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(shí)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(gè)方面，即抵抗裂紋的產(chǎn)生和抵抗裂紋的生長(zhǎng)兩個(gè)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(zhǎng)，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(dòng)態(tài)生熱，加速破壞，疲勞壽命又會(huì)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(huì)改變材料的剛度和滯后性；填料會(huì)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(huì)增大缺陷和裂紋。

3)硫化體系對(duì)橡膠材料進(jìn)行硫化可以使橡膠長(zhǎng)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(shí)，交聯(lián)的密度對(duì)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(huì)減小，因此硫化橡膠存在一個(gè)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(huì)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(huì)影響橡膠材料的疲勞壽命，一方面，氧氣的存在會(huì)影響疲勞裂紋生長(zhǎng)的閡值，另一方面，氧氣不斷在橡膠材料中溶解或擴(kuò)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(jìn)程加快。

硫化過程使橡膠的長(zhǎng)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(lái)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(jìn)行，橡膠發(fā)生老化，引起機(jī)械性能及外觀的變化。

氧氣主要通過擴(kuò)散進(jìn)入橡膠內(nèi)部。在室溫條件下，這一過程進(jìn)行比較緩慢，氧氣在橡膠內(nèi)部的擴(kuò)散比較均勻，老化情況也比較均勻；當(dāng)溫度升高時(shí)，氧氣的擴(kuò)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(shí)間，也會(huì)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(shí)，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(duì)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(hù)劑可以抵御臭氧的破壞。

3)溫度的影響溫度升高能夠促進(jìn)等反應(yīng)，加快裂紋的產(chǎn)生及生長(zhǎng)，因此對(duì)疲勞破壞有的影響。溫度對(duì)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(shí)，疲勞壽命受溫度的影響較小，溫度從0℃升至100℃時(shí)，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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