CN103471912B - 橡胶约束压缩性能测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶约束压缩性能测试装置，其特征在于：主要由底座(1)以及位于该底座(1)上方的压机头(2)组成；在所述底座(1)上分别设有约束套筒(3)以及测力传感器(4)，在所述压机头(2)上则设有位移传感器(5)。本发明不仅结构简单，而且成本低廉，还能进行橡胶的约束压缩性能进行测试，从而便于对橡胶更深程度的开发利用，因此适合推广使用。

Description

橡胶约束压缩性能测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶性能测试装置，尤其涉及一种橡胶约束压缩性能测试装置及其测试方法。

背景技术

在使用过程中，部分种类橡胶结构处于约束压缩状态，而国家标准对橡胶压缩性能均采用无约束可变形的测试方法，因此，采用国家标准测试得到的橡胶压缩性能与约束压缩状态下橡胶结构性能不一致。目前，橡胶约束压缩性能测试尚无相关国家标准、行业标准和相关文献可供参考，市场上也没有橡胶约束压缩性能的测试装置，因此给橡胶约束压缩性能的测试带来极大的不便，从而限制了对橡胶更深程度的开发利用。

发明内容

本发明的目的在于克服目前橡胶约束压缩性能测试尚无相关国家标准、行业标准和相关文献可供参考，市场上也没有橡胶约束压缩性能的测试装置，因此给橡胶约束压缩性能的测试带来极大的不便的缺陷，提供一种不仅结构简单，而且成本低廉，还能进行橡胶的约束压缩性能进行测试的橡胶约束压缩性能测试装置。同时，本发明还提供一种橡胶约束压缩性能测试方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：橡胶约束压缩性能测试装置，主要由底座以及位于该底座上方的压机头组成；在所述底座上分别设有约束套筒以及测力传感器，在所述压机头上则设有位移传感器。

进一步的，在所述底座与压机头之间还设有压块。

再进一步的，在所述底座上设有能滑动的安装座，所述测力传感器则设置在该安装座上。

更进一步的，在所述底座上还设有与约束套筒相配合并能滑动的扇形滑块。

所述扇形滑块的圆心角小于5度。

为了便于将橡胶试件安放在约束套筒中，在所述约束套筒中还设有定位环。

橡胶约束压缩性能测试方法，包括以下步骤：

（1)将底座以及压机头安装在试验机上；

（2)将橡胶试件安放在约束套筒中；

（3)调整安装座的位置，使测力传感器的触头与扇形滑块相接触；

（4)压下压机头，橡胶试件产生轴向与径向变形，位移传感器测得橡胶试件的轴向变形，测力传感器则测得橡胶试件的径向载荷，测力传感器与位移传感器分别将相应的检测数据通过终端控制与显示设备进行显示。

为了更好地实现本发明，步骤（2)中橡胶试件放置在定位环中，然后取下定位环使橡胶试件安放在约束套筒中心位置。

为了确保效果，在压下压机头之前还需要将压块放置在橡胶试件上。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1)本发明的橡胶约束压缩性能测试装置不仅结构简单，而且成本低廉，方便操作；其底座上设有测力传感器，同时其压机头上设有位移传感器，使用时将橡胶试件安放在约束套筒中，然后通过压机头向下挤压橡胶试件，压机头上的位移传感器则可检测出橡胶试件的轴向变形，而约束套筒受橡胶试件膨胀产生的挤压力并将该挤压力传递给底座上的测压传感器，通过该测压传感器则可检测橡胶试件的径向载荷，从而能实现对橡胶约束压缩性能的测试。

（2)本发明的底座与压机头之间设有压块，使用时将该压块放置在橡胶试件上，则压机头向下的挤压力可通过该压块作用在橡胶试件上，从而使对橡胶试件的挤压力能均匀分布在橡胶试件上。

（3)本发明的底座上设有能滑动的安装座，通过该安装座可方便将测力传感器安装在底座上，通过滑动安装座方便调节测力传感器的位置。

（4)本发明的底座上还设有与约束套筒相配合并能滑动的扇形滑块，在橡胶试件受到压机头的挤压而膨胀时将挤压力传递给扇形滑块，扇形滑块受力后有向外侧滑动的趋势，但由于测力传感器顶住扇形滑块使扇形滑块不能滑动，使扇形滑块将挤压力传递至测力传感器，从而方便测力传感器检测橡胶试件的径向载荷。

