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空壓機(jī)配件中彈性體性能的物理基礎(chǔ)

時(shí)間:2012-05-17 10:32來源:crehz.net.cn 作者:德耐爾空壓機(jī)
大多數(shù)密封 空壓機(jī) 配件中彈性體,T低于室溫很多。圖1-16示出了幾種規(guī)格的NBR和FPM彈性體的t值的范圍。轉(zhuǎn)變雖不劇烈,但或多或少地逐步發(fā)生在以彈性為最小的溫度為中心的一個(gè)溫度帶上。在該溫度帶上,彈性體性能更象皮革而不是橡膠。在該溫度下工作的橡膠密

  大多數(shù)密封空壓機(jī)配件中彈性體,T低于室溫很多。圖1-16示出了幾種規(guī)格的NBR和FPM彈性體的t值的范圍。轉(zhuǎn)變雖不劇烈,但或多或少地逐步發(fā)生在以彈性為最小的溫度為中心的一個(gè)溫度帶上。在該溫度帶上,彈性體性能更象皮革而不是橡膠。在該溫度下工作的橡膠密封不會(huì)以和材料遠(yuǎn)高于t時(shí)一樣的流體靜壓力方式傳遞流體壓力,從而導(dǎo)致泄漏。該泄漏在較高溫度下消失。 空壓機(jī)配件彈性體性能的物理基礎(chǔ)

  橡膠的這些優(yōu)點(diǎn)和局限性反映其分子水平的物理結(jié)構(gòu)。這是折疊和扭結(jié)的聚合鏈的三維網(wǎng)絡(luò),其間分散著交叉鏈和有限數(shù)量的自由空間。在熱能激勵(lì)下,鏈段能夠圍繞一些鍵并以隨機(jī)方式旋轉(zhuǎn)。當(dāng)橡膠伸展時(shí),這些鏈逐步地被拉直,引起橡膠的超常延展性。同時(shí),由于旋轉(zhuǎn)的鏈段的橫向熱運(yùn)動(dòng),存在抗拉直的能力。這種熱運(yùn)動(dòng)易于將橡膠的兩頭拉在一起。這一抗拉伸的能力決定彈性模量,結(jié)果是彈性模量隨熱能,即溫度的增加而增大。楊氏模量隨溫度增加的值被人們認(rèn)同為焦耳一高夫效應(yīng)。彈性體的應(yīng)變能∥可從統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)簡單式導(dǎo)出:

  w =0.5NkT(^i+^;+^;一3) (1一1)式中,A一等為三個(gè)方向上的伸展比(應(yīng)變長度/未應(yīng)變長度);kT為單位熱能(k為渡耳茲曼常數(shù));Ⅳ為單位體積的振動(dòng)鏈段數(shù)(N/2為交叉鏈密度);r為絕對溫度。量0.5 Nkr等于材料的剪切模量,楊氏模量E=2(1+p)G。

  橡膠的彈性模量與大多數(shù)工程材料的彈性模量很不相同。因此,抵抗伸展的彈性阻力直接起因于克服分子間的吸引力所做的功,因此隨溫度的升高而減小。

  阿特拉斯空壓機(jī)配件橡膠中,鏈的熱運(yùn)動(dòng)僅在有自由空間時(shí)才可能:這是上面提到的自由體積。但是,自由體積的存在也提供流體分子因橡膠吸人流體而向橡膠內(nèi)部擴(kuò)散的機(jī)會(huì),從而引起膨脹:彈性體與某一特定流體接觸時(shí)膨脹的趨勢通過能量進(jìn)行支配。內(nèi)聚能密度(CED)是完全分離一種材料(彈性體或液體等)的組成分子所需的能量。如果彈性體和液體內(nèi)聚能密度值很類似,那么,就會(huì)發(fā)生膨脹。實(shí)際中,所用的量道常是/CED,“溶解度”參數(shù)占。各種液體或彈性體的6值可在參考文獻(xiàn)中找到。不幸的是,烴類和彈性體在相同范圍內(nèi)傾向于具有7 -t0(cal/em3)o's的溶解度參數(shù),結(jié)果具有高的膨脹風(fēng)險(xiǎn):水的值大約為23,極性化合物女口甲醇的值界于該值和烴類之間;因此這些介質(zhì)引起膨脹的可能性極小。對于液體的可混合組合,8與成分的濃度成比例。  彈性體復(fù)合材料中的自由體積在空間和時(shí)間上不是靜止的;它的快速振動(dòng)的鏈填滿一處自由體積并在別處開辟體積時(shí)被動(dòng)態(tài)保持著。如果溫度依次降低,該動(dòng)態(tài)過程首先放慢,然后停止,材料變得很堅(jiān)硬。這解釋了玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的存在。高于t時(shí),橡膠性能像液體,低于j時(shí),其性能像過冷液體,即玻璃。在該玻璃態(tài),鏈被鏈間的范德瓦爾鍵剛性鎖定,但這些鏈相對較弱,因此玻璃態(tài)和橡膠態(tài)之間的轉(zhuǎn)變是可逆的。聚合體鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)影響t,例如,更松散的單體要求有較大的自由體積,而這不常發(fā)生,從而提高了t。增塑劑傾向于增加自由體積,從而降低T。。填充物往往具有相對小的影響。

  對空壓機(jī)配件橡膠的一些重要物理性能的起因的這一簡單解釋,由于實(shí)際工程復(fù)合材料的不同組成、制造工藝和化學(xué)特性等而變得更加復(fù)雜。對于密封中所用的熱塑性材料,情況類似,只是因缺乏強(qiáng)的共價(jià)交叉鏈而改變了其行為。因此,當(dāng)處于穩(wěn)態(tài)載荷時(shí),塑性材料往往會(huì)蠕變,除非在聚胺酯這類材料中存在防止這一蠕變并具有類似橡膠性質(zhì)的合適的弱的范德瓦爾鍵。

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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī)  空壓機(jī)修訂日期:2012-05-17
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