橡胶和弹性体。应用

主题

介绍

桥与悬轴承

隔振

能量吸收

介绍

弹性体由于其独特的高弹性特性而很少用于拉伸,这是一个悖论。弹性体产品应用于隔振、桥梁轴承、悬挂轴承、地震防护、柔性接头、密封件、电气绝缘子、能量吸收、软管、皮带、轮胎等许多领域。

几乎所有的工业应用都将橡胶用于剪切、压缩或综合利用其他特性。典型的应用是桥梁轴承,轨道车辆的悬挂轴承和防振装置。

要使大多数橡胶部件有用,必须适当地固定在适当的位置。因此,大多数产品由适当的橡胶形欧洲杯猜球平台状永久粘接到适当的刚性支架(通常是钢)上,用于连接到有关的结构上。优质的天然橡胶化合物可以通过从各种贸易供应商获得的标准化的一或两层涂层粘结系统,牢固地粘结在经过适当处理的钢表面上。如果对清洁和程序给予适当的注意,在生产线上可以获得优良、可靠的粘结剂。

可以使用非粘结构件,依靠橡胶的高摩擦系数来保持构件的位置,但一般比粘结构件满意得多,具有更一致的变形特性,可以更积极地定位。

此外,在不寻常的情况下,如共振振动,粘合组件可以承受通过零甚至负的力的负载。

桥与悬轴承

典型的桥梁支座通常是实心的方形或圆柱形橡胶块,夹在如图1a所示的钢板之间。当中间金属板插入并粘合到结构中时,可以避免高度的大幅度变化。通过稳定地在块体内产生剪切力和表面拉力,抑制大块侧向隆起,这些都有助于非线性行为(图1b)。

图1所示。由(a)单个橡胶块和(b)由钢板隔开的多个橡胶块组成的典型桥梁支座的性能。

图2进一步表明,将钢板插入支座可以从根本上提高承载能力。请注意,插入板完全被橡胶包裹,以防止因生锈、粘结失效或水进入而发生分层。

图2。通过增加钢板的数量,可以提高承载能力。

这种类型的轴承可以适应垂直挠度(压缩),由于“蔓延”的水平挠度或横向运动(剪切)在任何方向和倾斜(标记)由于弯曲。所有这些都是通过一个坚固的,无需维护的轴承实现的,不涉及移动部件:典型尺寸将达250mm平方和100至150mm厚,设计寿命超过50年,从而取代了需要例行维护和检查的复杂的传统轴承。

图3所示为在不同方向上设计的刚度范围的轴承示例。例如,这种类型可以用作轨道车辆的悬挂单元。主车的重量进行了顶面和分解成“V”区域,把橡胶剪切和压缩相结合,与不同的垂直承载能力(上下页),旅行的方向(从左到右或从右到左跨页)和沿轴(垂直于页面)。

图3。轴承设计具有一定的刚度。

隔振

所有运动或振动质量,如汽车发动机,都有一个共振频率,在此频率下,任何施加的偏转都会被极大放大(图4)。轴承设计使总成的固有频率约为施加频率的三分之一。在这个水平上,任何应用的偏转都被抑制,(图4)。这在稳态服务中很好,但当然,质量在启动和停止期间必须通过谐振频率。因此,必须对质量进行阻尼,以减少运动,例如,发动机舱空间不大,过度运动可能损坏发动机和车身外壳。

图4。橡胶减振器的频率与应用频率的比较。

带独立机械阻尼器的钢卷弹簧是足够的,但相对复杂,而适当设计的固体橡胶支座更简单和优越,利用弹性体的自然阻尼特性(迟滞)来实现性能。

能量吸收

橡胶材料的一个主要应用是在能量吸收,例如吸收大量的能量从一个大型欧洲杯足球竞彩船舶进入码头的“方式”是重要的,以避免损坏船舶和码头边。

简单的船坞挡泥板通常是厚壁管,壁厚约为75mm,总直径为300mm,在传递荷载明显急剧上升之前,其坍塌距离约为150mm。对于一个典型的挡泥板,大约12吨/米的负荷将需要压平挡泥板。较大的挡泥板具有一系列的几何形状,可以提供大约1米的坍塌距离。更轻的结构气动挡泥板,建造类似于一个轮胎,也可以,并给予非常好的负载偏转特性。

橡胶在吸收能量方面的其他用途包括运输精密或昂贵的机械,这些机械可以安装在可折叠的支架上进行运输。支撑设计为弯曲,以扩展负载/挠度图,以额外吸收能量。它们还可以降低谐波频率,抑制过度运动。

主要作者:约翰·希克曼

资料来源:材料信欧洲杯足球竞彩息服务,Stephen Harmer编辑。

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