橡胶减振器疲劳试验关键问题的研究

通 常 采 用较 低 的振 动频 率 但 频 率 过 低 又 会 使试 验 周 期 加 长 ． 使试 验 费用 增 大 。 用 试验 频 致 所 率 必 须 视 橡 胶 减振 器 的 类 型 、 用 场 台 而 定 。 经 对 本 类 型 橡 胶 减 振 器 的 多 次 研 究 和 试 验 发 现 ． 应 在 室 温 中 ． 额 率 ， ｏ ５Ｈｚ时 ， 胶 材 料 表 面 的 温 度 和 环 境 温 度 一 致 ； ，一定 时 ， 料 表 当 ≤ ． 橡 而 材 面 温 度 达 某 值 后 趋 于 稳 定 （ 图 １ 故 控 制 大 幅 值 载 荷 级 ｌ＝ ０ ５Ｈｚ 右 ． 调 陕其 他 小 载 荷 见 ． ／ ． 左 而 幅 值 （ ５ Ｎ） 的 频 率 至 ｆ＝ １ ～ １５Ｈｚ材 料均 未 出现 过 热 现 象 。 果使 每 个橡 胶 减 振 器 ＜ ３ｋ 级 Ｈｚ ． ， 结
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件未 出 现 破 坏 现 象 ． 可 以认 为 该 品 台 裕 ， 样 做 可 节 约 试 验 时 间 和 经 费 。 此 一 制 定 一 定 就 这 因 需
的准 则 以 对 试 验 中 及 试验 后 的 试件 进 行 测 量 、 验 。 检 ２ １ 静 刚 度 ． 橡 胶 材 料 的 弹 性 模 量 或 刚 度 随 着 循 环 次 数 的增 加 而 不 断 降 低 ， 往 在 材 料 发 生破 坏 前 一 往 其 强 度 就 已经 降 到 难 以 承 受 额 定 载 荷 的程 度 ． 固此 在 疲 劳 试 验 中 一 对 其 弹性 模 量 或 刚 度 值 进 行 要 测 量 ， 学握 其 破坏 程 度 通 常 采 用 以 下 计 算 静 刚 度 损 失率 的方 法 。 ・ 以 。 即
形 ， 胶 料 配 方 ： 或 制 造 工 艺 上 存 在 缺 陷 ， 减 振 器 的 轴 若 当 在 端 会 出 肌 龟 裂 ． 也 不 能 认 为 一 旦 出 现 龟 裂 ， 件 就 属 疲 劳 但 试
失效 接 程 实 际 的 要 求 ． 如果 龟 裂 值 不 超 过 一 定 量 时 ， 件 试
Ｐ 一 生 投 稿 Ｈ 柏Fra bibliotek：１ ９ ５ ９
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１ １
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Ｎ ＝ ２ × ｌ × ０ １ ４２ ．
冈 ５ 强 化 后的 程 序载 荷 谱
≈ ２ × ｌ ０
强 化前 及 强 化 后 的 各级 数 据 见表 ３ 强 化 岳的 程 序 载 荷 谱 如 图 ３所 示 ，
表 ３ 强 化 及未 强 化程 序 载荷谱 子程 序 （ 载荷 单 位 ： Ｎ） ｋ
的 实 际 试 验 周 期 比 国 外 样 机 的试 验 周 期 缩 短 了一 半
１３ ２ 加 大 载 荷 幅 值 ．． 经 过 各种 型式 的橡 胶 减 振 器 ｓⅣ 曲 线 的 研 究 发 现 ， 曲线 对 ［Ｐ 的 斜 率 ＾是 在 一 范 围 ・ 其 ｇ 定
内变 化 的 常 数 为 直 观 起 见 ． 图 ２ 把 ａ的 坐 标 变 换 成 图 ２ ｂ所示 的 形 式 ． 得 出 下 列 关 系 可
Ⅳ ＝ ＝ ×
１ ３ 试 验 的 强化 ．
为 了缩 短 试 验 周 期 ． 约 费 用 ． 研 究 采 用 阿 种 强 化 手 段 井 举 的 方 案 ： 高 试 验 振 动 频 率 节 本 提
和加大载荷幅值 。 １３ ． １ 提 高 振 动 频 率 橡 胶 材 料 内部 产 生 的热 量 随 着 振 动 频 率 的增 高 而 加 大 ． 防止 橡 胶 材 料 出现 热 软 化现 象 ． 为
见表 ２
表 ２ 各 级 载荷 分 布表 ｔ 裁荷 单位 ： Ｎ ｋ
１ ２ 试 验 子 程序 ． 为 了尽 量 与 随机 载 荷 的 作 用 效 果 一 致 ． 各级 载 荷 按 低 高 低 次 序 进 行 排 列 ． 外 ， 了 把 另 为 进 ～步减少 加载次序对 试验 结果 的影响 ． 又把 整 个 试 验 程 序分 成 ２ ０个 子 程 序ｉ Ｔ循 环 ， － ￣ 每 个 子 程 序 的循 环 数 为
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机 械 学 报
尊２卷第 １ 期
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９
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橡 胶 减 振 器 疲 劳试 验 关 键 问 题 的研 究
