CC BY
44
Секция
«МЕХАНИКА КОНСТРУКЦИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ»
УДК 62-762.4, 62-762.8, 678
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ СЖАТИЯ РЕЗИНЫ
ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ СТАРЕНИИ
В. Э. Андрианов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Российская Федерация, 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
E-mail: [email protected]
Рассмотрены вопросы прогнозирования изменения остаточной деформации сжатия резин, используемых для изготовления резиновых уплотнений, работающих при высоких температурах в узлах ракетной и космической техники.
Ключевые слова: прогнозирование, резина, уплотнения, термическое старение, остаточная деформация сжатия.
PREDICTION OF CHANGE OF ELASTOMER PROPERTIES AT THERMAL AGEING
V. E. Andrianov
Peter the Great St.-Petersburg polytechnical university 29, Polytechnicheskaya Str., St.-Petersburg, 195251, Russian Federation E-mail: [email protected]
The paper discusses the issues of prediction changes impression set of rubber used to manufacture rubber seals, operating at high temperatures in the nodes of rocket and space technology.
Keywords: prediction, rubber, seals, thermal ageing, impression set.
Известно, что остаточная деформация сжатия резины увеличивается при хранении и эксплуатации при повышенных температурах [1-4]. При этом снижается срок службы уплотнений и усложняется их замена. При использовании резин для изготовления уплотнений узлов ракетно-космической техники, эксплуатирующихся при высоких температурах, гарантийный срок службы может достигать пяти и более лет. Проведение таких длительных испытаний принципиально невозможно.
Задачей данной работы являлась проверка возможности использования трех резин HNBR для изготовления неподвижных уплотнений узлов ракетно-космической техники при температуре эксплуатации 180 °С и гарантированном сроке службы 1, 5 и 10 лет. Исследовались норвежская резина E50159 и две отечественные резины марок 9-3 и 9-2м-2.
Для определения остаточной деформация сжатия резины использовался стандартный метод по ISO 815 с выдержкой деформированных в струбцинах образцов резины при температурах 130; 150 и 180 °С. Исследовались образцы резины, имеющие форму цилиндров диаметром 10 мм и высотой 10 мм. Деформация сжатия составляла s = 30 %, время отдыха перед измерением составляло 30 минут. Остаточная деформация сжатия рассчитывалась как
С = (he - h)/(h0 - hs),
где С - остаточная деформация сжатия, %; ho - высота образца до испытаний, мм; h(s, t, T) - высота образца после «отдыха», мм; hs - высота ограничителя в струбцине, 7 мм.
Секция «Механика конструкций ракетно-космической техники»
Таблица 1
Остаточная деформация сжатия при 130 °С
Время, сутки Е50159 9-3 9-2м-2
1 14,1 14,5 13,7
2 17,4 17,9 16,9
3 19,7 20,5 19,0
10 26,3 27,8 25,1
Таблица 2
Остаточная деформация сжатия при 150 °С
Время, сутки Е50159 9-3 9-2м-2
1 19,3 21,2 17,4
2 23,7 25,6 21,8
3 26,2 28,3 24,1
10 34,2 37,1 31,5
Таблица 3
Остаточная деформация сжатия при 180 °С
Время, сутки Е50159 9-3 9-2м-2
1 24,0 27,5 21,0
2 29,5 34,3 26,2
3 32,9 38,2 29,5
10 43,4 49,5 39,1
По экспериментальным данным для остаточной деформации сжатия, приведенным в табл. 1-3, были построены графики и проведено прогнозирование (см. рисунок) по ISO 11346 с использованием зависимости Аррениуса, описывающей изменение свойств эластомеров в процессе термического старения [5-8].
Прогнозирование остаточной деформации сжатия при температуре эксплуатации 180 °С
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
Для применения метода прогнозирования изменения свойств резин на длительные сроки эксплуатации по ISO 11346 при построении этих графиков (см. рисунок) использовалась величина «1 - С». Здесь «С» - экспериментальные значения остаточной деформации сжатия из табл. 13 в долях от 1. Вертикальные линии, проведенные на рисунке, соответствуют срокам эксплуатации исследованных резин в течение 1 года, 5 и 10 лет. Результаты прогнозирования остаточной деформации для всех исследованных резин приведены в табл. 4.
Таблица 4
Результаты экстраполяции остаточной деформации сжатия для Т = 180 °С
Срок службы C, %
E50159 9-3 9-2м-2
1 год 78, 5 86,0 72,1
5 лет 95,5 100 88,9
10 лет 100 100 97,1
Анализ результатов показывает, что при термическом старении по остаточной деформации сжатия лучшей резиной является резина 9-2м-2. Немного уступает ей резина Е50159. Худшей резиной по остаточной деформации сжатия является резина 9-3.
Библиографические ссылки
1. Ашейчик А. А., Полонский В. Л. Прогнозирование изменения физико-механических свойств эластомеров при термическом старении // Современное машиностроение. Наука и образование. 2013. № 3. С. 265-272.
2. Жуков В. А., Ашейчик А. А., Тарасенко Е. А. Детали машин и основы конструирования / СПб. : Изд-во СПбПУ, 2011. 168 с.
3. Лебедев В. М., Ашейчик А. А. Исследование трибологических свойств резины из СКФ-32, наполненной медным порошком // Каучук и резина. 1981. № 6. С. 33-35.
4. Лебедев В. М., Ашейчик А. А. Исследование температуры трения при работе пар трения в режиме избирательного переноса в условиях вакуума // Трение и износ. 1980. Т. 1. № 6. С.1097-1100.
5. Ашейчик А. А., Полонский В. Л. Влияние распределения контактных напряжений на утечки через торцевое уплотнение // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16. № 3. С. 705-713.
6. Ашейчик А. А., Полонский В. Л. Исследование износостойкости и нагрузочной способности резин для шкивов грузоподъемного оборудования // Вестник СибГАУ. 2016. Т. 17. № 1. С. 186-193.
7. Лебедев В. М., Ашейчик А. А., Смирнов Н. А. Применение металлоплакирующих смазок для повышения износостойкости тяговых цепей // Вестник машиностроения. 1980. № 9. С. 28-29.
8. Ашейчик А. А., Лазарев С. О. Стенд для испытания материалов на устойчивость к взрывной декомпрессии // Фундаментальные исследования в технических университетах. СПб. : Изд-во СПбГПУ. 2006. С. 291-292.
© Андрианов В. Э., 2017
