液壓泵機組不對中力學(xué)和聯(lián)軸器疲勞破壞影響因素

[一]、液壓泵機組不對中力學(xué)

彈性柱銷齒式聯(lián)軸器不對中可分三類：1)平行不對中：兩半聯(lián)軸器凸爪軸線平行，軸向存在徑向偏移；2)偏角不對中：兩半聯(lián)軸器凸爪軸線相交，軸線間存在偏角；3)綜合不對中：同時存在平行不對中和偏角不對中情況。

實際應(yīng)用中液壓泵機組梅花形彈性聯(lián)軸器存在綜合不對中，綜合不對中振動特性是由平行不對中振動特性和偏角不對中振動特性疊加而成。

梅花形彈性聯(lián)軸器的兩個半聯(lián)軸器凸爪通過與梅花形彈性體的嚙合來傳遞扭矩。當(dāng)出現(xiàn)偏角不對中時，電機軸和液壓泵軸存在夾角，液壓泵機組的偏角不對中力矩關(guān)系。

梅花形彈性聯(lián)軸器屬于具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，存在偏角不對中時可視為萬向聯(lián)軸節(jié)偏角傳動。

梅花形彈性聯(lián)軸器存在偏角不對中時具有如下振動特性：1)偏角不對中引起的動態(tài)扭矩含有電機軸頻和電機軸頻偶數(shù)倍的諧頻分量，且偏角不對中a越大，諧次分量的幅值越大；2)偏角時，不對中引起的動態(tài)扭矩幅值與液壓泵組的轉(zhuǎn)動慣量和電機轉(zhuǎn)速的平方武乘積成正比，即大慣量、高轉(zhuǎn)速的液壓泵機組在相同不對中偏角下引起的動態(tài)扭矩大。

[二]、聯(lián)軸器橡膠材料疲勞破壞影響因素

梅花形聯(lián)軸器的彈性元件可以選用不同配方的橡膠，聯(lián)軸器在工作過程中，既受到交變載荷的作用，同時也受到溫度、氧氣等環(huán)境因素的影響。因此，影響橡膠材料疲勞性能的因素很多，這些因素大致可以分為三大類，即橡膠材料配方本身，所受載荷，以及環(huán)境因素。

1.橡膠材料配方本身的影響1)橡膠的類型不同類型的橡膠的耐疲勞性能是不同的，橡膠的耐疲勞性能主要體現(xiàn)在兩個方面，即抵抗裂紋的產(chǎn)生和抵抗裂紋的生長兩個方面。

橡膠的耐疲勞性能和它的耐熱性、力學(xué)損耗和結(jié)晶性等性能有關(guān)。耐熱性越好的橡膠，耐疲勞性能越好，疲勞壽命越高。橡膠的力學(xué)損耗越大，滯后也越大，能夠抵抗裂紋的增長，疲勞壽命越高；但力學(xué)損耗越大，由于分子內(nèi)摩擦，也越容易產(chǎn)生動態(tài)生熱，加速破壞，疲勞壽命又會降低。橡膠的結(jié)晶性能也影響其疲勞壽命，在高周疲勞情況下，拉伸結(jié)晶的橡膠耐疲勞，低周疲勞情況下，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高的橡膠耐疲勞。

2)填料填料的加入會改變材料的剛度和滯后性；填料會造成體系的不均一，使裂紋間斷發(fā)生偏離，分支及鈍化；填料凝聚會增大缺陷和裂紋。

3)硫化體系對橡膠材料進行硫化可以使橡膠長鏈分子之間產(chǎn)生互相交聯(lián)的硫鍵，多硫鍵比單硫鍵耐疲勞。同時，交聯(lián)的密度對橡膠材料的疲勞壽命也有影響，交聯(lián)密度越大，越不易生熱，疲勞壽命相應(yīng)提高，但交聯(lián)密度越大，應(yīng)力越不易分散，疲勞壽命又會減小，因此硫化橡膠存在一個使疲勞壽命較大的較優(yōu)交聯(lián)密度。

4)其他配合因素在橡膠材料中添加軟化劑能夠減少生熱，加入抗降解劑和抗老劑能夠避免和氧氣和臭氧的作用，這些都能夠提高疲勞壽命。另外，橡膠的制造工藝，配合劑的分散狀態(tài)等也會影響橡膠材料的疲勞性能。

2環(huán)境因素的影響1)氧氣的影響空氣中氧氣的存在會影響橡膠材料的疲勞壽命，一方面，氧氣的存在會影響疲勞裂紋生長的閡值，另一方面，氧氣不斷在橡膠材料中溶解或擴散，與橡膠分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而破壞橡膠分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而使疲勞進程加快。

硫化過程使橡膠的長鏈分子互相交聯(lián)，形成巨大的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于聚合物中的雜質(zhì)、自身的異常結(jié)構(gòu)或者光能量等因素，橡膠中產(chǎn)生游離基，這些游離基與空氣中的氧氣反應(yīng)產(chǎn)生和氫，這些和氫反過來又作為催化劑加速游離基的產(chǎn)生。較后，反應(yīng)由于的非活化性而停止。

這一過程不斷進行，橡膠發(fā)生老化，引起機械性能及外觀的變化。

氧氣主要通過擴散進入橡膠內(nèi)部。在室溫條件下，這一過程進行比較緩慢，氧氣在橡膠內(nèi)部的擴散比較均勻，老化情況也比較均勻；當(dāng)溫度升高時，氧氣的擴散速率增加，老化過程加快，氧氣主要集中于橡膠表面，因此老化也主要集中在橡膠表面，且溫度越高，老化越嚴(yán)重。

增加橡膠的厚度可以減緩過程，增加疲勞壽命。

2)臭氧的影響空氣中的臭氧含量很低，含量約為10-g，但研究表明，當(dāng)橡膠材料及其制品在含量的臭氧中暴露很短的時間，也會受到臭氧的攻擊而發(fā)生破壞。尤其是當(dāng)橡膠受到拉伸應(yīng)力時，這些臭氧與橡膠中的碳一碳雙鍵反應(yīng)，使橡膠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與拉應(yīng)力方向垂直的龜裂。與氧氣對橡膠的老化作用不同的是，臭氧引起的老化并非整體的老化，而是橡膠材料及其制品局部的龜裂。

通過添加防護劑可以抵御臭氧的破壞。

3)溫度的影響溫度升高能夠促進等反應(yīng)，加快裂紋的產(chǎn)生及生長，因此對疲勞破壞有的影響。溫度對疲勞壽命的影響主要取決于橡膠配方本身，研究表明，橡膠在100℃以內(nèi)時，疲勞壽命受溫度的影響較小，溫度從0℃升至100℃時，疲勞壽命降低4倍；而丁苯橡膠在同樣的情況下，受溫度影響很大。

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