Некоторые резиновые детали, применяемые в автомобилях

РЕЗИНОВЫЕ ЛЕНТЫ ДЛЯ СИДЕНИЙ

Резиновые ленты заменяют сейчас упругую сетку в конструкции автомобильных сидений. На эти ленты, растянутые в обрамлении сиденья и поручней, перекрестным образом укладываются

подушки из пористой резины или пористых искусственных материалов.

Размеры типовой резиновой ленты приведены на рис. 435. Длину ленты можно изменять по согласованию с производителем. . Ленты изготавливают из резины на основе натурального каучука с высокой усталостной прочностью, устойчивой к атмосферному старению.

13

СИДЕНЬЕ ИЗ ПОРИСТОЙ РЕЗИНЫ

В пористой резине по всему объему распределены маленькие и большие поры и пузырьки, окруженные тонкой резиновой пленкой. Эта пленка может быть плотной, однородной и герметичной для газов. Тогда пористая резина называется ячеистой резиной. Если же пленка неоднородна и пропускает газы, пористую резину называют губчатой или пенистой.

Для автомобильных сидений используется только губчатая резина, так как соединяющиеся между собой поры не препятствуют обмену воздуха в пузырьках, что имеет существенное значение с точки зрения комфорта потребителя. Во время езды вследствие многократных деформаций в пористой резине возникает большое количество тепла, которое необходимо интенсивно отводить. В противном случае этот фактор создал бы невыносимые условия для пассажира.

Циркуляция воздуха внутри пористой резины должна происходить без затруднений. Это условие влияет на конструкцию как самой резиновой подушки, так и тех деталей сиденья, на которые подушка опирается. В хорошо спроектированном и правильно изготовленном сиденьи воздух выталкивается через поры резины во время деформации подушки и с ним удаляется накопившееся в резине тепло.

Форма подушки существенно влияет на мягкость сиденья, а следовательно, на форму и количество воздушных ячеек (рис. 436). Правильный выбор характеристики пористой резины, размеров ячеек и их количества и соответствие конструкции резиновой подушки конструкции рамы сиденья — необходимое условие для обеспечения полного комфорта потребителю.

Нередко бывает необходимо изготовить подушки не из одного, а из двух или даже трех сортов резины с разными характеристиками . Отдельные элементы резиновой подушки соединяются тогда между собой при помощи каучуковых клеев.

В подушках из губчатой резины ячейки могут иметь самую различную форму: круглую, квадратную, прямоугольную или треугольную. Размеры ячеек также могут быть самыми разными. Часто диаметр ячеек с круглыми сечениями равняется 50 мм, а размеры квадратных ячеек — 50 X 50 мм.. Впрочем, никаких принципиальных ограничений в этом случае нет.

Толщина стенок, окружающих ячейки, может составлять 8— 12 мм или больше, а глубина ячеек — 30—90% толщины подушки. При использовании очень высоких подушек сравнительно тонкие боковые стенки укрепляют дополнительными подпорками из губчатой резины.

Толщина подушки не ограничивается требованиями технологии. Она может быть подобрана в зависимости от потребностей и равняться 40—110 мм.

Рис. 436. Вкладыш сиденья из пористой резины

Подушки сидений, выпускаемые в Польше, бывают двух типов: Р — сплошные; К — с ячейками и трех модификаций, отличающихся твердостью и обозначенных буквами: М — мягкие; S — средние; T — жесткие. Их особенности приведены в нормативе BN-68/6626-02.

В транспортных средствах используются, как правило, сиденья типа К с размерами согласно конструкторским чертежам. Плотность используемой пористой резины колеблется в пределах 120—200 кг/м³.

Подушки для мотоциклетных сидений выпускаются исключительно типа К и модификаций S и Т. Их свойства перечислены в нормативе BN-74/6626-01.

Чтобы облегчить циркуляцию воздуха, в основании, на котором лежит подушка и которое сделано из фанеры или искусственного материала, просверливаются отверстия напротив ячеек в таком количестве, чтобы свободный доступ воздуха был примерно к 75% воздушных ячеек резиновой подушки. В сиденьях легковых автомобилей повышенной комфортабельности основание представляет собой упругую сетку, соединенную с рамой. Общая упругость сидений этого типа слагается из упругости сетки и упругости подушки, поэтому слой резины здесь может быть сравнительно тонким, например 40—50 мм. В других автомобилях подушки укладывают на резиновые ленты.

