книги из ГПНТБ / Евзович В.Е. Влияние клеевых прослоек на качество ремонта шин

МИНИСТЕРСТВО АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАН' И ШОССЕЙНЫХ ДОРОГ РСФСР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСК! АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

НИИАТ

В. Е. ЕВЗОВИЧ

ВЛИЯНИЕ КЛЕЕВЫХ ПРОСЛОЕК

НА КАЧЕСТВО РЕМОНТА ШИН

АВТОТРАНСИЗДАТ

Москва 1960

Глава 1. ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ ШИНОРЕМОНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОКРЫШКОЙ —ОСНОВНАЯ ПРОБЛЕМА РЕМОНТА ШИН

Исследование процесса разрушения отремонтированного участ­

ка во время эксплуатации, выполненное НИИАТом [1], показало,

что причиной выхода из строя отремонтированных покрышек яв­ ляется недостаточная прочность связи шиноремонтных материалов с покрышкой, особенно в случае местных повреждений. Механизм разрушения отремонтированных сквозных повреждений, как прави­ ло, следующий: в процессе эксплуатации внутри отремонтированно­ го участка образуется очаг разрушения в виде небольших отслое­ ний манжеты и резиновой части заплаты от каркаса покрышки, за­ тем отслоение разрастается, между трущимися поверхностями воз­

никают раковины, наконец, происходит полное отслоение резиновой части заплаты и разрушение манжеты. Таким образом, чтобы обес­ печить высокое качество ремонта шин, необходимо прежде всего резко улучшить прочность связи шиноремонтных материалов с по­ крышкой.

Прочность связи между шиноремонтным материалом и покрыш­

кой значительно ниже, чем между отдельными элементами самой

покрышки. Отремонтированный участок работает в более тяжелых условиях, чем остальная часть шины, особенно в случае ремонта покрышек с разрушенным каркасом. В отремонтированном участке возникает высокая концентрация напряжений, увеличивается тепло­ образование, резко повышается температура, в результате этого

отслаиваются починочные материалы. Очевидно, чтобы обеспечить достаточную прочность связи в отремонтированном участке, требу­ ются материалы, не уступающие по качеству резине и тканям, при­

меняемым при изготовлении шин. Однако широкая проверка фи­ зико-механических показателей материалов, поставляемых шиноре­ монтным заводам, показала, что качество починочных материалов чрезвычайно плохое. Заниженные требования действующего ГОСТ

2631—51 на шиноремонтные материалы позволяют шинным заво­ дам-поставщикам выделять для ремонта, как правило, материалы, не пригодные для изготовления шин, т. е. брак (отходы производ­ ства). Качественные показатели стандартных шиноремонтных ре­

зин в несколько раз ниже показателей соответствующих резин, при­ меняемых при изготовлении шин. Одним из. наиболее серьезных не­ достатков выпускаемых починочных материалов является отсут­ ствие какой бы то ни было стабильности их качественных показа­ телей. Диапазон колебаний основных качественных показателей об-

4

разцов шиноремонтных резин (в том числе и оптимальных режимов вулканизации) составлял в среднем ±150% [2].

В настоящее время в соответствии с основными техническими требованиями НИЙАТа и МИТХТа [2] Научно-исследовательским

институтом шинной промышленности (НИИШП) разработан новый ГОСТ на шиноремонтные материалы, которым предусматривается повышение их качества до уровня лучших существующих материа-.

лов, применяемых для изготовления шин. Как показали результа­

ты предварительных производственно-эксплуатационных испыта­ ний, выполнение требований нового ГОСТа бесспорно повысит ка­ чество ремонта шин. Однако в изделиях, подвергающихся во время эксплуатации сложным многократным динамическим нагрузкам, проблема прочности связи между различными резинами после ре­ монта (т. е. в случае привулканизации «сырых» резиновых смесей к ранее вулканизированной резине) остается первостепенной.

Очевидно, что прочность связи в отремонтированном участке в значительной мере определяется свойствами клеевых прослоек, на­ ходящихся между ремонтным материалом и изделием [3]. Улучше­ ние состава клея и технологии его нанесения обеспечит дальнейшее повышение качества и эффективности ремонта.

