欢迎光临橡胶机械密炼机开炼机捏炼机专业制造商乐通lt118!

咨询服务热线
18652663888、18168539358
搜索关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械
18652663888、18168539358

您当前位置 密炼机厂家 > 资讯中心 > 技术讲座



乐通lt118-开炼机厂家:汽车用橡胶制品使用寿命预测(PS胶管为例)

发布时间:2018-12-01 21:50:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

泰州科德橡胶机械-开炼机厂家2018年12月1日讯  近年来,由于汽车的高性能化等原因,汽车用橡胶件所处的环境日益苛刻。汽车中使用的橡胶件多数承担重要的功能,就是说,一旦发生故障,很可能产生严重的后果。因而要求汽车用橡胶件必须具备相当高的可靠性,对汽车用橡胶件来说,重要的是它对时效老化故障的可靠性。由于汽车用橡胶件的通用性很强,一旦发生时效老化故障,后果不堪设想,所以必须充分考虑其使用寿命。橡胶件的时效老化,主要是受热产生的老化,所以文中重点叙述了热老化寿命的预测方法。

1 关于确保橡胶件可靠性的考虑

         为了确保对时效老化的可靠性,可以采用图 1所示的思考步骤。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

1)掌握故障状态

       对于实际使用的汽车,需要弄清在实际使用状态下会发生哪种故障,具体讲,依据重现使用状况的部件模拟试验以及实际试验,将施加在橡胶部件上的物理压力和化学能量,加大到使该部件发生故障时为止,以此作为故障的模式。

     由于输人的应力和橡胶种类等因素的不同,即使是同样结构的部件,也会出现不同的故障状态。所以,实际进行的部件模拟试验以及实际试验必须进行到发生故障时为止,这一点很重要。

2)解析故障机理

     通过观察和分析发生故障的部件,测定构成部件的各种材料的老化程度,以掌握该部件发生故障的原因和机理。文中仅就确认的热负荷为主要原因,进行解析。

3)找出代用(材料)特性的相关性

    在解析故障机理时,需要明确故障机理和材料的哪种特性具有相关性。同时,还需要掌握这种代用材料特性降低到何种程度时,才会发生故障(临界值)。

4)绘制“温度一使用寿命曲线”图

     对于已经掌握的代用材料特性,需要进行三个以上温度水准下的加速老化试验,根据各温度下代用材料特性降低到临界值的时间,绘出“温度一使用寿命曲线图”。

5)预测市场寿命

    为了预测橡胶件的使用寿命,掌握该部件的“等效温度”是很重要的。所谓的等效温度,是指相对于某一规定时间内由于受到热负荷的作用(变化温度)所产生的老化状态,或在达到同等老化程度时相同时间内的某一恒定温度。使用上述4)项中求得的温度一使用寿命曲线图,采用局部法定律,根据该橡胶件的温度频率分布即可求出等效温度。但是,能否适用于局部法定律,需要预先通过试验加以验证。

      如果掌握了橡胶件的等效温度,即可从温度一使用寿命曲线图中求出该部件的使用寿命。

2 预测胶管使用寿命的实例

    以下仅就汽车动力转向装置胶管(PS 胶管)和汽车变速器用油冷却器胶管(AT 胶管)为例,说明汽车用橡胶件热老化的寿命预测。

2.1  PS 胶管

2.1.1  PS胶管的功能

      在图2 所示的 PS 体系中,PS 胶管将油压传递给PS 传动装置,使其具有辅助的控制转向功能。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

2.1.2  PS胶管的构成

    如图3所示,PS 胶管由内层橡胶,增强层和外层橡胶三部分构成。关于橡胶和增强层材质的选择,最重要的是要考虑热负荷以及耐压性,所以应慎重选择材料。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

2.1.3 胶管的寿命预测

1)PS胶管的故障形式

          在相当于实车的PS 体系中,再现实际使用方式对 PS胶管达到发生故障时的状态进行试验(温度,压力,压力的交替变化等)。从试验结果看,可以确认最终 PS 胶管破裂,液体泄漏。关于故障形式的确认应该考虑到实际使用方式有多种类型,因而希翼能对所有的条件进行评估。

2)解析故障机理

       在调查实际故障时,需要特别慎重地确认发生故障的原因。在对液体泄漏的 PS 胶管进行研究时发现,正如图4 所示的,可以观察到在外层橡胶中有龟裂,其中有一部分龟裂发展到内层橡胶上。然而,在增强层中却未观察到损伤情况。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

         对于 PS 胶管来说,这时仅仅是目察所看到的水平,由于故障的不同,有时肉眼也难以观察出来。在这种情况下,最好采用显微镜放大后观察之。另外,当故障以不同的形式出现时,必须进行全面检查验证。

           其次,在重现实际使用方式的橡胶件试验中,取出液体泄漏前的 PS 胶管,测定其爆裂压力。结果如图S 所示,爆破压力与时间无关。观察测定破裂压力后的PS 胶管时发现,增强层出现了损伤,这和实际使用有所不同。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

