Ненаполненных полимеров

где значения D0 и D — в м; Т — расчетный вращающий момент, Н • м; Da — наружный диаметр пружины, мм; Я0 — длина пружины в ненагруженном состоянии, мм; Л0 = А./2 — предварительная деформация пружины, равная половине общей деформации под нагрузкой, мм; А — зазор между цилиндрическими направляющими на сегментах, мм; Я1)ед — предельная деформация пружины, мм.

Длина пружины в ненагруженном состоянии Н0 = Н пр+ i(p — d).

где Т — расчетный вращающий момент, Н-м [см. (20.1), (20.2)]; Da — наружный диаметр пружины; / — длина пружины после предварительного сжатия; HQ — длина пружины в ненагруженном состоянии; Я,0 = Х/2 — предварительная деформация пружины, равная половине общей деформации под нагрузкой; А — зазор между цилиндрическими направляющими двух соседних сегментов; А,пред — предельная деформация пружины.

длина пружины в ненагруженном состоянии Щ = Дц, + i(p—d).

Точность станка в ненагруженном состоянии, называемая геометрической точностью станка, зависит главным образом от точности изготовления основных деталей и узлов станка и точности их сборки. Погрешности, допущенные в размерах и форме этих деталей и их взаимном расположении (плоскостность, цилиндрич-ность, параллельность и перпендикулярность осей и плоскостей, концентричность, соосность и т. д.), называют иногда геометрическими погрешностями станка.

Величины этих погрешностей определяют путем проверки станка в ненагруженном состоянии, при неподвижном положении его частей и при медленном их перемещении от руки. Проверку производят при помощи приспособлений с индикаторами, измерительных приборов, точных линеек, уровней и других средств измерения.

Так, например, радиальное биение шпинделей токарных и фрезерных станков у конца шпинделя в ненагруженном состоянии допускается не более 0,01—0,015 мм.

Погрешности, возникающие от неточности работы станков, зависят от работы станков., их можно рассматривать при работе станка в ненагруженном состоянии и под нагрузкой. Погрешности, возникающие в ненагруженном состоянии, зависят в основном от неточностей, допущенных при изготовлении отдельных деталей станка и при его сборке. Погрешности станка в ненагруженном состоянии поддаются контролю и не должны превышать стандартных норм точности.

I — длина прямолинейного участка полувитка в ненагруженном состоянии, мм; Е — модуль упругости материала пружины, Н/мм2; / — момент инерции сечения пружины, мм4; р — радиус кривизны рабочей поверхности зуба, мм; т — координата центров кривизны рабочей поверхности зубьев относительно плоскости симметрии муфты (принято, что центры кривизны расположены в плоскости

Цилиндрические винтовые пружины сжатия-растяжения получили наибольшее распространение. При работе этих пружин в материалах возникают деформации и напряжения кручения. На конструкции пружин сжатия и растяжения оказывает влияние направление действия осевой силы Р. Пружина сжатия (рис. 321, б) должна иметь в ненагруженном состоянии зазоры е между витками, которые сближаются под действием приложенного усилия. Пру-

высота пружины в ненагруженном состоянии.

Механическая прочность (предел прочности при растяжении, модуль упругости) ненаполненных полимеров или пластиков, имеющих порошкообразные или волокнистые (органические) наполнители, значительно ниже, чем у слоистых пластиков или пластиков, армированных стеклянным волокном.

Пластические массы — материалы на основе высокомолекулярных смол (искусственных или природных). Физико-химические свойства смол определяют технические и технологические параметры пластических масс, которые могут изменяться в определенных пределах (иногда значительно) благодаря применению наполнителей или специальных армирующих материалов. Такие композиционные материалы в настоящее время часто используются взамен ненаполненных полимеров.

Приведенный в гл. 1 обзор представлений о процессах теплопе-реноса в высокомолекулярных веществах показал, что даже для ненаполненных полимеров, которые относятся к гомогенным системам, эти процессы выглядят достаточно сложными. Совершенно очевидно, что для наполненных полимеров, как гетерогенных систем, процессы теплопереноса представляются еще более сложными вследствие дополнительных конформаций структурных образований на границе полимер — наполнитель. Одним из первых подтверждений такой точки зрения явились результаты исследований теплопроводности фрикционных материалов 1[Л. 80], анализ которых обнаруживает нарушение правил аддитивности при .составлении композиции из дисперсного высокотеплопроводного порошка и полимера. Так, введение в полимер 10% алюминиевого и 25% графитового порошков по массе повышает теплопроводность всего до 0,58 Вт/(м-°С). В то же время .по данным [Л. 81] композиция на основе полиэфирного компаунда МБК и 50% малотеплопроводного маршалита по весу имеет теплопроводность порядка 0,77 'Вт/(м-°С). Такие же странные на первый взгляд результаты опытных данных наблюдаются и при исследовании теплопроводности компаундов, применяемых для заливки электронного оборудования (Л. 82]. Так, эпоксидный компаунд, наполненный до 80% по массе дисперсным алюминием с размером частиц 30 меш, имеет теплопроводность порядка 2,5 Вт/(м-°С), в то время как при введении 90% более высокотеплопроводного медного порошка теплопроводность не превышает 1,6 Вт/(м-*С). Причиной таких аномалий является объемный эффект, обусловленный формой и размером частиц наполнителя. Основной смысл объемного эффекта заключается в том, что увеличение теплопроводности через материал частиц наполнителя имеет меньший вклад, чем снижение теплопроводности через полимерные прослойки между частицами. Отсюда суммарная теплопроводность композиции растет интенсивнее при введении большого числа частиц, т. е. при повышении объемной концентрации наполнителя в полимере.

