Absorpcia energie a efektívnosť vyrovnávacej pamäte priemyselných gumových vyrovnávacích zariadení

1. Elastická deformácia: počiatočná absorpcia nárazovej energie

Keď vplyv pôsobí na Priemyselný gumový nárazník Gumové telo okamžite okamžite reaguje a najskôr vstúpi do elastickej deformácie. V tejto fáze je gumové telo ako dobre vyškolená jednotka absorpcie energie, ktorá efektívne premieňa náraz kinetickú energiu na svoju vlastnú elastickú potenciálnu energiu a ukladá ju. Z mikroskopickej úrovne sa gumové materiály skladajú z veľkého počtu molekúl s dlhým reťazcom. Ak nie sú vystavené vonkajším silám, sú tieto molekulárne reťazce neusporiadané a relatívne voľné a sú udržiavané slabými intermolekulárnymi silami. Po náraze sa molekulárne reťazce začínajú usporiadať a natiahnuť sa usporiadaným spôsobom ako natiahnuté alebo stlačené pružiny. Rozstup medzi molekulárnymi reťazcami sa mení a pôvodne stočené molekulárne reťazce sú postupne narovnané alebo stlačené. V tomto procese sa nárazová kinetická energia premení na elastickú potenciálnu energiu molekulárnych reťazcov. Ako príklad, keď sa uvedomuje spoločná podložka na gumovú nárazníkovú podložku, keď sa vibrácie ťažkých zariadení prenášajú do pufrovej podložky, gumové telo prechádza elastickou deformáciou pod účinkom nárazovej sily, hrúbka vyrovnávacej podložky sa okamžite zníži a povrchová plocha sa zvýši, rovnako ako prasknutá špongia, ktorá účinne absorbuje nárazovú energiu do elastickej zmeny molekulárneho reťazca.
Počas procesu elastickej deformácie gumový molekulárny reťazec nevykonáva iba jednoduchý mechanický pohyb, ale má tiež zložité interakcie. Molekulárne reťazce si vtierajú a posúvajú sa proti sebe. Toto trenie a kĺzanie na mikroskopickej úrovni je podobné nespočetným drobným „brzdovým prvkom“, ktoré prevádzajú časť nárazovej energie na tepelnú energiu a rozptyľujú ju. Tento proces premeny energie je mimoriadne kritický, dosahuje počiatočné zníženie nárazovej energie a výrazne znižuje tlak následného procesu pufrovania. Podľa relevantného výskumu, v štádiu elastickej deformácie leží trenie a kĺzanie medzi molekulárnymi reťazcami dôležitým základom pre plynulú činnosť zariadenia. ​
2. Plastová deformácia: Hlboké rozptyl energie nárazu
Pri nepretržitej aplikácii nárazu sa elastická deformácia tela gumy postupne blíži k limitu a tlmivý roztok vstupuje do štádia plastu deformácie. Fáza plastovej deformácie je základným spojením pre priemyselné gumové nárazníky, ktoré demonštrujú ich silnú schopnosť vyrovnávania. V tomto štádiu prechádza gumový molekulárny reťazec drastickejších zmien, čo ďalej hlboko rozptyľuje nárazovú energiu. ​
Keď elastická deformácia dosiahne limit, napätie znášané gumovým molekulárnym reťazcom presahuje jeho elastický limit, sila medzi molekulárnymi reťazcami je zlomená a molekulárny reťazec sa začína lámať. Tieto rozbité molekulárne reťazce, poháňané nárazovou energiou, sú usporiadané a kombinované. Tento proces je podobný „procesu molekulárnej rekombinácie“ v mikroskopickom svete. Molekulárne reťazce naďalej absorbujú nárazovú energiu počas procesu lámania a opätovného zloženie. ​
Ako príklad vezmite blok gumovej vyrovnávacej pamäte v systéme odpruženia automobilov. Keď auto jazdí po drsnej ceste, nárazová sila na koleso sa prenáša do bloku gumového nárazníka cez zavesenie systému. V štádiu elastickej deformácie absorbuje gumový vyrovnávací blok časť nárazovej energie, ktorá spočiatku zmierňuje vibrácie tela vozidla. Ako dopad pokračuje, blok vyrovnávacej pamäte vstupuje do štádia plastu deformácie. Rozbitie a opätovné zostavenie molekulárnych reťazcov ďalej spotrebúva veľké množstvo nárazovej energie, čím sa zaisťuje, že telo vozidla udržiava relatívne stabilný vodičský stav v zložitých podmienkach cesty a poskytuje vodičovi a cestujúcim pohodlný zážitok z jazdy. ​
Počas procesu plastovej deformácie prechádza mikroštruktúra gumového materiálu trvalé zmeny. Pôvodne pravidelné usporiadanie molekulárneho reťazca sa stáva chaotickejším a kompaktnejším a tvorí novú stabilnú štruktúru. Táto štrukturálna zmena umožňuje gumovej vyrovnávacej pamäte odolávať väčšej nárazovej sile a ďalej zvyšuje jej schopnosť absorbovať nárazovú energiu. Výskumné údaje ukazujú, že v štádiu plastickej deformácie môže gumový vyrovnávací pamäť absorbovať 70% - 90% zvyšnej nárazovej energie, čím účinne chráni zariadenie pred poškodením nárazom.