ЩЕТКИ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЕЙ

Резиновые щетки стеклоочистителей должны обеспечивать за несколько движений полное очищение автомобильного стекла от дождя, снега и грязи. Чтобы они могли выполнять это требование, резина щетки должна плотно прилегать к поверхности стекла, независимо от того, плоское оно или панорамное.

Рис. 438. Профиль многогранного стеклоочистителя

Рис. 437. Профиль стеклоочистителя с одной скреперной кромкой

Правильное прилегание щетки обеспечивает конструкция оправки. Щетка устанавливается в оправке свободно, для того чтобы она одинаково плотно прилегала к стеклу с изменяющейся кривизной, в противном случае резина будет выгибаться [98, 148].

Конструкция щетки оказывает немалое влияние на эксплуатационные свойства стеклоочистителя. Если для плоских стекол годны щетки с одной скреперной кромкой (рис. 437) или выполненные в виде прямых резиновых полосок, то для панорамных стекол необходимо использовать щетки многогранные (рис. 438— 440). Очень важно, чтобы все скреперные кромки были не закруглены и не растрепаны.

Этим условиям не отвечают вырубаемые из резины детали, и поэтому их не следует использовать в автомобилях. Хорошие результаты получают при производстве щеток для стеклоочистителей методом литья под давлением.

Для щеток используют резину из хлоропренового каучука или других каучуков, обладающих высоким сопротивлением атмосферному старению и истиранию. С целью уменьшить силу сухого или полусухого трения в эксплуатационных условиях резины щеток подвергают хлорированию (п. 2.14).

Рис. 439. Профиль стеклоочистителя для автомобиля ФИАТ

Щетки стеклоочистителей должны удовлетворять техническим требованиям , в которых указывается стойкость к атмосферному старению, сопротивление истиранию, долговечность и приводятся названия жидкостей для смачивания стекла.

15

НАПОЛЬНЫЕ КОВРИКИ

Полы автомобилей и автобусов застилают ковриками или дорожками. У ковриков на лицевой стороне нередко имеется рисунок.

Дорожки выпускают с рифленой лицевой поверхностью. Ширина их [(1200-=-1300) ± 30] мм и толщина (4 0,5) мм.

В зависимости от условий эксплуатации используют коврики: Z — обычные; О — маслостойкие; С — черные; В — цветные с тканевой основой.

Свойства резины, идущей на изготовление ковриков и дорожек, приведены в нормативе PN-72/C-94140. Влагопоглощение черных обычных маслостойких ковриков при температуре 20° С после 144 ч эксплуатации не должно превышать 2%, цветных обычных ковриков— 3%. Коврик, согнутый на стержне диаметром 10 мм под углом 180°, не должен давать трещин или надламываться.

ФРИКЦИОННЫЕ НАКЛАДКИ

Фрикционные накладки (рис. 441 и 442) изготавливают из следующих исходных материалов: асбеста, синтетических смол, каучука и латекса, стружки и порошка цветных металлов, тончайшей стальной стружки и некоторых минеральных наполнителей [74,75].

В основном находит применение хризолитовый асбест, чаще всего канадский или южноафриканский, с хорошо изученными

Рис. 442. Поверхность фрикционного материала (15-кратное увеличение)

ных целей, на основании статического анализа влияния отдельных ингредиентов и их соотношений на свойства готовой продукции.

На скорость автомобиля влияет эффективность тормозного механизма. Его действие, основанное на использовании сил трения, заключается в превращении кинетической энергии машины в тепло. Быстрота этого превращения непосредственно влияет на тормозной путь, который проходит машина в процессе торможения, т. е. на величину тормозного замедления.

Предельное значение допустимого максимального тормозного замедления Ь_тах определяет коэффициентсцепления покрышки с дорогой; b_тах =При превышении допустимого значения - b_mах тормозимая машина входит в режим скольжения, и водитель теряет над ней контроль. Тормозной механизм должен исключать возможность получения максимального тормозного замедления без блокировки колес автомобиля [156].

В превращении кинетической энергии в тепловую непосредственно участвуют фрикционные накладки и детали, которые с ними работают: тормозные барабаны или диски. Эффективность действия тормозов зависит в первую очередь от коэффициента трения между этими деталями и фрикционными накладками. Чем больше значение этого коэффициента, тем меньше требуется сила, прижимающая трущиеся поверхности, поэтому при разработке новых фрикционных материалов или тормозных систем стремятся получить и использовать как можно более высокий коэффициент трения. Однако важнее абсолютного значения этого коэффициента является его стабильность в любых эксплуатационных условиях.

