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同步带的疲劳破坏

H"oshiIIZUKA“,·著黄向前编译马晓兵校
化工部北京橡胶工业研究设计院】00039

摘要研究了l司步带的疲劳破坏机理首先通过些疲劳破坏试验考察了步带的醯坏形忐,发现破坏先发生在胶带窗步的中心,然后向外围的橡胶层扩展,帘线的破坏主要是曲饶破坏。讨论了胶带的拉伸应力和皮带轮的半径对胶带曲率的影响

近些年来,对提高同步带可靠性的要求愈来愈高。由于同步带由纤维增强橡胶复台材料构成,其破坏机理十分复杂0-因此,专门对此破坏机理进行系统的研究非常重要AG9游会研究的目的就是要了解同步带的破坏机理,通过各种疲劳破坏试验观察了破坏形态.并对帘线的曲率进行考察
1实验
1.1同步带的材料
选用汽车发动机用梯形齿同步带进行测试。帘线由玻璃纤维覆胶制成,带齿材料是氧化丁腈橡胶(HNBR).带齿表面材料为聚酰胺。
1.2疲劳试验

同步带疲劳试验装置
                        图 1 疲劳试验装置
u - -同步 带 台架 试验  b- d 帘线 弯曲  压缩 

图1所示为4种疲劳试验装置。首先进行图】a中所示的台架试验,用以观察胶带破坏起始点的位置.然后进行图lbd所示的
3项帘线疲劳试验,用以考察胶带的破坏机理.试样由单根成股的玻璃纤维覆HNBR制成,破坏形态通过光学显微镜观察。
1.3变形的测量
通过线型标记表征和测量同步带侧面的变形图2(略)是具有线型标记的同步带侧面图。胶带在安装到皮带轮上时,由于松边和紧边的拉伸应力不同而产生变形-AG9游会可以通过线型标记间的相关角度计算出胶带的衄率
2结果与讨论
2.1疲劳形态
图3(略)所示为在一般运行条件下台架试验后胶带的破坏形态帘线中玻璃纤维股线沿着丝与丝之间的界面分离。胶带内部有些破坏裂缝起始于这些分离缝隙的末端,进而扩展至橡胶层,齿根部位未见有破坏.起始破坏形态清楚地表明了胶带破坏起始于帘线的内部.然后向外扩展至橡胶层。

图4(略)所示为继续进行台架试验后帘线破坏的分布状态玻璃纤维股线的分离起始于帘布的中心,然后沿着垂直于帘布表面的方向向胶带背面延伸,而且疲劳破坏的程度在很大程度上与该断面的齿形带L所处的位置有关。在通过c和d两点的断面上、分离的程度比较大。

AG9游会对破坏起始位置胶带的变形进行了测量,结果表明在帘线附近区域存在着弯曲、压缩和剪切等多种变形,其中剪切疲劳负荷未对帘线造成损坏。

AG9游会又进行了如图lbd所示的3种帘线的疲劳试验。在经过图1b试验的试样中发现了大量的破坏起始点,破坏形态与图3和4中所示的结果相同在经过图1c和d试验的试样中束发现有明显的损坏。因此,AG9游会可认为由弯曲和直线组成的循环运动是影响破坏程度的非常重要的因素.
2.2曲率的测量

同步带破坏
 
同步带疲劳破坏

图5为被测位置(图2中所示)与该位置暖带曲率的关系曲线。紧边和松边的拉伸应力分别为400和50N,皮带轮的半径是30ram圈5a是对驱动轮附近点的测量结果在i和3mm位置处曲率有较明显的上升.这与紧边第啮台齿为始边与皮带轮旋转方向的角度的夫小有关。曲率的撮大值出现在3ram位置处图5b是从动轮附近点的测量结果。最大曲率也出现在3ram位置处,沿着皎带纵长方向的曲率分布情况与驱动轮稍有不同。图6显示了曲率最大值与紧边拉伸应力的关系.可以看出曲率和拉伸应力基本h呈线性关系
图7所示为曲率最大值与皮带轮半径的关系围中虚线是皮带轮齿节圆的曲率.曲率值随着皮带轮半径的变化而改变,而且基本上呈反比,可见皮带轮半径对皮带轮周围胶带曲率具有明显的影响.总的来说,可能认为影响帘线破坏的第一因素是皮带轮的半径,第二因素是紧边的拉伸应力。
3结论
(1)同步带的损坏首先从帘线开始,沿着玻璃纤维股线中丝与丝间的界面分离开
(2)当胶带环绕皮带轮转动时,曲率大的部分更容易破坏
(3)引起胶带破坏最重要的原因是由弯曲和直线组成的循环运动
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