Глава 2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СВЯЗИ ШИНОРЕМОНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ С МАТЕРИАЛОМ ПОКРЫШКИ

В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Описываемая в настоящей брошюре работа была выполнена в лабораторных и эксплуатационных условиях. На основании много­ численных лабораторных экспериментов был сделан ряд выводов и предложений по улучшению качества ремонта шин. После массо­ вых эксплуатационных испытаний некоторые предложения были

внедрены в производство.

Для оценки качества ремонта шин в лабораторных условиях не­ обходимы были прежде всего такие методы испытаний, которые позволили бы оценить прочность связи данного шиноремонтного материала с покрышкой.

Перед лабораторными испытаниями на прочность связи шиноре­ монтных материалов с покрышкой выдвигаются следующие основ­ ные требования [4]:

а) создать в лабораторных условиях на модельных образцах распределение напряжений, характер деформаций и разрушений,

близкие к действительно имеющим место при отслаивании шиноре­ монтных материалов от покрышек в процессе их эксплуатации;

б) обеспечить разрушение модельных образцов по поверхности стыка;

в) возбудить ,в модельных образцах во время испытаний процес­ сы утомления, способствующие разрушению перенапряженных

участков.

В настоящее время отсутствуют лабораторные методы определе-

ния прочности связи шиноремонтных материалов с покрышкой, ко­ торые бы полностью удовлетворяли указанным выше требованиям.

Надо отметить, что и шинная промышленность также еще не располагает вполне удовлетворительными, с этой точки зрения, ме­ тодами для определения прочности связи между отдельными эле­ ментами покрышки. Однако в последнее время был создан ряд ме­ тодов, которые позволили, с приемлемой для практических целей точностью, исследовать сравнительное влияние различных факто­ ров на статическую и динамическую прочность связи [4].

Результаты работы НИИАТа и МИТХТа в 1956 г. показали, что статический 'метод определения прочности связи не может обеспе­ чить достаточно правильной оценки качества ремонта. Разрушение образца при этом часто происходит не по поверхности раздела между починочным материалом и материалом покрышки. Характер

напряжений, возникающих в модельном образце, не воспроизводит

реальной картины распределения напряжений, возникающих при эксплуатации отремонтированного участка шины, в частности, со­ противление расслаиванию при однократном нагружении по ряду причин не соответствует выносливости изделия при многократных деформациях.

Однако в некоторых опытах целесообразно было применять ме­ тод статического расслаивания, так как последний отличается про­ стотой исполнения, хорошей воспроизводимостью результатов и

позволяет получить непосредственно количественную оценку сил

сцепления. Испытания на расслаивание выполнялись на разрывной машине по ГОСТ 6768—53. Этим методом оценивались в основном конфекционные свойства клея и влияние отдельных технологических

факторов на прочность связи после вулканизации.

Динамические испытания на прочность связи шиноремонтных

материалов с покрышкой в лабораторных условиях дали более по­ ложительные результаты, так как эти испытания по своему харак­

теру в значительной мере воспроизводят основные особенности динамического режима нагружения покрышек в эксплуатации. По­ этому в описываемой работе в основном применялись испытания на динамическую прочность связи.

Чтобы определить в лабораторных условиях степень влияния тех или иных факторов на качество ремонта путем оценки дина­ мической прочности связи, была предварительно выработана мето­ дика изготовления и испытания модельных образцов. При выборе метода испытаний были проведены сравнительные испытания об­ разцов на многократный изгиб при кручении, на многократное сжатие и сдвиг. В результате был избран метод определения проч­ ности связи при многократном сжатии на машине ММС-1 на образ­

цах цилиндрической формы с диагональным расположением пло­ скости стыка. При разработке этого метода испытаний в основу была положена методика МИТХТа и Московского шинного заво­ да [5]. Этот метод позволяет получить разрушение образцов по. стыку и обеспечивает время испытаний, достаточное для развития-

6

процессов утомления, имеющих место при эксплуатации покрышек. Проведенные в 1957 г. эксплуатационные испытания в основном подтвердили правильность сравнительной качественной оценки раз­ личных шиноремонтных материалов, полученной данным методом.