（5)本发明的扇形滑块的圆心角小于5度，测试时可减小由分力引起的测试误差，从而可提高本发明的测试装置测试数据的准确率。

（6)本发明的位移传感器与测力传感器上还连接有数据采集系统，而在数据采集系统上还连接有终端控制与显示设备，通过数据采集系统可分别采集位移传感器与测力传感器所检测到的信息，该数据采集系统将采集到的信息发送给终端控制与显示设备进行显示，而在终端控制与显示设备上还可预先设置控制程序，以便于对数据采集系统采集到的信息进行处理并生成相关数据，还可对生成的数据进行分析计算后得出实验人员需要的结果。

（7)本发明的约束套筒中还设有定位环，通过该定位环可方便将橡胶试件安放在约束套筒中心位置进行测试。

（8)本发明的橡胶约束压缩性能测试方法不仅步骤简单，而且便于使用，通过测力传感器与位移传感器则将相应的检测数据通过终端控制与显示设备的处理可将测试结果进行显示，并可通过终端控制与显示设备对数据进行处理后生成相应应力应变以及径向载荷的曲线图，进而生成数据报表，以便于通过对数据的比较分析，总结得出橡胶约束压缩状态下轴向应力应变、径向载荷之间的关系，总结材料、试件大小、约束尺寸对橡胶压缩性能的影响并总结规律。因此通过该橡胶约束压缩性能测试方法所获得的测试数据可实现对橡胶的更深层次的研究，进而可方便对橡胶材料的更深程度的开发利用。

（9)本发明的步骤（2)中橡胶试件放置在定位环中，然后取下定位环使橡胶试件安放在约束套筒中，通过定位环可方便将橡胶试件安放在约束套筒中，而取下定位环可方便对橡胶试件进行测试。

（10)本发明在压下压机头之前需要将压块放置在橡胶试件上，使压机头向下的挤压力通过该压块作用在橡胶试件上，从而使对橡胶试件的挤压力能均匀分布在橡胶试件上，因此可提高本发明方法测试结果的准确性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明测试橡胶试件时的结构示意图。

图3为本发明的俯视图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1—底座，2—压机头，3—约束套筒，4—测力传感器，5—位移传感器，6—压块，7—安装座，8—扇形滑块，9—数据采集系统，10—终端控制与显示设备，11—橡胶试件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：

实施例

如图1～3所示，本发明的橡胶约束压缩性能测试装置，主要由底座1组成。为了便于对橡胶试件11进行测试，在所述底座1上还设有约束套筒3，如图2所示，所述约束套筒3用于对橡胶试件11进行径向约束。为了测试橡胶试件11在不同约束状态下的约束性能，本发明设计了一组多个约束套筒3，该一组多个约束套筒3结构、形状以及制作材料完全相同，该一组多个约束套筒3的内径以0.5mm的公差递增，该一组多个约束套筒3为用于测试同一橡胶试件11的系列尺寸约束套筒。所述约束套筒3的内筒上端面设有倒角，以便于配合其他部件使用。

为了便于进行测试，在所述底座1上还设有与约束套筒3相配合的扇形滑块8，该扇形滑块8与约束套筒3为间隙配合且该扇形滑块8能滑动。本发明的扇形滑块8与约束套筒3一一对应，即该扇形滑块8也为其内径尺寸递增的系列尺寸扇形滑块。所述扇形滑块8的内径与约束套筒3的内径相同，该扇形滑块8的外表面为平面，以便于与测试传感器的触头相接触。为了减小由分力引起的测试误差，本发明的扇形滑块8的中心角小于5度。

为了便于检测橡胶试件11同时受径向约束以及轴向压力时所产生的径向载荷，在所述底座1上还设有测力传感器4。为了便于将测力传感器4连接在底座1上，在所述底座1上还设有安装座7，所述测力传感器4则设置在安装座7上，如图1、2所示。为了便于将安装座7安装在底座1上，在所述底座1上设有与安装座7相配合的滑槽，所述安装座7与滑槽配合后安装在底座1上。所述安装座7能沿滑槽左右滑动，以便于根据需要调节测力传感器4的位置，从而便于测试时使测力传感器4的触头与扇形滑块8的外表面相接触，使用时通过螺钉将该安装座7固定在底座1上即可。

