รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์โครงการ : การศึกษาสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำของยางคงรูปเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ล้อยางตัน

การศึกษาสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำของยางคงรูปเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ล้อยางตัน

Study of low temperature mechanical properties of rubber for solid tire product development

Name: อริสรา ชัยกิตติรัตนา

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. คณะวิศวกรรมศาสตร์

Email : arisara.c@eng.kmutnb.ac.th

Name: ถิราวุธ พงศ์ประยูร

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. คณะวิศวกรรมศาสตร์

Email : thirawudh.p@eng.kmutnb.ac.th

keyword: ล้อยางตัน

ThaSH: ยาง -- สมบัติทางกล

; สมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำ

ThaSH: ยางล้อ -- ความยืดหยุ่น

Classification :.DDC: TS1912

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำของยางคงรูปเพื่อนำมาพัฒนาผลิตภัณฑ์ล้อ ยางตันให้สามารถใช้งานได้มีประสิทธิภาพดีขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อใช้กับรถโฟล์คลิฟท์ในอุตสาหกรรมห้อง เย็นแช่แข็ง โดยในงานวิจัยนี้ได้จัดทำอุปกรณ์ที่เพื่อที่จะใช้ในการทำสร้างสภาวะที่อุณหภูมิต่ำจนถึง -50 oC เพื่อใช้ร่วมกับเครื่องทดสอบอเนกประสงค์ (Universal testing machine) และได้ทำการศึกษาพฤติกรรมรับ แรงดึงและการผ่อนคลายความเค้นของวัสดุยางที่ใช้ทำยางตัน ที่อุณหภูมิ -50 oC ถึง 25 oC พบว่า ยางจะมี พฤติกรรมที่ต้านแรงดึงมากขึ้น และมีการคลายความเค้นที่ช้าลงเมื่ออุณหภูมิต่ำลง โดยเมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง กว่าอุณหภูมิกลาสทรานซิชั่น ยางจะมีพฤติกรรมเชิงกลที่แตกต่างจากที่อุณหภูมิอื่นอย่างชัดเจน เมื่อนำล้อ ยางตันที่ทำจากยางที่ใช้สูตรที่มีอยู่เดิมนำมากดทดสอบที่อุณหภูมิ -25 oC ซึ่งเป็นอุณหภูมิทั่วไปของห้องเย็น แช่แข็ง พบว่าล้อยางจะมีความแข็งมากกว่าที่การทดสอบที่อุณหภูมิห้อง และมีการคืนตัวช้ามากหลังจากเอา ภาระออก ในงานวิจัยนี้ได้ทำการจัดหาสูตรยางขึ้นใหม่ซึ่งใช้ BR และ naphthenic oil เป็น plasticizer ทำให้ ยาง มีอุณหภูมิกลาสทรานซิชั่นต่ำกว่ากว่าสูตรยางเดิมประมาณ 8 องศาเซลเซียส และมีช่วงกลาสทรานซิชั่น ที่แคบลง จึงทำให้ยางมีพฤติกรรมที่อ่อนตัวดีที่อุณหภูมิต่ำและการคลายความเค้นที่เร็วขึ้น จากนั้นได้ทำการ จำลองพฤติกรรมการคลายความเค้นของยางทั้งสองสูตรด้วยโพรนี่ซีรีส์และค่าเลื่อนเวลาจากทฤษฎีวิสโค อิลาสติกซิตี้โดยทำการหาค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมซึ่งทำให้การจำลองดังกล่าวสามารถแสดงพฤติกรรมการ คลายตัวของยางทั้งสองสูตรที่อุณหภูมิต่างๆได้ใกล้เคียงผลทดสอบ และได้ทำการจำลองพฤติกรรมการ รับภาระกดคงที่และการคืนตัวเมื่อนำภาระออกของล้อยางตันแบบ press-on ที่อุณหภูมิห้องเปรียบเทียบกับที่ -25 oC ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ พบว่าแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์สามารถจำลองพฤติกรรมการคืบ (creep)โดยเมื่อยางรับภาระคงที่ค่าความเครียดและระยะการยุบตัวของหน้ายางจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆเมื่อเวลาผ่าน ไป และเมื่อเอาภาระออกค่าความเครียดและระยะยุบตัวจะค่อยๆคืนตัวกลับสู่สภาวะเดิม (recovery) จากผล การจำลองที่อุณหภูมิ -25 oC พบว่าล้อยางที่ใช้สูตรยางที่ใหม่ที่ได้นำเสนอจะมีพฤติกรรมการคืบที่น้อยกว่า และอ่อนตัวกว่ายางสูตรเดิมและสามารถคืนตัวกลับได้เร็วกว่า ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้เป็นสมบัติที่พึงประสงค์ สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ

Abstract: This work aims to study physical and mechanical behavior of rubber used in solid tires at low ambient temperature below the freezing point such that the results from the study can be used for development of solid tires used in frozen food cold storage rooms. In this work an appropriate apparatus was set up and used together with an universal testing machine for the study of mechanical properties of rubber at low temperatures from -50 oC to room temperature. The tests performed were including tensile and stress relaxation tests. It was found that at lower temperature rubber became stiffer and slower to relieve stress. The stiffening and slow stress relaxing were especially apparent as temperature went below the glass transition temperature of the rubber compound studied. When a small solid tire with the existing rubber compound was compressed inside the chamber with the ambient temperature of -25 oC, it was found that the tire is apparently stiffer and when load was removed the recovery of the original shape was very slow compared to the test at room temperature. In this work, a new rubber compound was presented as an example compound that has BR and naphthnic oil in its composition. This compound has glass transition temperature lower than the existing compound's by approximately 8 oC and has narrower glass transition range. This new compound was found to be softer and faster to relieve stress at temperature below 0 oC. The viscoelastic behavior of the two compounds at different temperatures was captured using prony series and shift-time-temperature equivalent factors and later used in the subsequent finite element analysis of a press-on solid tire. The finite element model was constructed and then used to simulate the the static load compression and recovery behavior of a press-on tire at room temperature and at -25oC. It was found that the creep and recovery behviour of the press-on solid tire can be modeled adequately with the developed finite element model. It also predicted that at -25oC the solid tire with the new compound will have less creep deformation and will have faster recovery after load removal. This is the desirable performance for the usage of solid tires at low temperature.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.)

Role: ผู้ให้ทุน

Created: 2553

Modified: 2561-11-23

Issued: 2561-11-20

งานวิจัย/Research report

application/pdf

tha

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B16197513.pdf	3.4 MB	4	2023-12-13 21:23:01

ใช้เวลา

0.031955 วินาที