RU2552746C2

RU2552746C2 - Porous rubber shock-absorber with set stiffness, method of stiffness adjustment of porous rubber shock-absorbers, and method of manufacturing of porous rubber shock-absorbers with set stiffness

Info

Publication number: RU2552746C2
Application number: RU2009136390/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Ленкин; Валерий Геннадьевич Климов
Original assignee: ООО "ПКТИтрансстрой"
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2015-06-10
Also published as: RU2009136390A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to devices and method of the vibration protection of vehicles, in particular to shock-absorbing gaskets under bases of rails or bars of the pointworks, as well as for vibration protection of the construction structures and industrial equipment. Method of shock-absorber stiffness regulation includes addition of the synthetic polypropylene fibre from 0.1 to 12 wt % to wet porous rubber mixture based on unsaturated rubber or mixture of rubbers, as calculated to weight of the rubber mixture with further creation and vulcanisation of the produced products. At that amount of the polypropylene fibre is calculated as per the preliminary obtained by tests relationship between the shock-absorber stiffness and content of fibre within the specified range and ensuring the required stiffness.

EFFECT: method produces the porous shock-absorber with set Young's modulus characterised, in principle, by the linear relationship of the Young's modulus and content of the specified polypropylene fibre.

18 cl, 1 dwg, 8 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к средствам и способам виброзащиты объектов в различных областях техники и может быть использовано, в частности, для изготовления прокладок-амортизаторов под подошву шпал или брусьев стрелочных переводов, а также для виброзащиты строительных конструкций и промышленного оборудования.The invention relates to means and methods for vibration protection of objects in various fields of technology and can be used, in particular, for the manufacture of shock absorbers under the sole of sleepers or railroad switches, as well as for vibration protection of building structures and industrial equipment.

Более конкретно, изобретение относится к пористому резиновому амортизатору заданной жесткости, способу регулирования жесткости пористых резиновых амортизаторов и способу изготовления пористого резинового амортизатора заданной жесткости. Во многих областях техники надежность и долговечность технических средств тесно связана с качеством их виброзащиты. Большая часть дефектов деталей и узлов, возникших из-за вибрационных воздействий, может быть успешно устранена еще на стадии проектирования за счет демпфирования колебаний с помощью специальных устройств - виброизоляторов и демпферов. Однако практика показывает, что традиционные средства виброзащиты - резиновые или резинометаллические амортизаторы - часто не обеспечивают требуемых параметров снижения вибраций и ударов. Резина заметно изменяет свои упругодемпфирующие характеристики при изменении температуры, подвержена ускоренному старению под влиянием радиации.More specifically, the invention relates to a porous rubber shock absorber of a given stiffness, a method for controlling the stiffness of porous rubber shock absorbers, and a method for manufacturing a porous rubber shock absorber of a given stiffness. In many areas of technology, the reliability and durability of technical equipment is closely related to the quality of their vibration protection. Most of the defects in parts and assemblies that arose due to vibrational influences can be successfully eliminated even at the design stage by damping vibrations using special devices - vibration isolators and dampers. However, practice shows that traditional means of vibration protection - rubber or rubber-metal shock absorbers - often do not provide the required parameters to reduce vibration and shock. Rubber noticeably changes its elastic-damping characteristics with temperature, is subject to accelerated aging under the influence of radiation.

Известны попытки смоделировать свойства резины и создать средства виброзащиты на основе прессованного нетканого проволочного материала, так называемого «металлического аналога резины». Виброизоляторы из такого материала имеют довольно высокие демпфирующие характеристики, однако их создание требует применения сложных расчетных моделей, и кроме того, с течением времени они могут существенно изменяться под действием высоких удельных давлений контактирующих пар витков спирали и малым площадям контакта фрикционных пар.Known attempts to simulate the properties of rubber and create vibration protection based on extruded non-woven wire material, the so-called "metal analogue of rubber." Vibration isolators made of such a material have rather high damping characteristics, however, their creation requires the use of complex calculation models, and in addition, over time, they can change significantly under the action of high specific pressures of the contacting pairs of the coils of the spiral and small contact areas of the friction pairs.

Известен способ регулирования жесткости виброизолирующей опоры, согласно которому в зависимости от расположения центра масс защищаемого от вибрации агрегата изменяют количество упругих элементов опоры, создавая условия плоскопараллельного перемещения защищаемого агрегата на резонансе при механических воздействиях, а также возможность обеспечения требуемой частоты собственных колебаний при минимальном коэффициенте динамичности (заявка RU 2004130523). Этот способ требует точного расчета зависимости координат центра масс защищаемого от вибрации агрегата от количества упругих элементов опоры, и поэтому сложен в осуществлении, а в случае ошибочного расчета агрегат будет не защищен от вибрации.There is a method of controlling the stiffness of a vibration-isolating support, according to which, depending on the location of the center of mass of the unit protected from vibration, the number of elastic elements of the support is changed, creating conditions for plane-parallel movement of the protected unit at resonance under mechanical stresses, as well as the ability to provide the required frequency of natural vibrations with a minimum dynamic coefficient ( application RU 2004130523). This method requires accurate calculation of the dependence of the coordinates of the center of mass of the unit protected from vibration on the number of elastic elements of the support, and therefore is difficult to implement, and in the case of an erroneous calculation, the unit will not be protected from vibration.

