Оценка долговечности резиновых демпфирующих элементов в условиях динамического нагружения

С помощью метода модельного эксперимента установлено влияние частоты и амплитуды динамического нагружения на ресурс резиновых демпфирующих элементов. Испытаны экспериментальные образцы, изготовленные в виде параллелепипедов размером 8?12?37 мм из резины марок 51-1562, СКУ-8 и ИРП-1401 с модулем упругости 6 МПа и твердостью 65…80 ед. Шора по шкале A. В качестве независимых факторов, влияющих на долговечность, выбраны частота нагружения, амплитуда деформации и температура диссипативного разогрева. За зависимый фактор принято число циклов нагружения до начала появления усталостных микротрещин на экспериментальном образце. Для испытания использована машина «МРС-2». Эксперименты проведены при частоте нагружения 250 и 500 нагружений в минуту, амплитуде деформаций 10, 15, 20, 30, 40, и 50 % и температуре 23…120 ?С. Анализ данных экспериментальных исследований показал, что наибольшей долговечностью обладают демпфирующие элементы из резины 51-1562. Установлено, что амплитуда деформации оказывает нелинейное влияние на долговечность элементов, уменьшение амплитуды в диапазоне 40…10 % позволяет увеличить долговечность в 4,7…33 раза. Изменение частоты нагружения в диапазоне 250…500 циклов нагружений в минуту снижает ресурс в 1,21–1,79 раза. Увеличение температуры до 60…120 ?С приводит к резкому нелинейному уменьшению долговечности в 9–16 раз в зависимости от марки резины.
EDN: PDWOXE, https://elibrary/pdwoxe

Литература

[1] Василевич Ю.В., Довнар С.С., Трусковский А.С. и др. Моделирование и анализ динамики несущей системы фрезерно-сверлильно-расточного станка с моностойкой. Наука и техника. Серия 1. Машиностроение, 2015, № 3, с. 9–19.

[2] Вержанский А.П., Набатников Ю.Ф., Островский М.С. и др. Влияние вибраций на надежность горных машин. Горный журнал, 2018, № 4, с. 66–71, doi: https://doi.org/10.17580/gzh.2018.04.12

[3] Ходжиев М.Т., Джураев А., Ашуров А.К. Динамика агрегата машины с фрезерным механизмом разборщика бунтов хлопка. Современные инновации, системы и технологии, 2022, т. 2, № 3, с. 0201–0210, doi: https://doi.org/10.47813/2782-2818-2022-2-3-0201-0210

[4] Abdulrasool A.S., Fattah M.Y., Salim N.M. Displacements and stresses induced by vibrations of machine foundation on clay soil of different degrees of saturation. Case Stud. Constr. Mater., 2022, vol. 17, art. e01327, doi: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01327

[5] Алексеев А.Е., Думанский И.О., Прохоров А.В. Пластинчатые амортизаторы-демпферы в натяжных устройствах ленточнопильных станков. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал, 2021, № 5, с. 142–149, doi: https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-5-142-149

[6] Дубровский А.Ф., Алюков С.В., Алюков А.С. и др. Об эффективности использования адаптивных амортизаторов и упругих элементов конструкции Дубровского в подвесках транспортных средств. Автомобильная промышленность, 2019, № 9, с. 16–18.

[7] Литвин Р.А. Моделирование работы магнитного амортизатора на вибрационных строительных машинах. Строительные и дорожные машины, 2022, № 11, с. 30–32.

[8] Зубарев А.В., Климентьев Е.В., Корнеев В.С. и др. Способ технического обеспечения температурного режима работы амортизатора воздушного демпфирования. Динамика систем, механизмов и машин, 2016, № 1, с. 43–45.

[9] Salman W., Zhang X., Li H. et al. A novel energy regenerative shock absorber for in-wheel motors in electric vehicles. Mech. Syst. Signal Process., 2022, vol. 181, art. 109488, doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.109488

[10] Guan D., Cong X., Li J. et al. Theoretical modeling and optimal matching on the damping property of mechatronic shock absorber with low speed and heavy load capacity. J. Sound Vib., 2022, vol. 535, art. 117113, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2022.117113

[11] Полонский В.Л., Тарасенко Е.А., Цветкова Г.В. Резиновые амортизаторы малой жесткости для крепления труб. Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2020, т. 63, № 4, с. 378–381, doi: https://doi.org/10.17586/0021-3454-2020-63-4-378-381

[12] Черныш А.А., Яковлев С.Н. Экспериментальное определение температуры нагрева полиуретанового амортизатора при динамическом нагружении. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова, 2019, т. 11, № 5, с. 893–901.

[13] Гимадиева Т.З., Гимадиев Р.Ш. Математическое моделирование разгрузки линейного резинового амортизатора, применяемого в авиационной технике. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2014, № 1, с. 12–16.

[14] Лепетов В.А., Юрцев Л.Н. Расчеты и конструирование резиновых изделий. Ленинград, Химия, 1987. 405 с.

[15] Long X.-H., Ma Y.-T., Yue R. et al. Experimental study on impact behaviors of rubber shock absorbers. Constr. Build. Mater., 2018, vol. 173, pp. 718–729, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.077

[16] Ucar H., Basdogan I. Dynamic characterization and modeling of rubber shock absorbers: a comprehensive case study. J. Low Freq. Noise V. A. C., 2018, vol. 37, no. 3, pp. 509–518, doi: https://doi.org/10.1177/1461348417725954

[17] Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. Ленинград, Политехника, 1991. 384 с.

[18] Лунев В.П. Нагрузочные характеристики муфты с торообразной упругой оболочкой. Каучук и резина, 2012, № 6, с. 28–30.

[19] Корнеев С.А., Корнеев В.С., Романюк Д.А. Математическое моделирование эффекта наведенной деформационной анизотропии резинокордного упругого элемента плоской муфты. Омский научный вестник, 2017, № 3, с. 10–14.

[20] Граков С.А. Упругие муфты для снижения динамических нагрузок в приводах машин. Динамика систем, механизмов и машин, 2018, т. 6, № 1, с. 40–44, doi: https://doi.org/10.25206/2310-9793-2018-6-1-40-44

[21] Nasonov D., Ilichev V., Raevsky V. The experimental study of elastic-hysteresis properties of rubber elements of sleeve-pin couplings. Vib. Proced., 2021, vol. 38, pp. 193–197, doi: https://doi.org/10.21595/vp.2021.22055

[22] Ivanova E., Vasilev T., Hristov H. Study the influence of rotation speed on deformation process for flexible coupler with rubber elastic element. Mach. Technol. Mater., 2017, vol. 11, no. 7, pp. 336–339.

[23] Дырда В.И. Резиновые элементы вибрационных машин. Киев, Наукова думка, 1980. 100 с.

[24] Прокопчук Н.Р., Шашок Ж.С., Касперович А.В. и др. Влияние температуры на снижение долговечности эластомерных композиций. Вестник Казанского технологического университета, 2014, т. 17, №17, с. 103–108.