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矿筛设备的橡胶的弹性理论

橡胶是矿筛提取橡胶树、橡胶草等植物的胶乳,加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的高分子化合物。橡胶的分子链可以交联,矿筛的橡胶受外力作用发生变形时,具有迅速复原的能力,并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。矿筛橡胶从本质上说是一种粘弹性材料,其力学特性呈现出蠕变、老化等现象。然而,在载荷长时间恒定且温度变化不大的情况下,矿筛橡胶材料处于平衡态-蠕变柔量或松弛模量是一个常数,此时橡胶材料表现出来超弹特性:即当载荷被撤走后,矿筛橡胶可以从超过比例极限的应变状态回复而没有任何永久形变。矿筛橡胶的粘弹性能主要包括蠕变、应力松弛两类静态力学行为和滞后、内耗两类动态力学行为。

(1)、蠕变:矿筛橡胶在一定的温度和外力作用下,应变随时间的增加而逐渐增大的现象被称为蠕变。蠕变是橡胶黏弹性表现的一种,即基于分子链移动或分子重排时产生的特定现象,而且矿筛跟橡胶加工和使用过程都相关。根据橡胶粘弹性的分子理论,蠕变通常由瞬时形变、高弹应变、塑性形变三部分组成。矿筛普弹形变,是因为分子链在外力作用下引起键长和键角的变化形成的;第二部分是由链段运动形成的高弹应变,以上两种形变的共同点是形变随外力去除而消失;矿筛第三部分是由线型高分子之间的相对蠕动产生的不可逆的塑性形变,它不会随外力消失而消失。

(2)、矿筛应力松弛:粘弹性材料在总应变不变的条件下,由于试样内部的粘性应变(或粘塑性应变)分量随时间不断增长,使回弹应变分量随时间逐渐降低,从而导致应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。矿筛未交联橡胶应力松弛的分子在拉伸时应力迅速作用使缠绕的分子链伸长,但这种伸长的构象是不平衡的,由于热运动分子链会重新卷曲,而应变被固定不变,于是分子链可能解缠结而转入新的无规卷曲的平衡态,应力松弛为零。矿筛松弛过程也会引起内力随时间重新分布。

(3)、滞后现象:应变随时间的变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。当矿筛的外力不是静力,而是交变力(即应力大小呈周期性变化)时,应力和应变的关系就会呈现出滞后现象。

(4)、力学损耗或内耗:当应力与应变有相位差时,每一次循环变化过程中要消耗功。矿筛的相位差δ又称为力学损耗角,人们常用力学损耗角的正切来表示内耗的大小。从分子机理看,矿筛橡胶在受拉伸阶段外力对系做的功,一方面改变链段构象,另一方面克服链段间的摩擦力。在回缩阶段体系对外做功,一方面使构象改变重新卷,另一方面仍需克服链段间的摩擦力。这样在橡胶的一次拉伸-回缩的循环中,链构象完全恢复,不损耗功,所损耗的功全用于克服内摩擦力,转化为热。矿筛的内摩擦力越大,滞后现象越严重,消耗的功(内耗)也越大。

责任编辑:新乡市东源机械有限公司

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