Известен амортизатор (патент RU 2032119), который содержит корпус, коаксиально установленные в нем вибродемпфирующую пластину и втулку. Корпус известного амортизатора выполнен в виде кольца, а вибродемпфирующая пластина выполнена из пластика, внутри нее расположены предварительно растянутый в радиальном направлении струнный каркас, струны которого закреплены соответственно на корпусе и втулке. Недостатком такого устройства является ограниченная область применения, а также зависимость величины жесткости от сложной конструкции амортизатора. Таким образом, на сегодняшний день наиболее экономичным и простым средством виброзащиты остаются разнообразные резиновые изделия, жесткость которых регулируют несколькими способами. Например, для создания пористого резинового изделия заданной жесткости можно изменять его габариты (особенно толщину), конструкцию, или выбирать такую рецептуру сырой резиновой смеси, которая после вулканизации имеет заданную жесткость. Например, регулирование жесткости можно проводить "химическим способом" путем изменения содержания ингредиентов резиновых смесей, например наполнителя (тех. углерода), или различным сочетанием каучуков, однако вследствие взаимной химической зависимости компонентов смеси диапазон такого регулирования слишком мал, а точность недостаточна.Known shock absorber (patent RU 2032119), which contains a housing, coaxially installed in it a vibration damping plate and a sleeve. The body of the known shock absorber is made in the form of a ring, and the vibration damping plate is made of plastic, inside it are a string frame pre-stretched in the radial direction, the strings of which are fixed respectively to the body and the sleeve. The disadvantage of this device is the limited scope, as well as the dependence of the stiffness on the complex design of the shock absorber. Thus, today the most economical and simple means of vibration protection are a variety of rubber products, the rigidity of which is regulated in several ways. For example, to create a porous rubber product of a given stiffness, one can change its dimensions (especially thickness), design, or choose a crude rubber compound formulation that has a given stiffness after vulcanization. For example, stiffness can be controlled “chemically” by changing the content of rubber compounds, for example filler (carbon black), or a different combination of rubbers, however, due to the mutual chemical dependence of the components of the mixture, the range of such regulation is too small and the accuracy is insufficient.

Таким образом, недостатками известных способов регулирования жесткости резиновых изделий является зависимость жесткости от их габаритов, конструкции или химического состава резиновой смеси, что в целом существенно снижает эффективность регулирования.Thus, the disadvantages of the known methods for controlling the stiffness of rubber products is the dependence of the stiffness on their dimensions, structure or chemical composition of the rubber composition, which generally significantly reduces the effectiveness of regulation.

Армирование полимерных смесей с целью придания им повышенной прочности с использованием различных наполнителей широко известно, например, известны армирующие волокнистые системы, такие как стеклянные, углеродные, органические, борные, керамические, металлические, при этом наиболее распространенными видами волокон, которые используют в качестве армирующего компонента для изготовления резиновых технических изделий, являются полиэфирное и полиамидное волокно.Reinforcing polymer blends in order to give them increased strength using various fillers is widely known, for example, reinforcing fiber systems such as glass, carbon, organic, boric, ceramic, metal are known, while the most common types of fibers that are used as reinforcing component for the manufacture of rubber technical products, are polyester and polyamide fiber.

Наиболее близким к изобретению являются способ получения резиновых прокладок-амортизаторов, раскрытый в патенте RU 2241718, согласно которому в процессе получения резиновых прокладок-амортизаторов в каучуковую массу добавляют стеклянное или минеральное волокно длиной от 0,5 до 300 мм. Хотя в известном способе в каучуковую массу добавляют стеклянное или минеральное волокно, характеризующееся широким интервалом длины волокон от 0,5 до 300 мм, очевидно, что задача регулирования жесткости путем изменения содержания волокнистого наполнителя в известном изобретении не была поставлена. Как свидельствуют приведенные в патенте данные, значительное изменение содержания волокна в пределах от 5 до 50 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси каучука и регенерата практически не приводило к сколько-нибудь существенному изменению твердости, которая составляла от 70 до 76 по Шору. Кроме того, в известном способе отсутствуют какие либо указания на возможность регулирования жесткости полученного резинового изделия путем варьирования количества введенного волокна.Closest to the invention are a method for producing rubber gaskets-shock absorbers, disclosed in patent RU 2241718, according to which, in the process of obtaining rubber gaskets-shock absorbers, glass or mineral fiber from 0.5 to 300 mm long is added to the rubber mass. Although in the known method, glass or mineral fiber is added to the rubber mass, characterized by a wide range of fiber lengths from 0.5 to 300 mm, it is obvious that the task of controlling stiffness by changing the content of the fibrous filler in the known invention was not posed. As shown in the patent data, a significant change in fiber content in the range from 5 to 50 parts by weight per 100 parts by weight mixtures of rubber and regenerate practically did not lead to any significant change in hardness, which ranged from 70 to 76 Shore. In addition, in the known method there are no indications of the possibility of controlling the stiffness of the obtained rubber product by varying the amount of fiber introduced.

Известен также композиционный материал на основе резиновых смесей для изготовления нашпальных и подрельсовых прокладок-амортизаторов железнодорожного пути, описанный в заявке RU 2007126996, и имеющий состав, близкий к заявляемому, в котором в резиновую смесь на основе метилстирольных и дивиниловых каучуков вводят измельченный обрезиненный полиамидный корд с длиной волокон от 10 до 15 мм в количестве 17-18,5 мас.%. Известный материал характеризуется повышенным коэффициентом трения, однако в заявке также отсутствуют указания на возможность регулирования жесткости полученного резинового изделия путем варьирования количества введенного волокна. В литературе также отсутствуют сведения о возможности получения пористых резиновых амортизаторов регулируемой жесткости для таких областей применения, в которых действуют небольшие удельные нагрузки на единицу площади опоры и соответственно требуются материалы с небольшими значениями жесткости прокладки или модуля упругости материала. Задачей изобретения являются разработка пористого резинового амортизатора заданной жесткости, а также простого и недорогого способа регулирования жесткости пористого резинового амортизатора и способа изготовления пористого резинового амортизатора заданной жесткости, благодаря которому можно получить амортизатор заданной жесткости.Also known is a composite material based on rubber compounds for the manufacture of rail and rail rail shock absorbers, described in the application RU 2007126996, and having a composition close to the claimed, in which crushed rubberized polyamide cord is introduced into the rubber mixture based on methyl styrene and divinyl rubbers fiber length from 10 to 15 mm in an amount of 17-18.5 wt.%. Known material is characterized by an increased coefficient of friction, however, the application also lacks indications of the possibility of regulating the stiffness of the resulting rubber product by varying the amount of fiber introduced. The literature also lacks information on the possibility of obtaining porous rubber shock absorbers of adjustable stiffness for such applications in which small specific loads per unit area of support are applied and, accordingly, materials with small values of the stiffness of the gasket or the elastic modulus of the material are required. The objective of the invention is to develop a porous rubber shock absorber of a given stiffness, as well as a simple and inexpensive method for controlling the stiffness of a porous rubber shock absorber and a method of manufacturing a porous rubber shock absorber of a given stiffness, due to which it is possible to obtain a shock absorber of a given stiffness.