Основной причиной, вызывающей существенные изменения коэффициента трения, является температура. Под влиянием высокой температуры происходят значительные изменения свойств каучука и синтетических смол, являющихся связующим для фрикционных материалов [165, 166].

Под понятием «высокая температура» понимают температуру до 1000° С, которая может возникать на стыке трущихся поверхностей. Плохая теплопроводность материала накладки вызывает очень медленный рост температуры в толщине накладки, так что на расстоянии нескольких десятых долей миллиметра от трущейся поверхности температура в накладке составляет уже только 200— 300° С. При очень высокой температуре тонкий слой фрикционного материала обугливается и стирается, после чего вступают в действие новые слои фрикционного материала.

Необходимо, чтобы современные фрикционные материалы обладали высоким и одновременно постоянным коэффициентом трения при температурах до 500° С независимо от скорости скольжения и удельного давления, а также от степени износа накладок, которые после остывания должны полностью восстанавливать свои свойства. Характеристики одного из современных типов фрикционных материалов приведены на рис. 443.

Требуемая эффективность торможения определила содержание международных положений и норматива PN-67/C-47 ООО, в котором указан наибольший допустимый тормозной путь в зависимости от скорости автомобиля.

Меньшее значение придается долговечности накладок. Если накладка имеет стабильные фрикционные свойства даже при относительно высоком износе, проблему можно решить, применив толстые фрикционные накладки, например толщиной 16—20 мм, или проводя частую замену накладок, например каждые 15— 20 тыс. км в легковых автомобилях, снабженных дисковыми

Рис. 443. Свойства одного из современных материалов для фрикционных накладок грузовых автомобилей и автобусов [57]

тормозами. Поэтому высокая стойкость к истиранию — это весьма необходимое свойство. Другим свойством накладок, оказывающим существенное влияние на работу тормозного механизма, является стабильность свойств материала по толщине накладок.

До сих пор окончательно не решена проблема, какой фрикционный материал выгоднее использовать: с высоким коэффициентом теплопроводности или с низким. В первом случае тепло с поверхности накладки быстрее отводится в глубь материала, температура на рабочей поверхности, таким образом, снижается, повышаясь зато в массе накладки. В этом случае уменьшается деструктивное воздействие температуры на фрикционные свойства накладки, но возрастает одновременно опасность вредного воздействия высокой температуры на тормозную жидкость.

Во втором случае поверхность накладки нагревается сильнее, чем в первом случае, но глубинные слои материала практически

не нагреваются. Во время работы обуглившиеся частички фрикционного материала постоянно устраняются воздействием тормозного барабана, после чего в контакт вступают новые, не поврежденные действием высокой температуры, слои материала. Другие свойства фрикционных материалов имеют второстепенное значение.

17

УПЛОТНЯЮЩИЕ МАССЫ И НАБИВКИ

17.1. Уплотняющие массы

Уплотняющие массы представляют собой смесь синтетического каучука, например бутадиен-нитрильного, мела, окиси цинка, технического углерода и парафиновых масел.

В зависимости от назначения различают массы для обеспечения герметичности автомобильных стекол, накладываемые при помощи специального пистолета; для обеспечения герметичности кузова, накладываемые ручным способом, при помощи шпателя.

Массы, используемые для обеспечения герметичности стекол, делятся в зависимости от консистенции на два вида: MKW и МКМ. Масса, накладываемая ручным способом, обозначается символом MKS. Свойства уплотняющих масс приведены в табл. 69. Пене-трация обозначается в соответствии с нормативом PN-58/C-04135. Для масс MKW и MKS используют пенетрационный конус (PN-58/C-04235), а для массы МКМ — стальную иглу с цилиндрической пяткой и диаметроммм.

Термостойкость материалов определяется следующим образом: массу MKW или МКМ помещают между стеклянной пластинкой и соединенным с ней уплотняющим профилем. Пластинка устанавливается вертикально в термостате (рис. 444) и выдерживается при температуре (70 ± 2)° С 6 ч. Затем органолептически проверяется, не вытекла ли масса.

Из массы MKS изготавливаются три цилиндрических образца диаметром около 40 мм и высотой около 10 мм. Образцы прикрепляют к обезжиренной пластинке из стального листа, которая помещается в термостат при температуре _(140 ± 2)° С на 2 ч так, чтобы образцы массы находились внизу. Затем проверяют, не отслоились ли образцы массы от пластинки.

