橡胶的磨耗机理
来源: | 作者:巨鼎橡塑 | 发布时间: 2022-02-15 | 55 次浏览 | 分享到:
橡胶的磨耗与摩擦现象有关。橡胶磨耗是在摩擦力作用下发生的,摩擦力越大,磨耗越强,所以摩擦系数越大磨耗也越强。

橡胶的磨耗机理

橡胶的磨耗与摩擦现象有关。橡胶磨耗是在摩擦力作用下发生的,摩擦力越大,磨耗越强,所以摩擦系数越大磨耗也越强。

橡胶的磨耗机理与磨耗条件有关,一般可分为磨蚀性磨耗,打卷磨耗和疲劳性磨耗等。

1、橡胶的磨蚀性磨耗

这种磨耗是橡胶在粗糙的摩擦面上,并具有较大的摩擦系数下,产生的磨耗现象。磨耗过程,在橡胶的磨损表面上,出现一些与滑动方向平行的划痕,即在橡胶摩擦面上产生微小切割。这种划痕现象如图5-23所示,图中的剖线图,表示粗糙面上一个凸出物。当凸出物前移时,等距平行线变成曲线,证明表面层形变并存在有应力。

 

凸出物前部处于压缩状态,后部处于拉伸状态。当橡胶强度小于摩擦力,在橡胶摩擦面上就产生裂口,出现一条撕裂条痕。硬度越低、压力越大,划痕越深。磨蚀性磨耗强度I可用下式表示:

式(35)中,P是摩擦压力,E是橡胶的弹性模量,r是磨蚀微粒顶点的曲率半径,K是常数。实验表明,摩擦压力P对橡胶的磨耗强度有很大的影响,如图5-24所示。提高摩擦压力,增大了磨耗程度。

在粗糙的摩擦面上,有很多这种凸出物,摩擦时,在橡胶表面上就会出现一些与滑动方向垂直的凸棱条纹。

接触面越粗糙、硬度越小,磨损的凸棱条纹越宽,即磨蚀强度越大。在不断的摩擦过程,凸棱不断地被磨光,又不断地重复摩擦出现新的凸棱条纹,这种返复过程,使橡胶发生磨蚀性磨耗。

2、打卷磨耗

这种磨耗是橡胶与光滑摩擦面摩擦,并有较高的摩擦系数时发生的一种磨耗现象。当橡胶压紧在光滑摩擦面上,橡胶表面上的微小凸出部分与摩擦面间,产生较大的摩擦力。最初滑动,引起橡胶表面上微小凸出部分,产生形变。继之滑动,凸出部份形变增大,使之产生应力。当应力等于摩擦力时,还能正常滑动。若应力小于摩擦力,橡胶表面的微小凸出部分产生过大形变,以致发生撕裂。所以破坏就从表面层开始,使撕裂的橡胶层,卷成小卷,如图5-25所示。摩擦作用,使撕裂的橡胶,不断打卷而磨损掉。

打卷磨耗与橡胶性质及摩擦条件有关、硬度低、抗撕性能差,摩擦面光滑,摩擦系数较大时,易于发生打卷磨耗。产生打卷摩擦磨耗,摩擦功率W与摩擦系数μ应有下列关系:

式(36)中,N是作用于橡胶上的正压力,μ是摩擦系数,V是摩擦面的移动速度。实验表明,打卷磨耗与橡胶的抗撕性有密切关系,所以橡胶的耐磨性β有下关系式:

式(37)中,H是撕裂能,ω是长比能平均值,是橡胶回弹性,ε是相对长率,E是橡胶的性模量,r是打卷半径,a、b是撕裂胶片的厚度和宽度。(式37)表明,打卷磨耗与橡胶的粘弹性有关。

3、疲劳性磨耗:

这是一种磨耗强度较小又极普遍的一种磨耗现象。这种磨耗的基本特性是橡胶表面层在粗糙摩擦面上滑动时,产生多次的压缩与拉仙的剪切变形,使橡胶表面层发生疲劳,加速了磨耗。这种磨耗,在橡胶表面层,没有明显的磨损花纹。

橡胶的弹性模量,对磨蚀性磨耗和打卷磨耗有很大影响,提高弹性模量,都可降低磨损强度。但在疲劳性磨耗中,提高弹性模量,却增大了磨损强度。

橡胶制品在实际使用中,依使用条件,表现有不同的磨耗机理。例如,在平滑路面上,一股速度和负荷行驶的轮胎,主要表现为疲劳性磨耗,有不大的磨损强度(0.12~017毫米/100公里),但路面变坏,磨损强度增大(0.6毫米/1000公里),在胎面上出现纵向划痕和切口,这是除有疲劳性磨耗外,又发生了磨蚀性磨耗。

此外,轮胎在光滑路面上行驶时,突然刹车以至超载或沿园周高速行驶,在轮胎表面上常出现清晰的磨损花纹,这是产生打卷磨耗的结果。