橡膠加工過程中橡膠-金屬滑動界面的摩擦特性研究.pdf

1、眾所周知，橡膠是十分重要的工業(yè)原料。無論是在人們的日常生活中，還是國防軍工領(lǐng)域中，橡膠正發(fā)揮著越來越重要的作用。橡膠由最初的生膠原材料到加工成具有良好性能的橡膠制品，需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的工藝過程。在不同的加工過程中，涉及到眾多領(lǐng)域的知識內(nèi)容，同時與摩擦學(xué)也密不可分。在塑煉加工前，需要對生膠塊進(jìn)行切膠處理。在切膠過程中，刀具容易發(fā)生刀鈍，甚至磨損的情況，對自動生產(chǎn)線的效率產(chǎn)生影響；在膠料的壓延成型過程中，初始厚度較薄的膠料容易發(fā)生粘輥問題

2、，造成生產(chǎn)的不連續(xù)性。因此，本課題主要針對切膠過程與壓延過程這兩個重要的工藝過程進(jìn)行分析，研究加工過程中橡膠-金屬滑動界面的摩擦特性。
　　本課題設(shè)計了橡膠-金屬的摩擦磨損試驗，對橡膠-金屬的滑動過程的摩擦特性進(jìn)行了探究。發(fā)現(xiàn)載荷對于摩擦力及摩擦系數(shù)影響顯著；同時獲得了橡膠-金屬對摩時的摩擦系數(shù)范圍，并將其應(yīng)用于后續(xù)有限元仿真參數(shù)設(shè)置中。還在橡膠磨損金屬的磨損機制上進(jìn)行了一定程度的探究；為了弄清摩擦試驗中載荷對摩擦系數(shù)及摩擦力的影

3、響的具體原因，本課題建立了橡膠-金屬的摩擦模型，對橡膠的粘附摩擦力和滯后摩擦力進(jìn)行了理論分析，得出了影響橡膠摩擦力的不同因素，最主要的就是載荷與損耗因子tan。對橡膠的本構(gòu)模型進(jìn)行了分析比較，最終選擇采用Mooney-Rivilin模型，它可以在較大應(yīng)變范圍上描述橡膠材料的力學(xué)性能，更加適用于切膠過程的分析情況。
　　針對橡膠的壓延中的粘輥問題，對粘輥機理進(jìn)行了分析。從彈性變形與流變學(xué)兩個角度，分析了輥筒壓延力的影響因素，并對較薄

4、膠料容易發(fā)生粘輥的原因進(jìn)行了解釋。前進(jìn)速度變慢、溫度影響效果加劇、軟化的可能性提高等多種因素共同作用，造成了初始厚度較薄的膠料容易發(fā)生粘輥；采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件建立了壓延過程的三維模型，分析了橡膠初始厚度、輥筒轉(zhuǎn)速、輥筒直徑對壓延位移的影響。
　　建立了橡膠的切削碎膠過程ANSYS有限元模型，對刀具與橡膠接觸區(qū)的受力狀態(tài)進(jìn)行了分析。分析了刀具轉(zhuǎn)速對切膠過程中刀具及橡膠受力的影響；同時分析了橡膠-刀具接觸區(qū)的