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1、第7期高稱(chēng)意1纖維骨架材料技術(shù)講座第5講纖維骨架材料對(duì)橡膠制品性能的影響439纖維骨架材料技術(shù)講座第5講纖維骨架材料對(duì)橡膠制品性能的影響高稱(chēng)意(北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院,北京100039)+中圖分類(lèi)號(hào):TQ3301389;TQ33612文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:E文章編號(hào):10002890X(2001)07204392041纖維骨架材料對(duì)輪胎性能的影響彈儀即自動(dòng)繪出每一周期內(nèi)簾線的應(yīng)力2應(yīng)變111動(dòng)態(tài)模量和損耗因子曲線,并用積分方法計(jì)算出能量損耗,進(jìn)而得出在行駛運(yùn)轉(zhuǎn)的輪胎中,增強(qiáng)簾線經(jīng)受反復(fù)試樣的動(dòng)態(tài)模量和損耗因子。的拉伸、壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)等多種應(yīng)
2、力的作用,簾線貯存模量的對(duì)數(shù)、損耗模量的對(duì)數(shù)及有些作用還是周期性的。損耗因子與溫度的關(guān)系分別見(jiàn)圖1～3。合成纖維簾線是高分子材料,其力學(xué)行為從圖2和3可以看出,每種簾線都有一個(gè)屬粘彈性。在線性粘彈行為范圍內(nèi)(簾線的應(yīng)使損耗模量和損耗因子出現(xiàn)峰值的溫度。簾線變幅度小于1%),輪胎的滾動(dòng)阻力和燃油消耗的損耗模量和損耗因子越小,出現(xiàn)峰值的溫度與增強(qiáng)簾線的動(dòng)態(tài)模量(E3)和損耗因子越高,動(dòng)態(tài)力學(xué)性能越好。因此,在進(jìn)行輪胎設(shè)(tanδ)有直接關(guān)系。計(jì)時(shí),應(yīng)避免選用峰值溫度與輪胎最高使用溫動(dòng)態(tài)模量與貯存模量(或彈性模量,E′)和度接近的簾線。損
3、耗模量(E″)的關(guān)系如下:112滯后性能3在實(shí)際使用時(shí),輪胎增強(qiáng)簾線的應(yīng)變幅度E′=Ecosδ3大于1%,表現(xiàn)為非線性粘彈行為。為更真實(shí)E″=Esinδ地考察簾線的粘彈行為對(duì)輪胎性能的影響,通式中δ為滯后相角。常應(yīng)進(jìn)行大應(yīng)變幅度的粘彈行為試驗(yàn)。一般采曾有研究認(rèn)為,與橡膠對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的貢獻(xiàn)相比,增強(qiáng)簾線對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力的貢獻(xiàn)較小,只占20%～40%的比例。但最新的研究結(jié)果表明,增強(qiáng)簾線對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力有很大的影響,其對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力貢獻(xiàn)的大小取決于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、充氣壓力、輪胎結(jié)構(gòu)等因素,因此可根據(jù)輪胎結(jié)構(gòu)、最終用途及驅(qū)動(dòng)狀態(tài)選擇適宜的增強(qiáng)簾線
4、。簾線受動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用時(shí),損耗的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。簾線的損耗能量或損耗因子越大,其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能越差,表現(xiàn)為在輪胎行駛時(shí)生熱多,這顯然對(duì)輪胎的性能有不利影響。簾線的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能可采用粘彈儀進(jìn)行測(cè)圖1輪胎簾線貯存模量的對(duì)數(shù)與溫度的關(guān)系1—聚酯;2—尼龍6;3—尼龍66;4—芳綸定。試驗(yàn)時(shí),對(duì)試樣施加低頻率的交變應(yīng)變,粘?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net440橡膠工業(yè)2001年第48卷并不為零
5、,此應(yīng)變就是簾線產(chǎn)生的塑性變形。(2)每個(gè)拉伸2回復(fù)周期內(nèi)的拉伸功和回復(fù)功在數(shù)值上等于拉伸曲線、回復(fù)曲線下方至橫坐標(biāo)軸所形成圖形的面積,這兩個(gè)面積之差即為滯后圈的面積,在數(shù)值上等于簾線在該周期內(nèi)的損耗功。(3)損耗功以生熱形式散發(fā),損耗功與拉伸2回復(fù)的變化頻率之積即為單位時(shí)間的生熱。(4)損耗功與拉伸功之比即為損耗因子。拉伸2回復(fù)試驗(yàn)條件可分為在一定應(yīng)力范圍內(nèi)和在一定應(yīng)變范圍內(nèi)兩種條件進(jìn)行。在一定應(yīng)力范圍內(nèi),簾線的拉伸2回復(fù)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表圖2輪胎簾線損耗模量的對(duì)數(shù)與溫度的關(guān)系1。注同圖1從表1可以看出,隨拉伸2回復(fù)周次的增多,所有簾線
6、的拉伸功、回復(fù)功和損耗功都呈遞減趨勢(shì),遞減速率從大到小的順序?yàn)?人造絲>聚酯和芳綸>尼龍6>尼龍66;簾線的塑性變形呈遞增趨勢(shì),人造絲的塑性變形增大幅度最大,而芳綸的塑性變形最大;簾線的損耗因子呈遞減趨勢(shì),遞減速率從大到小的排列順序是:人造絲>芳綸>尼龍6>聚酯>尼龍66。人造絲簾線的滯后現(xiàn)象最不明顯,即人造絲簾線在周期性動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用下的生熱最小,而且尺寸穩(wěn)定性極佳,因此適宜制造高性能轎車(chē)子午線輪胎。簾線定伸長(zhǎng)拉伸2回復(fù)試驗(yàn)的特點(diǎn)是在相圖3輪胎簾線損耗因子與溫度的關(guān)系注同圖1同應(yīng)變條件下,拉伸應(yīng)力隨拉伸2回復(fù)周次的增用兩種方法:(1
7、)利用大應(yīng)變動(dòng)態(tài)粘彈儀;(2)利多而逐漸減小,損耗功也越來(lái)越小,當(dāng)損耗功接用能自動(dòng)控制簾線拉伸2回復(fù)操作并自動(dòng)記錄近零時(shí),表現(xiàn)出類(lèi)似彈性材料的行為。此時(shí)可任意周期內(nèi)拉伸和回復(fù)損耗能量的CRE型材以認(rèn)為簾線永遠(yuǎn)不會(huì)被破壞。料試驗(yàn)機(jī)。在相同應(yīng)變條件下,尼龍簾線的拉伸應(yīng)力簾線力學(xué)性能滯后性的宏觀表現(xiàn)是生熱,比人造絲簾線小。隨試驗(yàn)周次的增多,人造絲生熱對(duì)輪胎的耐久性有不利影響。由于應(yīng)變滯簾線的滯后損失率始終大于尼龍簾線,且差別后于應(yīng)力,簾線在受到周期性的拉伸2回復(fù)作用趨于穩(wěn)定。時(shí),其拉伸與回復(fù)曲線并不重合(理想虎克彈性可以把簾線在定應(yīng)力往復(fù)
8、拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)材料的拉伸2回復(fù)曲線完全重合),而是形成一變變化理解為動(dòng)態(tài)蠕變行為,把簾線在定伸長(zhǎng)個(gè)封閉的月牙狀的圈形,稱(chēng)之為滯后圈。往復(fù)拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)力變化理解為動(dòng)態(tài)應(yīng)力松從簾線拉伸2回復(fù)試驗(yàn)的應(yīng)力2應(yīng)變曲線圖弛行為。上可以得出以下結(jié)