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【 摘要 】 针对 人 型履带 式拖 拉 机 驱 动链 转橡 胶 碱 振器 疲 劳试 验 的 难 题 开 展 ｒ研 究 ・ 根措 檬 胶材 料 的 生质 、 劳试 驻 的 地 则 及所 崩拖 ｛ 疲 机 的 况 要求 进 行 ｒ 论 分 析 和 试验 礁定 ｒ 验 理 试 磬数指 际 ． 经芷 ３ ６ｋ 履 带 式拖 ｛ 机 驱 动链 轮 橡胶 碱振 器疲 劳 验 的应 用 证 明研 究成 关 是 可行 ８ Ｗ
６ ５ 另 外 ， 最 大 载 荷 级 取 Ｐ． ２ ｋ 即 ＾＝ ．； 在 一 儿 Ｎ，
２ １ ４ ＝ １ ４ 。经 对 试 验 的 监 测 及 检 验 ． 发 现 材 ｌ １ ９ ． ２ 未
料 出现 屈 服 现 象 ， 明此 方 法是 可 行 的 。把 ｋ和 川 弋 证 八式 （） ２ 有
断 准则等 。
（ Ｎ） ｋ
１ 程序 载 荷 谱 的编 制
Ｌ１ 载 荷 分 级 ．
各工 况 作 用 在 减 振 器 上 的 载 荷 情 况 见表 １ ．
按 照 表 １提 供 的 各 工况 把 其 分 成 ８级 载 荷 ， 把 并
载 荷均 值 作 为 各 级 载 荷 的对 称 线 ． 为
缩 短 新 产 品 的 开 发 周期 但 在 试 验 前 ． 解 决 以下 几 个难 题 ： 橡 胶 材 料 的 疲 劳 破 坏 机 理 十 分 需 ① 复 杂 ， 今 ． 内外 有 关 此 项 研 究 的 公 开 报 道 很 少 ； 由 于橡 胶 减 振 器制 品 的 疲 劳 试验 频 率 低 ｔ 迄 国 ② 故 占 用机 时长 ． 及 人 员多 ， 消 耗 大 量 的财 力 、 涉 需 人力 ； 缺 乏橡 胶 减 振 器 制 品疲 劳 －验 的具 体 ＠ 式
不属 疲 劳 失效 对 于 本 结 构 减 振 器 ， 实 际 考 核 ， 许可 龟 裂 经 定 的 量 化指 标 为 ： 面 鼓 出 的气 泡 直 径 不 大 于 ３ｍｍ 端 ２ ３ 温 升 ．
１ 橡 胶 碱 振 器 轴 端 的 龟 裂 观 象
经 分 折 ． 为 橡 胶 材 料 在 安 装 条 件 一 定 的 前提 下 ， 动 认 振 频 率 和载 荷 幅 值 是 影 响 其 温 升 的 主要 『 。而大 幅 值 载 荷 的 封素 影 响 尤 为 突 出 特 选 择 本 减 振 器 所 受 的 最 大 （ 坏 ） 荷 作 为 破 载 试 验 载 荷 进 行 试 验 ． 到 本 类 型橡 胶 减 振 器 轴 端 表 面 温 升 曲 得
△Ｋ ＝ × ｌ＝ ｃｎ ） ｃ ３
式中
△ 一 静刚 度 的 损 失率
、 Ｋ
分 别 为 疲 劳 试 验 前 、 的 静 刚 度 后
从理 论 上 说 ， △ 达 １ 时 ， 胶 材 料 就 属 疲 劳 失效 了 ，而 对 于具 体 的橡 胶 减 振 器 制 品 当 Ｋ ０ 橡
（ ２）
，
８
式 （） 明 ， ２表 只要 掌 握 斜 率 ｋ及 选 用 合 适 的 载 荷 比 ＾ ． 就 可 达 到 加 快 试 验 节奏 的 目的 但 究 竟 ＝ ？ 这 在 各 ，
文 献 中 均 未 见 过 报 道 经 对 掌 握 的 各 种 橡 胶 减 振 器
的 ｓⅣ 曲线 反复 研 究 、 算 后发 现 ｋ ６ ７ 取 ｋ 计 一 ～ ． ＝
要 求 、 断 准 则等 标 准 判
基 于 上 述 情况 ， 研 究 采 取 了以下 对 策 参 照 引 进 样 机 的 随 机 资 料 、 外 同 类 型 系 列 产 率 ① 国 品 的 资 料 和 该 拖 拉 矶 作 业 工 况 ， 照 橡 胶 减 振 器 部 件 及相 关 件 结 构 ． 算 出 各典 型工 况 时 作 用 按 计 在 减 振 器 上 的载 荷 及 循 环 次 数 ；② 根 据 疲 劳 试 验 规 则 ． 制 出 程 序 控 制 载 荷 谱 ； 根 据 橡 胶 材 料 的 表 １ 各工况 作 用在 减振 器 上 的载荷 编 ⑨ 特 性 ． 减 振 器 与所 用 机 械 实 际 结 构 进 行 综 台分 对 析 ． 经 过 试 验 ． 定 出疲 劳 试 验 的 具 体 要 求 、 再 制 判
注 ：Ｐ — — 强 化 前 载 荷 均 值
’ —— 强 化 后 载 荷 均 值 ． ． ８ ５ｋ Ｐ 一 ４ Ｎ ‘
２ 疲 劳 失 效 的 判 断 准 则
从工程 应用的 实际 出发 ， 判断 橡 胶 减 振 器 制 品疲 劳 失 效 标 准 并 不 是 要 求 试 件 发 生 疲 劳 破 坏 以后 才 终 止 试 验 ． 是 试 验 达 到 或 超 过 所 规 定 的 循 环 次 数 后 ． 一 定 的 准 则 进 行 检 验 ． 试 而 按 若
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为 ｒ能在 艇期 内掌握大 型履带式拖 拉机驱 动链轮 用 橡胶减 振器的疲 劳 寿命 、 使用情况 及 有 关 特 性 ． 电液 伺 服 疲 劳 试 验 机 上 模 拟 减 振 器 的 安 装 条 件 、 际 工 况 对其 进 行 疲 劳试 验 ， 在 实 可