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礦篩設備的橡膠的彈性理論

橡膠是礦篩提取橡膠樹、橡膠草等植物的膠乳,加工後製成的具有彈性、絕緣性、不透水和空氣的高分子化合物。橡膠的分子鏈可以交聯,礦篩的橡膠受外力作用發生變形時,具有迅速複原的能力,並具有良好的物理力學性能和化學穩定性。礦篩橡膠從本質上說是一種粘彈性材料,其力學特性呈現出蠕變、老化等現象。然而,在載荷長時間恒定且溫度變化不大的情況下,礦篩橡膠材料處於平衡態-蠕變柔量或鬆弛模量是一個常數,此時橡膠材料表現出來超彈特性:即當載荷被撤走後,礦篩橡膠可以從超過比例極限的應變狀態回複而沒有任何永久形變。礦篩橡膠的粘彈性能主要包括蠕變、應力鬆弛兩類靜態力學行為和滯後、內耗兩類動態力學行為。

(1)、蠕變:礦篩橡膠在一定的溫度和外力作用下,應變隨時間的增加而逐漸增大的現象被稱為蠕變。蠕變是橡膠黏彈性表現的一種,即基於分子鏈移動或分子重排時產生的特定現象,而且礦篩跟橡膠加工和使用過程都相關。根據橡膠粘彈性的分子理論,蠕變通常由瞬時形變、高彈應變、塑性形變三部分組成。礦篩普彈形變,是因為分子鏈在外力作用下引起鍵長和鍵角的變化形成的;第二部分是由鏈段運動形成的高彈應變,以上兩種形變的共同點是形變隨外力去除而消失;礦篩第三部分是由線型高分子之間的相對蠕動產生的不可逆的塑性形變,它不會隨外力消失而消失。

(2)、礦篩應力鬆弛:粘彈性材料在總應變不變的條件下,由於試樣內部的粘性應變(或粘塑性應變)分量隨時間不斷增長,使回彈應變分量隨時間逐漸降低,從而導致應力隨時間的增加而逐漸衰減的現象。礦篩未交聯橡膠應力鬆弛的分子在拉伸時應力迅速作用使纏繞的分子鏈伸長,但這種伸長的構象是不平衡的,由於熱運動分子鏈會重新卷曲,而應變被固定不變,於是分子鏈可能解纏結而轉入新的無規卷曲的平衡態,應力鬆弛為零。礦篩鬆弛過程也會引起內力隨時間重新分布。

(3)、滯後現象:應變隨時間的變化一直跟不上應力隨時間的變化的現象。當礦篩的外力不是靜力,而是交變力(即應力大小呈周期性變化)時,應力和應變的關係就會呈現出滯後現象。

(4)、力學損耗或內耗:當應力與應變有相位差時,每一次循環變化過程中要消耗功。礦篩的相位差δ又稱為力學損耗角,人們常用力學損耗角的正切來表示內耗的大小。從分子機理看,礦篩橡膠在受拉伸階段外力對係做的功,一方麵改變鏈段構象,另一方麵克服鏈段間的摩擦力。在回縮階段體係對外做功,一方麵使構象改變重新卷,另一方麵仍需克服鏈段間的摩擦力。這樣在橡膠的一次拉伸-回縮的循環中,鏈構象完全恢複,不損耗功,所損耗的功全用於克服內摩擦力,轉化為熱。礦篩的內摩擦力越大,滯後現象越嚴重,消耗的功(內耗)也越大。

責任編輯:新鄉市東源機械有限公司

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