Задачей изобретения также является получение такого пористого амортизатора с требуемыми значениями жесткости или материала с заданным модулем упругости, который можно было бы использовать в местах действия небольших удельных нагрузок на единицу площади опоры.The objective of the invention is also to obtain such a porous shock absorber with the required values of stiffness or material with a given modulus of elasticity, which could be used in places of action of small specific loads per unit area of the support.

Дополнительной задачей является создание способа регулирования жесткости резинового амортизатора, не прибегая к изменению вулканизирующей системы и химического состава резиновой смеси, т.е. регулирование должно осуществляться с помощью добавок, инертных к химическим процессам при вулканизации этой смеси.An additional objective is to create a method for controlling the stiffness of a rubber shock absorber without resorting to changing the vulcanizing system and chemical composition of the rubber compound, i.e. regulation should be carried out using additives inert to chemical processes during the vulcanization of this mixture.

Для решения указанной задачи предложен способ регулирования жесткости амортизатора, включающий введение в сырую пористую резиновую смесь на основе бутадиеновых, или стирольных, или изопреновых, или хлорпреновых, или изобутиленовых, или нитрилакриловых каучуков или их сочетания синтетического волокна с последующим формованием и вулканизацией получаемых изделий, отличающийся тем, что в сырую резиновую смесь добавляют полипропиленовое волокно в количестве 0,1-12 мас.%.To solve this problem, a method for controlling the stiffness of the shock absorber is proposed, which includes introducing into the crude porous rubber mixture based on butadiene, or styrene, or isoprene, or chloroprene, or isobutylene, or nitrile acrylic rubbers, or a combination of synthetic fibers, followed by molding and vulcanization of the resulting products, characterized in that polypropylene fiber is added to the crude rubber composition in an amount of 0.1-12 wt.%.

Согласно изобретению, способ регулирования жесткости амортизирующего изделия включает введение в сырую пористую резиновую смесь на основе непредельного каучука или смеси каучуков синтетического полипропиленового волокна в количестве от 0,1 до 12 мас.%, считая на массу резиновой смеси, с последующим формованием и вулканизацией получаемых изделий, при этом в сырую резиновую смесь вводят такое количество полипропиленового волокна в указанном интервале, которое обеспечивает требуемую величину жесткости и которое определяют по зависимости величины жесткости амортизатора от содержания волокна в указанном интервале, определенной на основании экспериментально полученной калибровочной кривой.According to the invention, a method for controlling the stiffness of a shock-absorbing product includes introducing into the crude porous rubber mixture based on unsaturated rubber or a mixture of rubbers of synthetic polypropylene fiber in an amount of from 0.1 to 12 wt.%, Based on the weight of the rubber mixture, followed by molding and vulcanization of the resulting products while an amount of polypropylene fiber is introduced into the crude rubber mixture in the indicated range, which provides the required amount of stiffness and which is determined by the dependence the stiffness of the shock absorber from the fiber content in the specified interval, determined on the basis of the experimentally obtained calibration curve.

В качестве синтетического волокна, как правило, используют полипропиленовое волокно диаметром 10-75 мкм и длиной 6-70 мм. Предпочтительно, в качестве синтетического волокна используют полипропиленовое волокно диаметром 15-40 мкм и длиной 15-25 мм. Предпочтительно, в качестве синтетического волокна используют полипропиленовое волокно Fibercast® 500 длиной 6,35-50 мм или РВ Eurofiber® длиной 2,2-20 мм и диаметром 17-124 мкм. Возможно использовать полипропиленовое волокно Fibermesh®, Novomesh®, Novocon®, Enduro® и Fibercast®, а также марки ВСМ производства ООО Альянс (Моск. Обл), ТУ 2272-006-1342-9727-2007, длиной 6 мм, 12 мм, 18 мм, полипропиленовое волокно диаметром 20-50 мкм, длиной 3-18 мм производства ООО «Си Айрлайд» (Челябинск) и другие типы полипропиленовых микроволокон.As a synthetic fiber, as a rule, polypropylene fiber with a diameter of 10-75 microns and a length of 6-70 mm is used. Preferably, polypropylene fiber with a diameter of 15-40 microns and a length of 15-25 mm is used as a synthetic fiber. Preferably, Fibercast® 500 polypropylene fiber 6.35-50 mm long or Eurofiber® PB 2.2-20 mm long and 17-124 microns in diameter is used as synthetic fiber. It is possible to use polypropylene fiber Fibermesh®, Novomesh®, Novocon®, Enduro® and Fibercast®, as well as the BCM brand manufactured by Alliance LLC (Moscow Obl.), TU 2272-006-1342-9727-2007, 6 mm long, 12 mm, 18 mm, polypropylene fiber with a diameter of 20-50 microns, a length of 3-18 mm produced by Sea Airline LLC (Chelyabinsk) and other types of polypropylene microfibers.