III. Energetická bilancia a ochrana zariadenia počas procesu vyrovnávacej pamäte
V celom procese vyrovnávacej pamäte od elastickej deformácie po plastickú deformáciu sa priemyselný gumový nárazník vždy riadi zákonom ochrany energie a realizuje efektívnu konverziu a rovnováhu energie v náraze. V tomto procese vyrovnávacia pamäť nielen premieňa náraz kinetickú energiu na elastickú potenciálnu energiu a tepelnú energiu, ale tiež spotrebuje energiu pri zmene mikroštruktúry prostredníctvom lámania a reorganizácie molekulárnych reťazcov. Tento mechanizmus konverzie energetickej bilancie umožňuje zariadeniu rýchlo sa rozptýliť a spotrebovať energiu nárazu, keď je ovplyvnená, pričom sa zabráni poškodeniu štruktúry zariadenia a komponentov v dôsledku nadmernej koncentrácie energie. ​
Z hľadiska ochrany zariadenia je proces vyrovnávacej pamäte priemyselnej gumovej vyrovnávacej pamäte ako vybavenie zariadenia solídnou ochrannou bariérou. V štádiu elastickej deformácie vyrovnávacia pamäť vytvára prvú líniu obrany pre zariadenie skladovaním elastickej potenciálnej energie a spotreby tepelnej energie, čím sa znižuje priamy vplyv dopadu na zariadenie. V štádiu plastu deformácie rozbitie a reorganizácia molekulárnych reťazcov ďalej absorbuje a rozptyľuje nárazovú energiu, čím sa účinne vyhýba závažným zlyhaniam, ako je deformácia a rozbitie zariadenia v dôsledku nadmerného nárazu. ​
Počas prevádzky žeriavu, keď je háčik úplne naložený ťažkými predmetmi a zostupuje a náhle sa zastaví, bude generovaná obrovská nárazová sila. V tejto dobe sa gumová vyrovnávacia pamäť nainštalovaná v kľúčovej časti štruktúry žeriavu rýchlo prejaví, najprv absorbuje časť nárazovej energie prostredníctvom elastickej deformácie a potom vstupuje do fázy plastu, aby spotrebovala všetku zvyšnú nárazovú energiu, zabezpečuje štrukturálnu bezpečnosť žeriavu, vyhýba sa štrukturálnej deformácii a poškodeniu komponentov a zabezpečuje normálnu činnosť v oblasti Crane a životnú bezpečnosť operátora. ​
Iv. Výkon gumových nárazníkov za rôznych pracovných podmienok
Priemyselné gumové nárazníky vykazujú zjavné rozdiely v ich vyrovnávacom výkone od elastickej deformácie po plastickú deformáciu za rôznych pracovných podmienok. V podmienkach s nízkym nárazom a energiou s malým nárazom sú gumové vyrovnávacie pamäte hlavne elasticky deformované a konzumujú energiu nárazu skladovaním elastickej potenciálnej energie a trenia tepla medzi molekulárnymi reťazcami. V tomto prípade je schopnosť elastického regenerácie gumových vyrovnávacích pamätí silná a po viacerých vplyvoch si stále môžu udržiavať dobrý výkon vyrovnávacej pamäte. Je vhodný pre scény s vysokými požiadavkami na stabilitu zariadenia a relatívne mierne vplyvy, ako je napríklad anti-vibračná podpora pre presné nástroje. ​
Avšak za podmienok s vysokou frekvenciou nárazu a energiou s veľkým nárazom musia gumové nárazníky vstúpiť do štádia plastovej deformácie rýchlejšie, aby sa vyrovnali s nárazmi s vysokou intenzitou. V tomto stave sa molekulárny reťazec rozbití gumového tlmivého roztoku a reorganizuje rýchlejšie a môže rýchlo absorbovať veľké množstvo nárazovej energie. Keďže však plastická deformácia spôsobí trvalé zmeny v mikroštruktúre gumového materiálu, výkon gumovej nárazníka môže za takýchto podmienok postupne klesať a je potrebná pravidelná kontrola a výmena. Napríklad v banských zariadeniach, pretože zariadenie je často zasiahnuté a vibrované rudou, musí mať gumová vyrovnávacia pamäť schopnosť rýchlo vstúpiť do štádia plastu a účinne absorbovať nárazovú energiu, aby sa zabezpečila normálna prevádzka zariadenia.