为了便于对橡胶试件11进行轴向挤压，在所述底座1的上方还设有压机头2，如图1、2所示。所述底座1的工作台面上设有沉孔，通过该沉孔对约束套筒3进行定位，使该约束套筒3位于压机头2的正下方，以便于通过压机头2挤压约束套筒3中的橡胶试件11从而对橡胶试件11进行测试。为了便于在压机头2挤压橡胶试件11时测试橡胶试件11的轴向变形，在所述压机头2上还设有位移传感器5，如图1所示。

为了使压机头2挤压时橡胶试件11时使橡胶试件11受力均匀，在所述底座1与压机头2之间还设有压块6，如图2所示。所述压块6的外径与约束套筒3的内径相配合，即本发明的压块6与约束套筒3一一对应，即该压块6也为其外径尺寸递增的系列尺寸压块。所述压块6的外径与配套的约束套筒3的内径相同，即该压块6与约束套筒3配套使用。

为了便于将橡胶试件11安放在约束套筒3的中心位置，在所述底座1上还设有定位环。所述定位环用于实现对橡胶试件11的中心定位，使橡胶试件11放置于约束套筒3的中心，并使橡胶试件11与约束套筒3之间的间隙均匀一致，以保证径向应力测试数据的准确性。所述定位环的内径与橡胶试件11的外表面相配合，且该定位环的外径为锥形，该定位环的锥角与约束套筒3的内筒倒角一致，从而可实现一个定位环与多个系列约束套筒的配合使用。

为了便于收集测试数据并对数据进行分析处理，在所述测力传感器4以及位移传感器5上还连接有电气测控组件。所述电气测控组件包括数据采集系统9以及终端控制与显示设备10，如图3所示。所述数据采集系统9分别与测力传感器4以及位移传感器5电连接，从而采集测力传感器4以及位移传感器5检测到的相关信息。所述终端控制与显示设备10则连接在数据采集系统9上，从而将数据采集系统9所采集到的相关数据信息进行分析处理并输出测试结果，同时将测试结果进行显示。本发明使用的终端控制与显示设备10为电脑终端。

使用本发明的橡胶约束压缩性能测试装置进行测试之前，需要将本发明的底座1以及压机头2分别安装在试验机上，以便于将底座1固定在试验机，同时可通过试验机控制压机头2动作进而对橡胶试件11进行挤压。为了便于采集试验机对压机头2的作用力即压机头2挤压橡胶试件11的作用力，以便于将该作用力用于分析对橡胶约束压缩性能的影响，所述试验机还与数据采集系统9相连接。

测试时，将定位环放置于约束套筒3中，然后将橡胶试件11沿定位环的内径放置于底座1上。压住橡胶试件11并小心取下定位环，则橡胶试件11则位于约束套筒3中心位置。滑动安装座7并使测力传感器4的触头与扇形滑块8的外表平面相接触，然后使用螺钉将安装座7固定在底座1上。将与约束套筒3配合的压块6放置在橡胶试件11上并位于约束套筒3中，然后通过试验机压下压机头2，压机头2接触压块6后继续向下运动并挤压橡胶试件11，橡胶试件11受到轴向挤压后产生轴向收缩并产生径向膨胀变形。数据采集系统9则采集试验机压下压机头2的作用力以及位移传感器5检测到的橡胶试件11的轴向变形，并将采集的数据发送至电脑终端。橡胶试件11受压膨胀时向外侧挤压扇形滑块8，扇形滑块8受到橡胶试件11的挤压力有向外滑动的趋势但被测力传感器顶住而无法移动，故对测力传感器4造成挤压，扇形滑块8将所受到挤压力传递至测力传感器4，通过该测力传感器4则可检测橡胶试件11受压时的径向载荷。数据采集系统9同步采集测力传感器4检测到的橡胶试件11径向载荷，并将采集的数据发送至电脑终端，即完成一次测试。