При изготовлении модельных образцов использовалась прослоечная резина из натурального каучука и протекторная из бута­ диен-стирольного каучука. Рецептура этих смесей была разработа­ на на основе рецептуры резин, применяемых для изготовления шин, в соответствии с «техническими требованиями» [2] и проектом но­ вого ГОСТа на шиноремонтные материалы. Лабораторные и эксплу­ атационные испытания показали, что эти материалыобладают наиболее высокими качественными показателями. Для изготовления модельных образцов использовались также вулканизированные пла­ стинки серийной протекторной резины из масляного бутадиен-сти­ рольного каучука толщиной 2 мм.

Состав вулканизированных пластинок, протекторной и прослоеч­ кой резиновых смесей, как правило, оставался неизменным на про­ тяжении всех испытаний. Изменялись только состав клея и методы его нанесения.

Очевидно, что для приближения условий лабораторных испыта­ ний к эксплуатационным и для получения более точной оценки ка­

чества шиноремонтных материалов целесообразно указанные ма­ териалы при изготовлении модельных образцов дублировать с пластинками, вырезанными непосредственно из протектора или боковин покрышек, предназначенных для ремонта. Такая методика практиковалась НИИАТом и МИТХТом в работе, проведенной в 1956 г. [2]. Однако изготовление пластинок из покровной резины по­ крышек чрезвычайно сложный процесс. Практически невозможно получить пластинки с гладкой поверхностью и однородные по тол­ щине. Кроме того, в этом случае при большом объеме эксперимен­ тальной работы очень трудно обеспечить во всех опытах однород­ ность состава резины пластинок, так как из одной требующей ре­

монта покрышки можно приготовить не более 50 качественных пластин размером 120 X 60 мм, принятым в указанной выше мето­

дике НИИАТа и МИТХТа. Поэтому необходимо было выяснить воз­ можность применения для указанных целей соответствующих -вул­ канизированных пластинок, приготовленных лабораторным пу­ тем, что значительно облегчает изготовление образцов, одинаковых по толщине и составу.

Результаты сравнительных испытаний показали, что образцы,

изготовленные из пластинок, вырезанных из покрышек и приготов­ ленных в лаборатории по той же рецептуре, имеют одинаковую вы­ носливость при испытании на многократное сжатие. Температуры,

развивающиеся в образце При испытании, и величина деформации также очень близки. Из полученных данных можно сделать вывод,

что в некоторых случаях покровная резина ремонтируемых покры­ шек еще не обладает достаточной степенью старения, чтобы вызы­ вать заметное снижение прочности связи с шиноремонтными матег

риалами.

Таким образом, можно считать вполне возможным и оправдан­ ным при исследовании вопросов прочности связи применение вулка­

низированных пластинок (толщиной 2 мм), приготовленных в лабо­ ратории.

Для изготовления модельных образцов на лабораторных валь­

цах выпускались пластины протекторной резины толщиной 9 мм и

прослоенной — толщиной 0,7 мм. При этом надо иметь в виду, что при увеличении времени обработки смесей на вальцах, особенно прослоенной резины, прочность связи шиноремонтных материалов с материалом покрышки резко снижается. В некоторых случаях

выносливость модельных образцов по этой причине снижалась с

36 до 12 мин. Поэтому во всех опытах, выполнявшихся в процессе работы, время обработки на вальцах сохранялось постоянным.

Рис. 1. Схема сборки и вырезки образцов для лабораторных испытаний на многократное сжатие:

а — схема поперечного разреза образца после сборки; б —свулканизирован- ный образец с указанием линий разреза по наклонной плоскости под углом 54°; в — схема вырезки образца круглым штанцевым ножом; г — модель­ ный образец, подготовленный к испытаниям;

После двухчасового хранения на поверхность листовых резин и предварительно зашерохованных вулканизированных пластинок на­ носился клей кистью или методом пульверизации. В первом случае

стабильность количества наносимого клея обеспечивалась приме-

8