Предпочтительно, согласно изобретению в сырую пористую резиновую смесь вводят полипропиленовое волокно, имеющее прочность на растяжение 170-260 МПа. Синтетическое волокно имеет температуру плавления более 160°С.Preferably, according to the invention, a polypropylene fiber having a tensile strength of 170-260 MPa is introduced into the crude porous rubber composition. Synthetic fiber has a melting point of more than 160 ° C.

Кроме того, предложен способ получения изделия - амортизатора заданной жесткости, согласно которому в сырую пористую резиновую смесь вводят синтетическое волокно в количестве 0,1-12 мас.%.In addition, a method for producing a product - a shock absorber of a given stiffness, according to which synthetic fiber in the amount of 0.1-12 wt.% Is introduced into the crude porous rubber mixture, is proposed.

Согласно изобретению способ получения амортизирующего изделия заданной жесткости включает стадии, согласно которым:According to the invention, a method for producing a shock-absorbing article of a given stiffness comprises the steps according to which:

- получают ряд образцов пористой резины из сырой резиновой смеси на основе непредельного каучука с градиентом содержания полипропиленового синтетического волокна в интервале от 0,1 до 12 мас.% по способу по любому из пп. 1-7,- get a number of samples of porous rubber from a crude rubber mixture based on unsaturated rubber with a gradient of the content of polypropylene synthetic fiber in the range from 0.1 to 12 wt.% according to the method according to any one of paragraphs. 1-7,

- измеряют значение жесткости для каждого образца и строят калибровочную кривую зависимости жесткости от содержания указанного волокна,- measure the stiffness value for each sample and build a calibration curve of the dependence of stiffness on the content of the specified fiber,

- рассчитывают содержание волокна в указанном интервале, требуемое для достижения желаемой жесткости, на основании полученной калибровочной кривой,- calculate the fiber content in the specified interval, required to achieve the desired stiffness, based on the obtained calibration curve,

- изготавливают амортизатор заданной жесткости путем введения в сырую резиновую смесь рассчитанного количества волокна с последующей вулканизацией полученной смеси.- make a shock absorber of a given stiffness by introducing into the crude rubber mixture the calculated amount of fiber with subsequent vulcanization of the resulting mixture.

Кроме того, предложен амортизатор заданной жесткости, получаемый путем вулканизации пористой резиновой смеси на основе бутадиеновых, или стирольных, или изопреновых, или хлорпреновых, или изобутиленовых, или нитрилакриловых каучуков или их сочетания, армированной синтетическим волокном в количестве 0,1-12 мас.% к массе исходной резиновой смеси.In addition, a shock absorber of a given stiffness is proposed, obtained by vulcanizing a porous rubber mixture based on butadiene, or styrene, or isoprene, or chloroprene, or isobutylene, or nitrile acrylic rubbers, or a combination thereof, reinforced with synthetic fiber in an amount of 0.1-12 wt.% to the mass of the original rubber compound.

Согласно изобретению предложенный амортизатор представляет собой пористый резиновый материал с заданным модулем упругости, на основе непредельного каучука или смеси каучуков и синтетического полипропиленового волокна, при соотношении исходных компонентов: каучуковая смесь 100 мас.ч., волокно от 0,1 до 12 мас.ч., при этом указанный пористый резиновый материал характеризуется по существу линейной зависимостью величины модуля упругости от содержания указанного полипропиленового волокна.According to the invention, the proposed shock absorber is a porous rubber material with a given modulus of elasticity, based on unsaturated rubber or a mixture of rubbers and synthetic polypropylene fiber, with a ratio of the starting components: rubber mixture 100 parts by weight, fiber from 0.1 to 12 parts by weight wherein said porous rubber material is characterized by a substantially linear dependence of the magnitude of the elastic modulus on the content of said polypropylene fiber.

Предложен также пористый резиновый материал для применения в качестве амортизатора, на основе непредельного каучука или смеси каучуков и синтетического полипропиленового волокна, при соотношении исходных компонентов: каучуковая смесь 100 мас.ч., волокно от 0,1 до 12 мас.ч., характеризующийся зависимостью величины модуля упругости этого материала от содержания указанного полипропиленового волокна, приведенной на фиг. 1.A porous rubber material is also proposed for use as a shock absorber based on unsaturated rubber or a mixture of rubbers and synthetic polypropylene fiber, with the ratio of the starting components: rubber mixture 100 parts by weight, fiber from 0.1 to 12 parts by weight, characterized by the dependence the elastic modulus of this material as a function of the content of said polypropylene fiber shown in FIG. one.

Благодаря использованию заявляемых пористого резинового амортизатора заданной жесткости и способов регулирования жесткости пористого резинового амортизатора и изготовления пористого резинового амортизатора заданной жесткости отсутствует необходимость в трудоемких и достаточно продолжительных стадиях разработки конструкции амортизатора, проведении соответствующих расчетов и моделировании. Кроме того, способы, осуществляемые согласно изобретению путем добавления расчетного количества волокна в сырую резиновую смесь, позволяют исключить сложный процесс подбора рецептуры резиновой смеси, соответствующей требуемому значению жесткости готового амортизатора, и избежать использования дорогостоящих специальных вулканизующих систем для резиновых смесей, а также тщательного входного контроля ингредиентов резиновой смеси при ее изготовлении.Due to the use of the inventive porous rubber shock absorber of a given stiffness and methods for controlling the stiffness of a porous rubber shock absorber and the manufacture of a porous rubber shock absorber of a given stiffness, there is no need for labor-intensive and sufficiently long stages of development of the shock absorber design, the corresponding calculations and modeling. In addition, the methods carried out according to the invention by adding the calculated amount of fiber to the crude rubber mixture eliminates the complicated process of selecting the rubber compound formulation corresponding to the required rigidity of the finished shock absorber, and avoids the use of expensive special vulcanizing systems for rubber compounds, as well as careful input control ingredients of the rubber compound in its manufacture.

