CC BY
71
Н. В. ЗАЙЦЕВА Л. А. КОРОТКОВА Т. Н. ФИЛАТОВА
ФГУП "ЦКБА" УДК 541.64
ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
РАССМОТРЕНА ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ КАК ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИХ. ПРОВЕДЕН АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ. ПРЕДПОЧТЕНИЕ ОТДАНО ПРЕСС-МАТЕРИАЛУ УП-284С.
ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ИЗ УП-284С ПОКАЗАЛА, ЧТО ЧИСЛОВЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНОЙ ВИБРАЦИИ В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ КОНСТРУКЦИИ СТАБИЛЬНЫ И В ПРОЦЕССЕ ИСПЫТАНИЯ НЕ ИЗМЕНИЛИСЬ. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЗВОЛИЛИ РАССМАТРИВАТЬ ПРЕСС-МАТЕРИАЛ УП-284С КАК КОНСТРУКЦИОННЫЙ И ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИЙ.
С ростом мощности двигательных установок подвижных объектов и повышением скоростных характеристик увеличиваются вибрационные и ударные нагрузки. Проблема устранения вибраций в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА) становится важной еще на этапе проектирования. Надежность работы РЭА, устанавливаемой на подвижных объектах, обеспечивается целым комплексом мероприятий по виброзащите, одним из которых является применение в конструкциях РЭА различных вибропогло-щающих полимерных материалов.
Для изготовления элементов конструкции, испытывающей вибрационные нагрузки, требовался полимерный материал, обладающий не только вибропоглощением и механической прочностью, но и позволяющий получать при прессовании детали точного размера, минуя механическую обработку. Применяемые же на транспорте и в промышленности вибропоглощающие полимерные материалы представлены либо в виде мастичных или листовых покрытий, либо в форме слоистых конструкционных материалов, которые технологически нецелесообразно было использовать для изготовления элементов конструкции.
Был проведен анализ литературных данных. Согласно [1,2] применение вибропоглощающих полимерных материалов обусловлено высокими механическими потерями, связанными с особенностями их молекулярного строения. Основной характеристикой, описывающей рассеяние колебательной энергии в материале, является коэффициент механических потерь.
Он используется в качестве меры демпфирования механических колебаний и служит для оценки эффективности демпфирования, но определен только для материалов, обладающих высокими вибропоглощающими свойствами и специально разработанных для виброзащиты. Но другие полимерные материалы также могут обладать вибропоглощением.
Предположить, может ли полимерный материал обладать вибропоглощающими свойствами, можно исходя из составляющих компонентов. Каждый компонент (смола, пластификатор, наполнитель и т.д.) придает материалу определенные свойства. Добавление пластификаторов увеличивает подвижность цепи и размягчает материал, таким образом уменьшая жесткость. Недостатком большинства низкомолекулярных пластификаторов является их сравнительно высокая миграция, в результате чего, с течением времени возрастает жесткость материала и ухудшаются его демпфирующие характеристики. Высокоэластические свойства полимеров остаются неизменными во времени при внутренней пластификации, например, в результате сополимеризации ненасыщенных соединений различного строения, а также совмещением с высокомолекулярными пластификаторами.
На вибропоглощение кроме внутренних потерь большое влияние оказывает жесткость или упругость материала. Жесткость однородных полимерных материалов можно повысить введением наполнителя. Наполнитель значительно повышает модуль упругости материала, но одновременно несколько уменьшает внутренние потери.
В справочной литературе [3] в качестве вибропогло-щаюшего материала рекомендуется полиэтилентере-фталат. Но при изготовлении деталей с толщиной стенок более 2 мм наблюдаются усадочные раковины (толщина стенок элементов конструкции - межплатных втулок -около 4 мм). Устранить этот дефект можно за счет повышенного давления Формования (свыше 250 МПа). Такое давление достигается на специальном оборудовании с модернизированным узлом впрыска [4]. Другой способ устранения усадочных раковин - введение в материал 0,5-2 % вспенивающих агентов [5], который и был использован.
Вспенивающий агент ЧХЗ-57 был введен в полиэтилен-терефталат в количестве 1-1,5 %. На деталях не наблюдалось усадочных раковин. Но через 5-6 запрессовок приходилось удалять материал из цилиндра, так как ЧХЗ, находясь при температуре 250 °С в течение 15-20 мин., потерял свои свойства и дефект усадочных раковин снова появлялся. Поэтому при выборе вибропоглощаюшего материала немаловажной являлась и технологичность переработки.
Основываясь на ранее описанном влиянии состава полимерного материала на вибропоглощение, был рассмотрен ряд материалов с наполнителями (ПФО-НС, ПК-НКС, ПА 66КС, ПА-610-Л-720, УП-284С). Предпочтение было отдано реактопласту УП-284С, т.к. он имеет ряд преимуществ. Это легкость в переработке, высокая прочность, малая усадка (0,4%), а следовательно, возможность получения при прессовании деталей точного размера (до 12 ква-литета), хорошая водо- и химстойкость, а также наличие уже отработанного технологического процесса на предприятии.
