Tribologické chování pryže (copy 1)Tribologické chování pryže (copy 1)
Nadace na podporu rozvoje pokročilých technologií, inovací a technického vzdělávání v České republice

dáváme věci do pohybu ...

  • Projekt je realizován na TUL
  • Velikost podpory je 110.000,- Kč
  • Délka projektu činí 6 měsíců

Výzkum závislosti tribologického chování pryže na jejích viskoelastických vlastnostech

Řešitel: Ladislav Mázik

 

Cílem projektu je výzkum třecích a viskoelastických vlastností pryží a vyhodnocení korelace mezi naměřeným koeficientem tření a koeficientem stanoveným na základě viskoelastických vlastností.  

 

Z měření odezvy pryžových vzorků na dynamické zatěžování při různých amplitudách a frekvencích byl určen dynamický komplexní modul pryží a ztrátový součinitel pomocí dynamické mechanické analýzy. Vzorky isopren-butadienové pryže pro experiment byly vyjmuty ze segmentů používaných k odpružení tramvajových kol – jak z panenských segmentů, tak z opotřebených s různou provozní historií. Účelem tohoto měření bylo stanovit vliv stárnutí na dynamické vlastnosti dané pryže.

 

DMA testy byly prováděny na dynamickém testovacím zařízení Instron. Účelem testů bylo stanovit závislost dynamického modulu na statické předdeformaci, na frekvenci a na dynamické amplitudě. Vzorky byly podrobeny harmonickému sinusovému buzení výchylkou. Silová odezva vzorku je také harmonickou funkcí.

 

Ztrátový úhel výrazně klesá se vzrůstající předdeformací na rozdíl od paměťového modulu, který má stoupající tendenci. Amplitudová závislost je významná, ztrátový úhel dosahuje maxima přibližně uprostřed intervalu aplikovaných frekvencí. Paměťový modul panenských vzorků roste zejména se statickou předdeformací, mírně se zvyšuje s frekvencí a významně klesá s rostoucí amplitudou. Ztrátový modul u panenských vzorků má podobný průběh s jediným rozdílem – závisí velmi málo na statické předdeformaci. Opotřebené segmenty jsou při dynamickém namáhání tužší než panenské a snižují se tím jejich tlumící vlastnosti.

 

Pro účely výzkumu tření pryže, elastomerů a jiných polymerních materiálů bylo zkonstruováno a vyrobeno tribometrické zařízení typu ball-on-disc, kdy kulička je přitlačována danou silou k pryžovému kotoučku otáčejícímu se příslušnou rychlostí a silovým snímačem je měřena přítlačná svislá síla a dvě složky síly v rovině vzorku.

 

Cílem prováděných experimentů bylo uvést do chodu toto nové zařízení, vypracovat metodiku měření tření a provést sérii ověřovacích a srovnávacích experimentů. Bylo provedeno měření koeficientu tření při různých zatěžovacích silách a rychlostech. Dále byla vypracována metodika zpracování shromážděných dat v prostředí Matlab. Experimenty byly prováděny na styren-butadienové pryži (SBR). Dále byly zkoumány třecí vlastnosti panenských a opotřebených tramvajových segmentů z  isopren-butadienové pryže (IBR). Metodika experimentu byla stanovena tak, aby bylo možné zachytit vliv velikosti přítlačné síly a vliv rychlosti smýkání na velikost poměru mezi přítlačnou a příčnou silou, tj. na velikost třecího koeficientu. Tečná síla byla stanovena ze dvou změřených složek sil v rovině vzorku.

 

Vzorky ze styren-butadienové pryže byly zatěžovány postupně dvěma přítlačnými silami (byla použita závaží o hmotnosti 0,25 kg a 0,5 kg). SBR pryž vykazovala během experimentu velké opotřebení. Její odtržené jemné částečky způsobovaly stálý pokles koeficientu tření během měření. Koeficient tření je nižší pro větší přítlačnou sílu a pro obě síly mírně stoupá s rychlostí smýkání. Koeficienty tření panenských i opotřebených segmentů z IBR pryže rostou s rychlostí smýkání. Koeficienty tření opotřebených segmentů jsou vyšší, než koeficienty tření panenských segmentů.

 

Jako poslední v řadě bylo provedeno měření viskoelastických vlastností pryží za různých teplot.

 

Na závěr bude na základě získaných výsledků stanovena korelace mezi viskoelastickými a tribologickými vlastnostmi za daných podmínek.