Основное преимущество использования пористых резиновых амортизаторов заданной жесткости заключается в том, что такие амортизаторы удобно и экномически целесообразно использовать в тех случаях, когда требуется гасить разные частоты разных амплитуд, например, для нескольких агрегатов, соединенных муфтой и вибрирующих с разными частотами, но при этом пространства для помещения амортизаторов для этих агрегатов имеют одинаковые ограничения по габаритам. В этом случае амортизаторы имеют одинаковые габариты, но различную жесткость, при этом жесткость каждого из амортизаторов отвечает частоте, с которой вибрирует соответствующий ему агрегат. Дополнительное преимущество заключается в том, что изобретение позволяет придать амортизатору требуемую жесткость благодаря простому расчету количества синтетического волокна, исходя из графика пропорциональной зависимости жесткости готового амортизатора от количества синтетического волокна.The main advantage of using porous rubber shock absorbers of a given stiffness is that it is convenient and economically expedient to use such shock absorbers in cases where it is necessary to damp different frequencies of different amplitudes, for example, for several units connected by a coupling and vibrating with different frequencies, but at the same time spaces for placing shock absorbers for these units have the same size restrictions. In this case, the shock absorbers have the same dimensions, but different stiffness, while the stiffness of each of the shock absorbers corresponds to the frequency with which the corresponding unit vibrates. An additional advantage is that the invention makes it possible to give the shock absorber the required stiffness due to the simple calculation of the amount of synthetic fiber, based on the graph of the proportional dependence of the stiffness of the finished shock absorber on the amount of synthetic fiber.

Сущность изобретения заключается в том, что в сырую пористую резиновую смесь вводят специальную добавку в виде синтетического волокна из полимерных материалов, например полипропилена, благодаря чему в процессе вулканизации полученной пористой резиновой смеси с последующим получением готового амортизатора происходит его пространственное армирование до заданной жесткости. Таким образом, жесткость амортизирующего изделия регулируют в процессе его изготовления путем добавления синтетического волокна в количестве, которое обеспечивает заданную жесткость готового изделия.The essence of the invention lies in the fact that a special additive is introduced into the raw porous rubber mixture in the form of a synthetic fiber made of polymeric materials, for example polypropylene, due to which, in the process of vulcanization of the resulting porous rubber mixture with subsequent production of the finished shock absorber, it is spatially reinforced to the specified stiffness. Thus, the stiffness of the shock-absorbing product is regulated during its manufacture by adding synthetic fiber in an amount that provides the specified rigidity of the finished product.

В предлагаемом способе в качестве сырой резиновой смеси используют вулканизуемые резиновые смеси на основе каучуков, предпочтительно непредельных каучуков серной вулканизации, содержащих порообразователи, или механически вспененные латексы для получения пенорезины. Размер пор в полученном изделии составляет от 0,4 мкм (микропористые резины) до 0,2-0,4 мм. Полученные изделия представляют собой пористые наполненные пенорезины, обладающие хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами, способные гасить вибрацию, и могут применяться в производстве разнообразных прокладок, сидений для автомобилей, подошвы обуви и др.In the proposed method, vulcanizable rubber compounds based on rubbers, preferably unsaturated sulfur vulcanization rubbers containing blowing agents, or mechanically foamed latexes to produce foam rubber are used as the crude rubber composition. The pore size in the resulting product is from 0.4 μm (microporous rubber) to 0.2-0.4 mm The resulting products are porous filled foam rubber with good sound and heat insulation properties, able to dampen vibration, and can be used in the manufacture of a variety of gaskets, seats for cars, soles of shoes, etc.

Предпочтительны резиновые смеси на основе непредельных каучуков со вспенивающими системами на основе химических порообразователей. Рецептуры пористых резиновых смесей хорошо известны из уровня техники специалистам в данной области техники, например, см. Способы изготовления губчатых изделий из латекса, М., ЦНИИТЭНефтехим, 1974; Грушецкая Н.В., Силонова М.С, Мазина Г.Р., Трофимович Д.П., Способы улучшения свойств пенорезины, М., ЦНИИТЭНефтехим, 1976; Рыжков В.П., Клочков В.И., Воскресенский A.M., Производство пористых резинотехнических изделий, М., ЦНИИТЭНефтехим, 1979; Клочков В.И., Рыжков В.П., Производство пористых изделий из эластомеров, Л., 1984, М.С. Силонова.Preferred rubber compounds based on unsaturated rubbers with foaming systems based on chemical blowing agents. The formulations of porous rubber mixtures are well known in the art to those skilled in the art, for example, see Methods for manufacturing spongy products from latex, M., CNIITENeftekhim, 1974; Grushetskaya N.V., Silonova M.S., Mazina G.R., Trofimovich D.P., Methods for improving the properties of foam rubber, M., TsNIITENeftekhim, 1976; Ryzhkov V.P., Klochkov V.I., Voskresensky A.M., Production of porous rubber products, M., TsNIITENeftekhim, 1979; Klochkov V.I., Ryzhkov V.P., Production of porous products from elastomers, L., 1984, M.S. Silonova.

Например, согласно изобретению в качестве сырых резиновых смесей подходят следующие марки каучуков производства Волжского научно-технического комплекса (ВНТК ВолгГТУ), представленные в таблицах 1-4.For example, according to the invention, the following rubber grades manufactured by the Volga Scientific and Technical Complex (VNTK VolgSTU), shown in Tables 1-4, are suitable as raw rubber compounds.

