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橡胶弹簧材料 |
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为便于设计人员选用和比较,在下表中列出普通橡胶和耐油橡胶材料的力学性能,同时给了几种聚氨酯橡胶材料的力学性能 |
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类型 |
牌号 |
扯断应力 /MPa |
相对伸长率 /%> |
硬度 邵尔A |
类型 |
牌号 |
扯断应力 /MPa |
相对伸长率 /%> |
硬度 邵尔A |
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普通橡胶 |
1120 |
3 |
250 |
60~75 |
耐油橡胶 |
3002 |
9 |
250 |
60~75 |
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1130 |
6 |
300 |
60~75 |
聚氨酯橡胶 |
8290 |
9 |
450 |
90±3 |
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1140 |
8 |
350 |
55~70 |
8280 |
8 |
450 |
83±5 |
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1250 |
13 |
400 |
50~65 |
8295 |
10 |
400 |
95±3 |
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1260 |
15 |
500 |
45~60 |
8270 |
7 |
500 |
75±5 |
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耐油橡胶 |
3001 |
7 |
250 |
60~75 |
8260 |
5 |
550 |
63±5 |
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随着橡胶工业的迅速发展,橡胶弹簧的材料也由普通橡胶向高强度、耐磨、耐油和耐老化的聚氨酯橡胶发展。聚氨酯橡胶是聚氨基甲酸酯橡胶的简称,它是一种性能介于橡胶与塑料之间的弹性体,与环氧塑料一样,是一种高分子材料 与氯丁橡胶比较,聚氨酯橡胶材料主要具有以下优点 1)硬度范围大。调整不同配方,可以获得肖氏硬度20~80A以上,因此对不同要求的弹簧有着广泛的可选性 2)耐磨性可提高5~10倍 3)强度为氯丁橡胶的1~4倍,可达到600kgf/cm2 4)弹性高,残余变形小,相对伸长率达600%时,残余变形仅为2%~4% 5)耐油性能好,其耐矿物油的能力优于丁腈橡胶,为天然橡胶的5~6倍 除此之外,它具有耐老化、耐臭氧、耐辐射等良好性能,同时还具有理想的机加工性能 |
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橡胶材料的剪切特性 橡胶试样在剪力作用下其自由表面相对变形不超过100%时,剪切载荷与变形关系符合虎克定律(见图1) 因此,在承受剪切载荷时,橡胶材料载荷与变形的关系通常采用下式表示
式中 AL——承载面积,mm2; G——剪切弹性模量,MPa |
图1 |
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橡胶材料的拉压特性 橡胶材料在拉伸或压缩载荷下(图2),载荷与变形的关系是非线性的。对受拉压的弹簧而言,只有在相对变形不超过15%的情况下才近似符合虎克定律 在工程中从橡胶弹簧的疲劳程度考虑,通常将其相对变形控制在<15%。所以在一般情况下,橡胶弹簧在拉伸与压缩时的变形与载荷的关系,也可以近似地用下式表示
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图2 |
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橡胶材料的剪切弹性模量G及弹性模量E 橡胶材料的剪切弹性模量G,主要取决于橡胶材料的硬度(图3),不因橡胶种类或成分的不同而有明显的变化。对于成分不同而硬度相同的橡胶,其G值之差不超过10%。在实用范围内,G和E的关系可用下面公式计算: G=0.117e0.03HS(MPa) 式中 HS——橡胶的邵尔硬度 E=3G
图3 橡胶弹簧的表观弹性模量Ea 对于拉伸橡胶弹簧Ea≈E=3G 对于压缩橡胶弹簧,其表观弹性模量不仅取决于橡胶材料本身,而且与弹簧的形状、结构尺寸等有很大关系 通常压缩橡胶弹簧的表观弹性模量用下式表示: Ea=iG 式中 i——几何形状影响系数: 圆柱形橡胶弹簧 i=3.6(1+1.65S2) 圆环形橡胶弹簧 i=3.6(1+1.65S2) 矩形橡胶弹簧 i=3.6(1+2.22S2) S=橡胶弹簧承载面积AL与自由面积AF之比,具体计算公式见表橡胶压缩弹簧计算公式 |
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