Пресс-материал УП-284С - это термореактивная композиция на основе эпоксидно-диановой смолы ЭД-8, отвер-дителя - ароматического амина и ускорителя. В качестве наполнителя применяется микростекловолокно.
Смола ЭД-8 содержит в своем составе 8-10 эпокси-групп, следовательно, при отверждении молекула полимера способна сохранять некоторую подвижность цепи, а присутствие наполнителя (микростекловолокна) обеспечивает жесткость материала и повышает модуль упругости при сохранении изотропности свойств материала.
Проверка эффективности применения элементов конструкции, изготовленных из пресс-материала УП-284С, проводилась путем сравнения амплитудно-частотных
характеристик и суммарных среднеквадратических значений ускорений в трех взаимноперпендикулярных положениях конструкции. Числовые значения характеристик случайной вибрации в характерных точках конструкции стабильны и в процессе испытания не изменились.
При применении уровень действующих перегрузок при испытании на вибропрочность не превысил 12 д, что значительно ниже уровней, заданных в технических условиях на радиоэлектронные элементы.
Полученные результаты позволили рассматривать пресс-материал УП-284С не только как конструкционный, но и как обладающий вибропоглощающими свойствами.
Таким образом, при рассмотрении полимерных материалов возможна их максимальная унификация, что является целесообразным при работе в современных условиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зеленев Ю.В., Кирилин А.А., Слободник Э.Б. и др. Виброзащита радиоэлектронной аппаратуры полимерными
компаундами: Сб.статей / Под редакцией Ю.В.Зеленева. -М.: Радио и связь. 1984. - с. 26-28.
2. Виноградов Б.Д. и др. Опыт применения вибропогло-щающих покрытий в промышленности - Л., 1988.
3. Каменев Е П., Мясников Г.Д., Платонов М П. Применение пластических масс: Справочник. - Л. Химия, 1985.
4. Шлыкова Т.С., Чалая Н.М., Абрамов В.В. Получение высокоточных деталей из термопластов. Обмен производственно-техническим опытом, л.8,1990 г.
5. Пластические массы, л. 5,1986 г.
ЗАЙЦЕВА Нина Васильевна, начальник сектора ФГУП "ЦКБА".
КОРОТКОВА Любовь Алексеевна, инженер-технолог 1 категории ФГУП "ЦКБА".
ФИЛАТОВА Татьяна Николаевна, инженер ФГУП "ЦКБА".
Книжная полка
Бородин A.B., Рязанцева И.Л. Проектирование цилиндрических соединений с натягом с учетом конструктивных особенностей контактирующих поверхностей. -Омск: Ом. гос. ун-т путей сообщения, 2001. - 136 с.
В монографии изложены вопросы проектирования и оценки статической прочности цилиндрических соединений с натягом, исследованы факторы, влияющие на работоспособность соединений, рассмотрены пути увеличения их несущей способности. Особое внимание уделено влиянию конструктивных особенностей соединяемых деталей на величину контактного давления в гладком прессовом соединении. Разработаны модель и методика расчета соединения с дискретной поверхностью контакта, практические рекомендации выбора рациональной геометрии стыка. Приведены примеры практической реализации разработанной методологии проектирования соединений с натягом.
Для инженерно-технических работников, а также для специалистов, занятых ремонтом и эксплуатацией машин; может быть использована в качестве учебного пособия для студентов технических специальностей вузов.
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. A.C. Лисовский (ОмГУПС), д-р техн. наук, проф. П. Д. Балакин (ОмГТУ) и д-р техн. наук, проф. Б.Т. Грязнов (ОАО «Сибкриотехника», г. Омск).
Рауба A.A. Ресурсосберегающие технологии изготовления и эксплуатации сборных режущих инструментов на основе создания вторичного цикла работоспособности. -Омск: Ом. гос. ун-т путей сообщения, 2001. - 148 с.
Рассмотрена актуальная для машиностроения и транспорта задача - снижение расхода твердых сплавов за счет создания вторичного ресурса работоспособности многогранных твердосплавных пластин металлорежущих инструментов. Обоснована концепция эксплуатации сборных инструментов, которая предусматривает полноценное восстановление изношенных пластин, повторное их использование и последующую сдачу в переработку. Впервые в мировой практике предложена организация производства конкурентоспособных твердосплавных многогранных пластин, в котором в качестве заготовок используются пластины, отработавшие свой ресурс работоспособности. Приведены результаты исследования по разработке рациональной формы режущей части, технологии формообразования и изменения свойств материала этих пластин. Дано описание внедренных в производство технологических процессов восстановления и упрочнения твердосплавных сменных многогранных пластин и ресурсосберегающей системы инструментального обеспечения ремонта подвижного состава.
Книга предназначена для специалистов в области создания металлорежущих инструментов, технологии машиностроения и ремонта подвижного состава, а также для преподавателей, аспирантов и студентов машиностроительных специальностей. Библиогр.: 53 назв. Табл. 12. Рис. 52.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А.Ю. Попов (ОмГТУ); доктор техн. наук, профессор А.П. Моргунов (ОмГТУ).