Особенно предпочтительны для изготовления виброизолирующих пористых изделий согласно изобретению резиновые смеси на основе каучуков СКИ-3, каучук СКМС-30, например, смеси производства ООО «Производственно-коммерческая фирма «РТД», такие, как представлены в таблице 5.Particularly preferred for the manufacture of vibration-insulating porous products according to the invention are rubber mixtures based on SKI-3 rubbers, SKMS-30 rubbers, for example, mixtures manufactured by Production and Commercial Company RTD LLC, such as those presented in Table 5.

Porofor ADC/M-C1, ADC/L-C2, ADC/S-C2, ADC/F-C2, Genitron SCE, Unifoam AZ-VI25, Azobul B, Azobul F1, Hydrocerol, Naftofoam, Unicell, и т.д.Porofor ADC / M-C1, ADC / L-C2, ADC / S-C2, ADC / F-C2, Genitron SCE, Unifoam AZ-VI25, Azobul B, Azobul F1, Hydrocerol, Naftofoam, Unicell, etc.

В качестве пластификаторов согласно изобретению используют ДБФ (дибутилфталат), ДБС (дибутилсебацинат), ДБЭА (дибутоксиэтиладипинат), хлорпарафин хп-1100 и другие.As plasticizers according to the invention, DBP (dibutyl phthalate), DBL (dibutyl sebacinate), DBEA (dibutoxyethyl adipate), chloroparaffin xp-1100 and others are used.

В качестве вулканизаторов согласно изобретению можно использовать следующие: магнезия жженая техническая (окись магния), тиурам д молотый (тетраметилтиурам дисульфид), тиурам мдп гранулированный с парафином, альтакс (тиазол 2 МБС гранулированный), каптакс (2-меркаптобензтиазол), цимат (диметилдитиокарбомат цинка), этилцимат (диэтилдитиокарбомат цинка), бутилцимат (дибутилдитиокарбомат цинка), дифенилгуанидин (дфг), 4,4′-дитиодиморфолин (дтдм) и другие.The following can be used as vulcanizing agents according to the invention: burnt technical magnesia (magnesium oxide), thiuram d ground (tetramethylthiuram disulfide), thiuram mdp granulated with paraffin, altax (thiazole 2 MBS granular), captax (2-mercaptobenzthiazole), zinc citrate (dimethyl) ), ethylcimate (zinc diethyldithiocarbate), butylcimate (zinc dibutyl dithiocarbate), diphenylguanidine (dfg), 4,4′-dithiodimorpholine (dtdm) and others.

В качестве противостарителя согласно изобретению можно применять, однако не ограничиваясь лишь ими, нафтам (неозон д), агидол-1 (бутилгидрокситолуол) и агидол-2 (2,2-метилен-бис(4-метил-6-третбутилфенол), а в качестве замедлителей подвулканизации - фталевый ангидрид (технический) и нитрозодифениламин.As an antioxidant according to the invention, it is possible to use, but not limited to, naphtha (neozone d), agidol-1 (butylhydroxytoluene) and agidol-2 (2,2-methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol), and in as vulcanization inhibitors - phthalic anhydride (technical) and nitrosodiphenylamine.

В качестве мягчителей согласно изобретению можно использовать следующие: стеарин (кислота стеариновая техническая), глицерин, олеиновая кислота, парафин и другие.As softeners according to the invention, the following can be used: stearin (technical stearic acid), glycerin, oleic acid, paraffin and others.

Способ регулирования жесткости пористых резиновых амортизирующих изделий осуществляют следующим образом. Готовят сырую пористую резиновую смесь и вводят в нее синтетическое волокно, предпочтительно полипропиленовое фиброволокно, в том количестве, которое обеспечивает заданную жесткость готового амортизатора. Требуемое количество рассчитывают по предварительно построенной калибровочной кривой (номограмме) для данной марки резиновой смеси и вулканизирующей системы. Затем полученную резиновую смесь вулканизуют на прессе.The method of controlling the stiffness of porous rubber shock-absorbing products is as follows. A crude porous rubber mixture is prepared and synthetic fiber is introduced into it, preferably polypropylene fiber, in an amount that provides the specified stiffness of the finished shock absorber. The required amount is calculated from a pre-built calibration curve (nomogram) for a given brand of rubber compound and vulcanizing system. Then, the resulting rubber mixture is vulcanized in a press.

Согласно изобретению предпочтительный интервал температуры вулканизации составляет 150-165°С, время вулканизации от 10 до 23 мин.According to the invention, the preferred vulcanization temperature range is 150-165 ° C., the vulcanization time is from 10 to 23 minutes.

Таким образом, предложенный способ позволяет регулировать жесткость (модуль упругости) амортизирующего изделия путем изменения количества вводимого полипропиленового синтетического волокна при неизменном составе резиновой смеси и вулканизирующей системы.Thus, the proposed method allows you to adjust the stiffness (modulus of elasticity) of the shock-absorbing product by changing the amount of input polypropylene synthetic fiber with a constant composition of the rubber mixture and vulcanizing system.

Статическую или динамическую жесткость готовых образцов определяют на соответствующем стенде по специальным методикам в зависимости от применения данных амортизаторов.The static or dynamic stiffness of the finished samples is determined on the appropriate stand by special methods, depending on the use of these shock absorbers.

Изобретение иллюстрируется следующими экспериментами.The invention is illustrated by the following experiments.