Энергия разрушения. Поверхностная энергия разрушения и, следовательно, устойчивость к распространению трещин отвержден-ных эпоксидных и полиэфирных смол сравнительно малы. Обычно их УР лежит в пределах от 80 до 250 Дж/м2. Введение частиц наполнителя в хрупкие полимеры препятствует росту трещин. При этом возрастание устойчивости к распространению трещин в абсолютных значениях может быть не очень большим, однако вследствие низкой поверхностной энергии разрушения ненаполненных полимеров при наполнении она может возрастать в 2—3 раза, что имеет большое практическое значение.

растяжении ряда типичных промышленных и экспериментальных типов полимерных композиций с короткими волокнами с прочностью ненаполненных полимеров.

Это привело к разработке антифрикционных полимерных композиционных материалов для получения подшипников, которые смазываются только 1 раз при сборке и не требуют дальнейшей смазки. Использование полимерных композиционных материалов вместо ненаполненных полимеров обусловлено низким сопротивлением их ползучести. Применением смазок можно повысить ресурс работы подшипников на основе наполненных полимеров даже при жестких условиях эксплуатации, тогда как низкая несущая способность ненаполненных полимеров ограничивает их применение даже при хороших антифрикционных свойствах. Так, подшипники, изготовленные из полиамидов и сополимеров формальдегида и работающие со смазкой, обладают хорошими эксплуатационными свойствами, но вследствие низкого сопротивления ползучести предельно допустимая1 нагрузка не превышает 2—5 МН/м2. Поэтому при эксплуатации подшипников из ненаполненных полимеров велика опасность аварийной ситуации вследствие их разрушения при ползучести. Высокие коэффициенты термического расширения ограничивают возможности применения подшипников из ненаполненных полимеров при жестких режимах работы.

листовые материалы в сочетании с материалами, обладающими значительно более низкими коэффициентами теплового расширения. Для уменьшения различия в тепловом расширении (сжатии), приводящего к расслаиванию, широко используются волокнистые композиционные материалы, в первую очередь армированные волокнами реактопласты, например Дюраформ,— армированная волокнами фенолоформальдегидная смола с а= 1,6-10~5/К. Трубы из стеклопластиков, получаемые методом намотки, вполне заменяют трубы из ненаполненных полимеров, например в трубопроводах для передачи горячих материалов. Благодаря низкому коэффициенту термического расширения (а = 2,3- 10~5/К) таких материалов, допуски, которые необходимы для предотвращения продольного изгиба, стали значительно меньше.

Термопласты, наполненные стеклянным волокном, используются в мебельной промышленности для изготовления деталей, которые не могут быть получены из ненаполненных полимеров. Например, из них получают цельноформованные стулья. Такие стулья, в отличие от полипропиленовых, у которых ножки, металлические, выполнены целиком из полиамида, наполненного стеклянным волокном, и обладают высокой жесткостью и прочностью. Такие стулья более популярны в континентальной Европе, чем в Англии. В Скандинавии эти стулья используются в открытых помещениях. Поэтому очень важно, чтобы материал сохранял прочность и ударную вязкость при пониженных температурах.

Изучению вопроса о влиянии амплитудных значений напряжений или деформаций на динамические механические свойства ненаполненных полимеров посвящено небольшое число работ. Исследования проводились в основном на примере наполненных ка-учуков или пластмасс, для которых наблюдаемые эффекты в принципе подобны, но значительно резче выражены, чем для ненаполненных полимеров [74,83—98]. Так как полимеры характеризуются довольно высокими показателями механических потерь, первый'' эффект, который наблюдается при увеличении амплитудных значений напряжения или деформации — это повышение температуры образца, особенно при высоких частотах.

Вторым типом композиций с дисперсным наполнителем являются так называемые обращенные дисперсии, в которых жесткость дисперсной фазы ниже жесткости полимера, такие как пенопласта и термопласты, содержащие частицы эластомера. Модули упругости таких композиций меньше, а их относительное удлинение при разрыве и ударная прочность обычно выше, чем ненаполненных полимеров.

Разрушение при ударе волокнистых композиций является значительно более сложным явлением, чем разрушение ненаполненных полимеров, что обусловлено особой ролью волокон и эффектами взаимодействия на границе раздела. Установление каких-либо общих закономерностей затруднено различием в используемых методах ударных испытаний. В общем случае для повышения работы разрушения и ударной прочности материала в нем должен реализовываться механизм распределения накапливаемой упругой энергии и поглощения ее как можно большим объемом материала. Если энергия концентрируется в малом объеме, материал разрушается хрупко, и его ударная прочность низка.