Деформация уплотняющего профиля определяется следующим способом: на прямом отрезке уплотняющего профиля длиной около 10 см выбирают посередине рабочий отрезок длиной 4 см и закладывают массу MKW или МКМ в канавку профиля. Оба конца

Таблица 69

Рис. 445. Устройство для определения прочности на отрыв уплотняющих масс: 1 — кронштейн; 2 — диск; 3 — уплотняющая масса

Рис. 444. Определение термостойкости уплотняющих масс:

1 — уплотняющая масса;

2 — профиль резиновый;3 —

окно

профиля, по 3 см каждый, остаются без уплотняющей массы. По истечении 1, 2, 4, 24 и 72 ч проверяют, не деформировались ли края профиля под воздействием массы.

Прочность при разрыве определяется при растяжении со скоростью 0,06 м/с двух стальных дисков диаметром 35,7 мм и толщиной (2 :±= 0,3) мм, снабженных консолями (рис. 445).

Между очищенными наждачной бумагой и обезжиренными трихлорэтиленом или тетрахлоруглеродом поверхностями дисков помещают массу MKS и сжимают до получения слоя толщиной около 3 мм. Излишек массы вокруг дисков устраняют и определяют предел прочности массы при разрыве.

Приведенную в табл. 69 стойкость к воздействию красок и эмалей проверяют следующим образом: на стальную пластинку накладывают слой массы MKS толщиной около 3 мм и покрывают грунтовочной краской (BN-68/6613-10), а затем эмалью (BN-64/6615-24). Образец сушится в горизонтальном положении в термостате при температуре (120 ± 2)°С в течение 30 мин. После извлечения массы из термостата проверяют внешний вид массы и лаковой оболочки.

17.2. Расширяющиеся набивки

Расширяющиеся набивки в виде пластин или шприцованных полос изготавливают из натурального и синтетических каучуков с добавками необходимых ингредиентов.

В состав типовой набивки входят: натуральный или синтетический каучук, каолин, осажденный мел, окись кальция, сера, ускорители и антиоксидант.

Набивка обладает тем свойством, что при нагревании кузова в камере для закрепления лака она расширяется и соединяется с металлическими поверхностями. Благодаря этому набивка плотно заполняет пространство между соединяемыми элементами. Ее свойства приведены в табл. 70.

Ленты из этой набивки, чаще всего толщиной 2—3 мм, при монтаже кузова помещают между соединяемыми элементами, например между крышкой багажника и штампованной заготовкой, которая делает ее жестче, между деталями дверей, боковыми крыльями, перегородками, т. е. там, где существует необходимость в герметизации с одновременной изоляцией с целью предотвращения взаимного трения и гашения колебаний.

Приведенные в табл. 70 данные о расширении набивки под влиянием тепла определяются по образцам из исследуемого материала с линейными размерами 10 X 10 X 8 мм. Далее рассчитывают прирост объема после выдержки образцов в течение 30 мин при температуре (160 ± 3)° С.

Деформация под влиянием тепла находится по образцу с линейными размерами 10 X 10 X 10 мм, изготовленному из исследуемого материала и расположенному на пластинке из стального листа с размерами 150 X 70 X 0,8 мм.

Пластинку вместе с образцом помещают в термостат при температуре (160 3)° С на 30 мин. Когда образец остынет до ком-

Таблица 70

Свойства расширяющейся набивки по техническим условиям ФИАТ 9.55737

Параметры	Значения и технические требования	Параметры	Значения и технические требования
Содержание наполнителя, % Консистенция при температуре 25° С, мм		Адгезия к стали	Адгезия материала к основе должна быть больше когезии самого материала
Плотность при температуре 23° С, кг/м3	-1300	Коррозионная активность
Увеличение объема по отношению к начальному при нагреве (30 мин, 160° С), %	150—200	Предел прочности при разрыве после порообразования (30 мин, 160° С), МПа Удлинение при разрыве после порообразования (30 мин, 160° С), %
Деформация под влиянием тепла (отношение ширины к высоте)
Стойкость к многократному изгибу при низких температурах после порообразования (2 ч, —30° С)	Допустимы только те трещины, которые не обнажают основы

натной температуры, определяют отношение Llh ширины образца к высоте (рис. 446) и сравнивают с допустимым значением, приведенным в табл. 70.

Пробу на изгиб при низкой температуре берут на образце, полученном по методике, описанной выше. Стальную пластинку вместе с образцом набивки в течение 2 ч выдерживают в холодильника ппи температуре а затем пластинку вместе

с образцом с внешней стороны загибают в холодильнике на 180° вокруг стержня с диаметром 50 мм, наблюдая, не обнажится ли поверхность пластинки при возможном растрескивании набивки.