Пример 1. Готовят 6 кг сырой пористой резиновой смеси №4 из таблицы 5, разделяют ее на 6 равных частей массой 1 кг каждая, в каждую часть вводят полипропиленовое мультифиламентное фиброволокно Fibercast 500 на основе полиолефина в размере 0,1, 1, 3, 5, 7, 10 мас.% на каждую часть сырой смеси, в соответствии с таблицей 6. Каждую часть делят на четыре части и вулканизируют при температуре 160°С в течение 23 мин с получением четырех готовых изделий в виде пластин толщиной 20 мм и размерами 70×90 мм.Example 1. Prepare 6 kg of crude porous rubber mixture No. 4 from table 5, divide it into 6 equal parts weighing 1 kg each, inject polypropylene multifilament Fibercast 500 multifilament fiber based on polyolefin in the amount of 0.1, 1, 3, 5 into each part , 7, 10 wt.% For each part of the crude mixture, in accordance with table 6. Each part is divided into four parts and vulcanized at a temperature of 160 ° C for 23 min to obtain four finished products in the form of plates with a thickness of 20 mm and a size of 70 × 90 mm.

Готовые изделия испытывают на стенде, определяя статическую жесткость при сжатии, с пределами нагружения от 0,1 кН/мм² до 1,5 кН/мм². Для вычисления жесткости используют гистерезисные петли, полученные при нагружении и разоружении готового изделия. Результаты жесткости приведены в таблицей 7, в которой жесткость при максимальном нагружении готового амортизатора обозначена C_max, и вычисляется по формуле C_max=F_max/I_max, где F_max - максимальная сила нагружения готового амортизатора, a I_max - максимальное относительное удлинение (или сжатие) готового амортизатора; статическая тангенциальная жесткость в точке ветви нагружения, соответствующей 50% нагружения готового амортизатора, обозначена С_ср и вычисляется по формуле C_cp=F_50%/I_50%, где F_50% -значение сила нагружения готового амортизатора в середине кривой нагружения, а I_50%- значение деформации в средней точке кривой нагружения; статическая секущая жесткость готового амортизатора обозначена С_20-80 и вычисляется по формуле С_20-80=(F₈₀-F₂₀)/(I₈₀-I₂₀), где F₂₀ и F₈₀ - это силы нагружения готового амортизатора в точках кривой нагружения, соответствующих 20 и 80% максимального значения усилия нагружения; I₈₀ - деформация образца, соответствующая силе нагружения F₈₀, а I₂₀ - деформация образца, соответствующее силе нагружения F₂₀.Finished products are tested on the bench, determining the static stiffness under compression, with loading limits from 0.1 kN / mm ² to 1.5 kN / mm ² . To calculate the stiffness using hysteresis loops obtained during loading and disarmament of the finished product. The stiffness results are shown in table 7, in which the stiffness at maximum load of the finished shock absorber is denoted by C _max , and is calculated by the formula C _max = F _max / I _max , where F _max is the maximum load force of the finished shock absorber, and I _max is the maximum elongation ( or compression) of the finished shock absorber; the static tangential stiffness at the point of the loading branch corresponding to 50% loading of the finished shock absorber is denoted by C _av and calculated by the formula C _cp = F _50% / I _50% , where F _{50% is} the load strength of the finished shock absorber in the middle of the loading curve, and I _50% is the strain at the midpoint of the loading curve; the static secant stiffness of the finished shock absorber is designated C _20-80 and is calculated by the formula C _20-80 = (F ₈₀ -F ₂₀ ) / (I ₈₀ -I ₂₀ ), where F ₂₀ and F ₈₀ are the loading forces of the finished shock absorber at the points of the curve loading corresponding to 20 and 80% of the maximum value of the loading force; I ₈₀ is the sample deformation corresponding to the loading force F ₈₀ , and I ₂₀ is the sample deformation corresponding to the loading force F ₂₀ .

Таким образом, из результатов испытаний образцов видно, что существует зависимость между содержанием мас.% фиброволокна в сырой пористой резиновой смеси и жесткостью готового амортизатора, изготовленного путем вулканизации сырой пористой смеси с введенным в него фиброволокном. Кроме того, результаты испытаний показывают, что рост жесткости при увеличении содержания фиброволокна в готовом амортизаторе происходит при приложении как статической, так и динамической нагрузки.Thus, it can be seen from the test results of the samples that there is a relationship between the wt.% Fiber content in the crude porous rubber composition and the stiffness of the finished shock absorber made by vulcanizing the crude porous mixture with the fiber introduced into it. In addition, the test results show that the increase in stiffness with an increase in the fiber content in the finished shock absorber occurs when both static and dynamic loads are applied.

На фиг. 1 изображена экспериментально полученная зависимость статической жесткости готового пористого амортизатора от содержания мас.% фиброволокна Fibercast 500 в пористой резиновой смеси.In FIG. 1 shows the experimentally obtained dependence of the static stiffness of the finished porous shock absorber on the content of wt.% Fibercast 500 fiber in the porous rubber mixture.

Таким образом, как видно из приведенных данных, амортизаторы, полученные согласно эксперименту, имеют жесткость, которая возрастает пропорционально добавлению волокна.Thus, as can be seen from the above data, the shock absorbers obtained according to the experiment have a stiffness that increases in proportion to the addition of fiber.

Пример 2. Готовят 6 кг сырой пористой резиновой смеси №12 из таблицы 1, разделяют ее на 6 равных частей массой 1 кг каждая, в каждую часть вводят полипропиленовое мультифиламентное волокно РВ Eurofiber при содержании 0,1, 1, 3, 5, 7, 10 мас.% на каждую часть сырой смеси в соответствии с таблицей 8. Каждую часть делят на четыре части и вулканизируют при температуре 160°С в течение 23 мин с получением четырех готовых изделий в виде пластин толщиной 20 мм и размерами 70×90 мм.Example 2. Prepare 6 kg of crude porous rubber mixture No. 12 from table 1, divide it into 6 equal parts weighing 1 kg each, polypropylene multifilament fiber Eurofiber RV is introduced into each part at a content of 0.1, 1, 3, 5, 7, 10 wt.% For each part of the crude mixture in accordance with table 8. Each part is divided into four parts and vulcanized at a temperature of 160 ° C for 23 minutes to obtain four finished products in the form of plates with a thickness of 20 mm and a size of 70 × 90 mm.