在所述电脑终端需要预先设置处理程序，则电脑终端可将数据采集系统9采集到的相关数据信息进行处理后得出相应的数据结果。然后依次更换系列的多个约束套筒3以及配套的扇形滑块8、压块6并重复上述测试过程，即对同一个橡胶试件进行不同约束的测试，并将多次测得的多个数据结果生成橡胶试件11的轴向应力应变曲线图以及径向载荷曲线图，同时将相应的数据结果生成报表。通过本发明的测试装置以及测试方法对同一种材料的相同尺寸的橡胶试件11进行不同约束测试并生成数据报表后，可分析得出该指定的橡胶试件在不同约束状态下的轴向应力应变与径向载荷之间的关系，从而可得到该橡胶试件11的最佳约束尺寸。

还可使用本发明的测试装置以及测试方法对相同尺寸而材料不同的橡胶试件在指定约束状态下的压缩性能影响进行测试，重复测试时需要更换相同尺寸但材料不同的橡胶试件，而重复测试的约束相同，则不需要更换约束套筒3以及配套的扇形滑块8、压块6。通过多次测试得到的数据结果，则可分析出在指定约束状态下尺寸相同而材料不同的橡胶试件的轴向应力应变与径向载荷之间的关系，得到材料对同尺寸橡胶试件约束压缩性能的影响，从而判定在指定约束条件下橡胶试件的材料选择。

同时，还可使用本发明的测试装置以及测试方法对不同尺寸而材料相同的橡胶试件在指定约束状态下的压缩性能影响进行测试，重复测试时需要更换同种材料不同尺寸的橡胶试件，而重复测试的约束相同，则不需要更换约束套筒3以及配套的扇形滑块8、压块6。通过多次测试得到的数据结果，则可分析出在指定约束状态下尺寸不同而材料相同的橡胶试件的轴向应力应变与径向载荷之间的关系，得到尺寸对同种材料的橡胶试件约束压缩性能的影响，从而判定在指定约束条件下橡胶试件的尺寸选择。

因此，通过测试数据比较分析，可总结得出橡胶约束压缩状态下轴向应力应变、径向载荷之间的关系，并可总结材料、试件大小、约束尺寸对橡胶压缩性能的影响并可总结规律。而通过测试约束压缩状态下橡胶材料的性能，可为后续约束压缩橡胶制品提供测试依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.橡胶约束压缩性能测试装置，其特征在于：主要由底座(1)以及位于该底座(1)上方的压机头(2)组成；在所述底座(1)上分别设有约束套筒(3)以及测力传感器(4)，在所述压机头(2)上则设有位移传感器(5)，在所述底座(1)上还设有与约束套筒(3)相配合并能滑动的扇形滑块(8)。

2.按照权利要求1所述的橡胶约束压缩性能测试装置，其特征在于：在所述底座(1)与压机头(2)之间还设有压块(6)。

3.按照权利要求1或2所述的橡胶约束压缩性能测试装置，其特征在于：在所述底座(1)上设有能滑动的安装座(7)，所述测力传感器(4)则设置在该安装座(7)上。

4.按照权利要求3所述的橡胶约束压缩性能测试装置，其特征在于：所述扇形滑块的圆心角小于5度。

5.按照权利要求4所述的橡胶约束压缩性能测试装置，其特征在于：在所述测力传感器(4)以及位移传感器(5)上还连接有电气测控组件，所述电气测控组件包括分别与测力传感器(4)以及位移传感器(5)相连接的数据采集系统(9)、连接在该数据采集系统(9)上的终端控制与显示设备(10)。

6.按照权利要求5所述的橡胶约束压缩性能测试装置，其特征在于：在所述约束套筒(3)中还设有定位环。

7.橡胶约束压缩性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将底座以及压机头安装在试验机上；

(2)将橡胶试件安放在约束套筒中；

(3)调整安装座的位置，使测力传感器的触头与扇形滑块相接触；

(4)压下压机头，橡胶试件产生轴向与径向变形，位移传感器测得橡胶试件的轴向变形，测力传感器则测得橡胶试件的径向载荷，测力传感器与位移传感器分别将相应的检测数据通过终端控制与显示设备进行显示。

8.按照权利要求7所述的橡胶约束压缩性能测试方法，其特征在于：步骤(2)中橡胶试件放置在定位环中，然后取下定位环使橡胶试件安放在约束套筒中心位置。

9.按照权利要求7或8所述的橡胶约束压缩性能测试方法，其特征在于：在压下压机头之前还需要将压块放置在橡胶试件上。