Рис. 446. Образец для определения деформации набивки под влиянием тепла

Адгезию набивкй к металлу проверяют следующим способом: два образца из исследуемого материала с размерами 100 X 10 х X 10 мм укладывают отдельно на пластинки из стального листа с размерами 150 X 70 X 0,8 мм, которые помещают в термостат на 30 мин при температуре (160 3)° С. После охлаждения рбраз-цов до комнатной температуры их пытаются оторвать от металла. При этом требуется, чтобы адгезия набивки к металлу была больше, чем когезия самой набивки. Это означает, что отрыв должен происходить по набивке, а не по поверхности раздела набивки и металла.

Коррозионное действие набивки проверяется следующим, способом: образец из исследуемого материала с размерами 100 X X 10 X 10 мм накладывают на обезжиренную пластинку из стального листа размерами 150 X 70 X 0,8 мм, а затем пластинку с образцом помещают на 48 ч в термостат при температуре (130 =t 3)° С.

После охлаждения до комнатной температуры набизку отрывают, удаляя ее остатки при помощи толуола, и проверяют, не появились ли в зоне прилегания на поверхности пластинки следы коррозии.

Прочность и относительное удлинение при разрыве устанавливают по образцу из материала с размерами 100 X 50 X 5 мм, прошедшего стадию порообразования при температуре (160 ±

3)° С. Исследование проводят при комнатной температуре и скорости растяжения 0,83* 10"³ м/с.

17.3. Набивка для свариваемых листов

Набивка в виде пасты, которую укладывают при помощи специального пистолета, изготавливается на основе синтетических каучуков с добавлением наполнителей и смеси растворителей, в основном ксилола и толуола.

Набивка должна полностью заполнять пространство между листами, предохранять от коррозии и обеспечивать герметичность при контактной сварке деталей кузова (боковых крыльев, дверей), не мешая ей. Свойства набивки для свариваемых металлических листов приведены в табл. 71.

Течение слоев набивки проверяют на стальных пластинках с размерами 170 X 90 X 0,8 мм. На одну из поверхностей каждой пластинки, используя соответствующую рамку, накладывают слой набивки толщиной около 3 мм (рис. 447). Пластинки выдерживают в горизонтальном положении в течение 24 ч при температуре (23 2)° С и при относительной влажности 63—67%. Затем пластинки устанавливают вертикально (рис. 447) и выдерживают в течение 12 ч при той же температуре и относительной влажности. По истечении этого времени образцы набивки должны иметь геометрическую форму, полностью совпадающую с контуром рамки.

Таблица 71

Рис. 447. Образец для определения течения слоя набивки

То же испытание повторяют, помещая пластинки в соответствии с рис. 447 в вертикальном положении на 1 ч в воду с температурой (100 ± 2)° С. Образец набивки при этом должен сохранить свою форму.

Пластичность и адгезию набивки к стальному листу проверяют на двух стальных пластинках с^х размерами 170 X 90,X X 0,8 мм. С одной стороны пластинки покрывают слоем исследуемого материала толщиной около 3 мм.

Одна из пластинок с образцом в течение 2 ч выдерживается в горизонтальном положении при температуре воздуха (200 ± 2)° С, вторая — в воде при температуре (100 =t 2)° С. После

Рис. 449. Прибор для определения герметичности:

I — манометр; 2 — крышка; 3 — слой воды; 4 — исследуемый образец; б — резиновое уплотнение; 6 —- барокамера

охлаждения образцов на воздухе до комнатной температуры набивка должна обладать пластичностью, приближающейся к начальной, и не отделяться от пластинки.

Затем обе пластинки сгибают на 180° на стержне с диаметром 40 мм так, чтобы слой набивки находился на внешней стороне пластинки. Во время сгибания стали набивка не должна растрескиваться или отделяться от основания.

Поведение набивки во время контактной сварки листов проверяют по двум образцам, каждый из которых состоит из одного кольца и одного стального диска толщиной 1 мм. Форма и размеры образца приведены на рис. 448. На кольца следует наложить слой исследуемой набивки толщиной около 1 мм, соединить кольца с дисками и сварить в шести точках. При сварке набивка не должна выгореть или вытечь между металлическими деталями.

Способность к уплотнению проверяется на образцах после окончания сварки. Один из образцов выдерживается в термостате при температуре (70 ± 2)° С в течение 72 ч, другой — при комнатной температуре в течение 24 ч, а затем в термостате, при температуре (150 =*= 3)° С в течение 3 ч. Каждый из образцов проверяется потом на герметичность в устройстве, приведенном на рис. 449.