Готовые изделия испытывают на стенде, определяя жесткость с пределами нагружения от 0,1 кН/мм² до 1,5 кН/мм². Для определения жесткости используют гистерезисные петли, полученные при нагружении и разгружении готового изделия.Finished products are tested on the stand, determining the stiffness with the limits of loading from 0.1 kN / mm ² to 1.5 kN / mm ² . To determine the stiffness, hysteresis loops obtained by loading and unloading the finished product are used.

Исходя из полученных экспериментальным путем жесткостных характеристик образцов амортизаторов, можно рассчитать соответствующие зависимости модуля упругости материала (пористой резины с армированием фиброволокном) от содержания этого волокна в нем. Данные зависимости служат номограммой при расчете и изготовлении амортизаторов других размеров с заданной жесткостью. При этом расчетная величина жесткости такого амортизатора обеспечивается с высокой точностью.Based on the experimentally obtained stiffness characteristics of the shock absorber samples, it is possible to calculate the corresponding dependences of the elastic modulus of the material (porous rubber with fiber reinforcement) on the content of this fiber in it. These dependencies serve as a nomogram in the calculation and manufacture of shock absorbers of other sizes with a given stiffness. In this case, the calculated value of the stiffness of such a shock absorber is ensured with high accuracy.

Claims

1. A method of controlling the stiffness of the shock absorber, comprising introducing into the crude porous rubber mixture based on unsaturated rubber or a mixture of rubbers of synthetic polypropylene fiber in an amount of from 0.1 to 12 wt%, based on the weight of the rubber mixture, followed by molding and vulcanization of the resulting products, with the amount of polypropylene fiber introduced into the crude rubber mixture with the required amount of stiffness is calculated according to previously obtained experimentally by the dependence of the hardness STI suspension of fiber content in the above range,
where obtaining the specified dependence and calculating the amount of polypropylene fiber include the following steps:
- obtaining a number of samples of porous rubber from a crude porous rubber mixture based on unsaturated rubber or a mixture of rubbers with a gradient of the content of synthetic polypropylene fiber in the range from 0.1 to 12 wt.% by weight of the rubber mixture,
- measurement of the stiffness value for each sample,
- the construction of a calibration curve of the dependence of stiffness on the content of the specified fiber and
- calculation of the fiber content in the specified interval, necessary to achieve the desired stiffness value, based on the obtained calibration curve.

2. A method for controlling the stiffness of a shock absorber according to claim 1, according to which, as a crude rubber mixture based on unsaturated rubbers, a mixture based on butadiene, styrene, isoprene, chloroprene, isobutylene, nitrile acrylic rubbers or any combination thereof is used.

3. The method of controlling the stiffness of the shock absorber according to claim 1, according to which polypropylene fiber with a diameter of 10-75 microns and a length of 6-70 mm is used as a synthetic fiber.

4. The method of controlling the stiffness of the shock absorber according to claim 1, according to which polypropylene fiber with a diameter of 15-40 microns and a length of 15-25 mm is used as a synthetic fiber.

5. A method for controlling the stiffness of a shock absorber according to claim 1, according to which a Fibercast 500 polypropylene fiber or PB Eurofiber is used as a synthetic fiber.

6. The method of controlling the stiffness of the shock absorber according to claim 1, according to which polypropylene fiber having a tensile strength of 170-260 MPa is introduced into the raw porous rubber mixture.

7. The method of controlling the stiffness of the shock absorber according to claim 1, according to which the synthetic fiber has a melting point of more than 160 ° C.

8. A method of obtaining a shock absorber of a given stiffness, according to which synthetic fiber is introduced into the crude porous rubber mixture in an amount of 0.1-12 wt.% According to the method according to any one of paragraphs. 1-7.

9. A porous rubber material with a given modulus of elasticity, based on unsaturated rubber or a mixture of rubbers and synthetic polypropylene fiber, where the content of said polypropylene fiber is from 0.1 to 12 wt.% By weight of said unsaturated rubber or mixture of rubbers, said porous rubber the material is characterized by a substantially linear dependence of the elastic modulus on the content of said polypropylene fiber.

10. The porous rubber material according to claim 9, characterized in that it is characterized by the dependence of the elastic modulus of this material on the content of said polypropylene fiber, shown in FIG. one.

11. The porous rubber material according to claim 9, characterized in that butadiene, styrene, isoprene, chloroprene, isobutylene, nitrile acrylic rubbers or any combination thereof is used as unsaturated rubber or a mixture of rubbers.

12. The porous rubber material according to claim 9, characterized in that polypropylene fiber with a diameter of 10-75 μm and a length of 6-70 mm is used as a synthetic fiber.

13. The porous rubber material according to claim 9, characterized in that polypropylene fiber with a diameter of 15-40 microns and a length of 15-25 mm is used as a synthetic fiber.

14. The porous rubber material according to p. 9, characterized in that the synthetic fiber used is polypropylene fiber Fibercast 500 or PB Eurofiber.

15. The porous rubber material according to claim 9, characterized in that the polypropylene fiber has a tensile strength of 170-260 MPa.

16. The porous rubber material according to claim 9, characterized in that the synthetic fiber has a melting point of more than 160 ° C.

17. The porous rubber material according to any one of paragraphs. 9-16, characterized in that it is intended for use as a shock absorber for vibration protection of building structures and industrial equipment.

18. The porous rubber material according to any one of paragraphs. 9-16, characterized in that it is designed for the manufacture of gaskets-shock absorbers under the sole of sleepers or railroad switches.