      在橡胶件进行试验时,有必要充分确定所有特性值的精度,特别是在特性值容易发生误差的场合,希翼增加测定次数,以确保特性值的真实。

3)找出橡胶特性的相关性

        测定 PS 胶管内层橡胶的伸长率,结果如图6 所示。从图6 可知,随着时间的延长,橡胶的伸长率有逐渐降低的趋势。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

      与其它的特性相比,橡胶的伸长率也容易发生误差。所以,必须采用可靠性较高的数据。另外,在取样时,由于会受到取样方式的影响,所以必须充分考虑到这一点。

        其次,为了确认达到产生故障时表征伸长率特性的临界值,采用了以下的作法。在试验中,对于爆破的 PS 胶管和没有爆破的 PS 胶管分别测定它们的内层橡胶的伸长率,其结果如图 7 所示。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

    由图6 及图7 可以确认,内层橡胶的特性值对于故障的产生有影响。在作比较时需要注意的是,要取多个已发生故障的橡胶件,测定其特性值并加以比较。如果试样的数量较少,有时试验结果会和实际现象不符。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

    1)在三种以上的温度条件下,测定伸长率中的降低值。

      2)算出各个温度下降低到临界值的时间。这里,由于每个橡胶件可能存在不同的伸长临界值,所以,在分析故障机理时,应采用从实际部件中则得的数值。

     3)绘出温度一使用寿命曲线图(logt-1/T,式中t:时间 T:绝对温度)

    图9 为实际绘制成的温度一使用寿命曲线图。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

(代用材料特性为内层橡胶的伸长率)

      4)绘制代用材料特性的“温度一使用寿命曲线图”

      在对 PS 胶管进行试验时,为了了解橡胶的伸长率和胶管故障之间的关系,需要对橡胶在拉伸状态下的老化进行寿命预测。橡胶伸长率降低,是由于橡胶交联密度提高引起了化学反应。该反应导致产生了老化,可以采用以下的“阿雷尼乌斯方程式”预测其使用寿命。

     阿雷尼乌斯(Arrhenius)方程式:

    t= A x exp(E/RT)

式中:

t:降低到临界值的时间

A :常数

E :活化能

R:气体常数

T:绝对温度

  橡胶伸长时的“温度一使用寿命曲线图”可以按照以下的步骤制成。

5)使用寿命预测

    在图9 所示的PS 胶管温度一使用寿命曲线图中,如果知道了橡胶件的等效温度,则可以预测该部件的使用寿命,如图10 所示。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

2.2  AT 胶管的实例

下文先容AT 胶管的实例。

  1)AT 胶管的故障形式

   如图11所示,AT 胶管也具有和 PS 胶管同样的“内层橡胶/增强层/外层橡胶”这种结构。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

       在相当于实际汽车的 AT 体系中,为了再现实际使用方式,进行了 AT 胶管产生故障时的试验。结果表明,和 PS 胶管一样,观察到了AT 胶管最终出现破裂,液体泄漏的现象。

2) 解析故障机理

     在研究 AT 胶管发生液体泄漏的情况时,可以观察到在外层橡胶上有龟裂,并且伸入内层橡胶。但是,与 PS 胶管不同,液体泄漏部位的增强层也发生了破损,如图 12 所示。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

2)找出代用材料特性的相关性

    和 PS 胶管一样,也探讨了故障和爆破压力,橡胶特性,增强层特性等的相关性。重现实际使用方式对橡胶件进行了试验,取出发生液体泄漏前的 AT 胶管,测定其爆破压力。从测试结果可知,爆破压力随着时间的延长而逐渐降低,二者之间具有相关性,如图 13 所示。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

      在故障和材料特性的相关性方面,如图14和图15 所示那样,它和PS胶管不同,爆破压力和橡胶的伸长率无关,而和增强层的织物强度有关。从这一点可以推论,由于增强层的老化造成的耐压性降低,是液体泄漏的主要原因。

开炼机,密炼机,捏炼机,橡胶机械

      如果能够掌握代用材料特性和临界值,则可以和 PS 胶管一样,绘制成“温度一使用寿命曲线图”,进行寿命预测。

3 结束语

     以上先容的实例是具有类似结构的 PS 胶管和AT 胶管的情况,虽然故障形式同样都是液体泄漏,但产生故障的机理是完全不同的。如前所述,在预测橡胶件的使用寿命时,如果不能准确地了解产生故障的机理,则会发生和实际状况不符的错误的使用寿命判断,所以,准确地了解产生故障机理是非常重要的。为了确保橡胶件的可靠性,有必要事先绘制好在各种机理条件下以使用寿命预测为基础的“温度-使用寿命曲线图”。



【乐通lt118资讯中心内容来源于互联网或者为乐通lt118原创,如若侵犯贵网文章之所有权,请联系大家!】
XML 地图 | Sitemap 地图