CN104297287B - 压缩生热检测仪及其方法 - Google Patents
压缩生热检测仪及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104297287B CN104297287B CN201410268592.5A CN201410268592A CN104297287B CN 104297287 B CN104297287 B CN 104297287B CN 201410268592 A CN201410268592 A CN 201410268592A CN 104297287 B CN104297287 B CN 104297287B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- compression
- sample
- heat generation
- rubbery
- test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 174
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 159
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 28
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 171
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 22
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 20
- 230000036316 preload Effects 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000012669 compression test Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 2
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 2
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000004153 renaturation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005486 sulfidation Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K17/00—Measuring quantity of heat
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/44—Resins; Plastics; Rubber; Leather
- G01N33/445—Rubber
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
一种压缩生热检测仪及其方法,包括一套或多套检测单元,该检测单元包括垂直压缩装置、垂直补偿装置和芯部中心温度传感器同步装置;所述垂直压缩装置和垂直补偿装置分别固定在顶架,所述芯部中心温度传感器同步装置通过一与过渡柱相同或相近力学性能的过渡柱和一与压力传感器相同或相近力学性能的垫块安装于垂直压缩装置的压板和垂直补偿装置的托板之间,过渡柱刚好穿过中支座的孔,而不影响压力传感器对橡胶试样压缩应力测试的准确性。该装置可以对试验样品进行垂直压缩,垂直补偿以及精准地测试试验过程中样品中心位置的温度变化,能够准确地模拟出实际工况。
Description
技术领域
本发明涉及一种压缩生热检测仪及其方法,特别是用于检测橡胶在动态交变载荷或应变下生热现象的装置和方法。
背景技术
橡胶在动态交变载荷下的生热现象,一直是研究人员关心的指标。在实际应用中,各种轮胎和传送皮带在高速运行中的内部发热,减振、隔音材料及其结构的粘弹性阻尼作用,都涉及材料滞后效应所导致的能量损耗分析。
当车轮滚动时,作用在轮胎上的部分车重和路面对车轮产生的冲击负荷,使轮胎承受反复的压缩变形,而压缩变形所消耗的功,大部分转化为热。由于绝大多数轮胎的材料(橡胶和化学纤维等)是热的不良导体,所以热量难以散发,使胎体内部温度迅速升高。试验得知:轮胎内部温度与轮胎的负荷和速度的乘积成正比。速度越快,负荷越大,温度升高越快。
Goodrich橡胶压缩生热试验机通过一个惰性杠杆系统对试样施加一定的压缩负荷,并通过一个传动系统对试样施加具有规定振幅的周期性高频压缩,在室温或高于室温条件下测定试样在一定时间内的压缩疲劳温升和疲劳寿命。适用于硬度为30~85IRHD硫化橡胶。
普通的压缩生热仪原理如图1所示,试样的中心线到杠杆支点3的距离是127±0.5mm,负荷重铊5的中心线到杠杆支点3的距离是288±0.5mm。试样在负荷作用下,由上压板带动往复压缩,并由于胶料的内阻而生热。试样所受压缩负荷是采用天平杠杆平衡补偿原理,并通过杠杆平衡调整装置6来维持杠杆的平衡。其力学模型如图2所示。由于在试验过程中样品的尺寸会发生热胀冷缩变化,或者压缩永久形变,试样的高度产生变化,但仪器却不能记录样品形状高度尺寸的瞬态变化,仪器不能瞬态控制和保持预载荷静态力的恒定,而且动态力也受到影响而发生波动,使得数据会随着试验的进行越来越不准确、不稳定,重复性也比较差。而且,普通压缩生热仪的频率(转速调节)、试验温度都是单一固定的,试样的动态应变(即上压板的冲程)也是固定不变的,均不能够在不同的频率、温度、动态应变条件下进行压缩生热测试,功能单一。
目前市场上的压缩生热仪存在的缺点主要有以下几点:
1.如图3所示,天平杠杆平衡补偿试样下表面,由于杠杆支点与试样支撑点不重合,当由于前后坨的重量差导致杠杆产生一定角度α的倾斜时,造成试样下表面与承受压力的上表面不平行,与车轮承受车身重力模型,周期性承受车身压缩有偏差,不能在实验条件下准确模拟出实际工况。
2.补偿值是不准确的。压缩是垂直方向,补偿是倾斜方向。同样,如图3所示,橡胶试样受到的压缩是垂直方向的,但是由杠杆产生的补偿是倾斜方向的,补偿方向与垂直压缩方向之间呈α夹角。
3.不能实时测量芯部中心温度。芯部中心温度是橡胶材料反复压缩产生热量的真实反映。而市场上能实时测量的基本都是仪器内部环境温度或试样表面(如底部)温度,只有停止压缩试验后,才能测量试样的芯部中心温度。但此时由于针状温度传感器插入橡胶试样时,其温度与试样内部的真实温度相差较大,会使测试结果产生误差。
4.仪器只能测量一个试样温度。
5.有些厂家也可以实时测量试样内部温度,普遍采用将试样中间位置钻孔,塞入测温线或试样制备时将测温线硫化到试样中间的方法。对于试样钻孔来说,若孔较小,测温导线较软,无法“塞入”试样内,但如果钻孔过大,又会导致试样压缩过程中破裂,同时试验过程中,由于高频率振动和试样变形等,也会使测温线从试样中脱落并偏离中心点,不能准确反映芯部中心温度,如图4所示。对于将测温线1硫化进试样来说,在硫化过程中也无法保证测温点始终在试样的最中心位置。
6.目前,日本上岛公司制造的压缩生热仪可实时测试样品的芯部中心温度。具体方法为,仪器包括一套温度传感器插入装置,可将针状温度传感器由橡胶试样的顶部垂直插入试样内部中心位置,并根据电脑反馈信息控制温度传感器的插入深度。在试验开始前,将针状温度传感器由试样顶部插入试样中心处。在试验中,试样高度随时间而变化,根据高度变化的测定值,反馈给计算机,由计算机控制温度传感器插入装置动作,从而调整针状温度传感器的插入位置,使其始终处于试样的中心位置。这种方法结构复杂,且在压缩过程中温度传感器探针与橡胶试样之间存在摩擦现象,设备的可靠性和操作性以及测试结果的准确性会受到一定影响。
发明内容
针对现有仪器存在的上述问题,本发明提出一种新型的橡胶材料用压缩生热检测仪及其方法,以克服现有技术的缺陷。
所述的压缩生热检测仪,其中包括一套或多套(最优为两套)检测单元,该检测单元包括垂直压缩装置、垂直补偿装置和芯部中心温度传感器同步装置;所述垂直压缩装置和垂直补偿装置分别固定在顶架上;所述芯部中心温度传感器同步装置通过一与过渡柱相同或相近力学性能(最好是与过渡柱相同材料、相同直径尺寸)的过渡柱和一与压力传感器相同或相近力学性能(最好是与应力传感器相同材料、相同形状)的垫块安装于垂直压缩装置的压板和垂直补偿装置的托板之间,过渡柱刚好穿过中支座的孔,而不影响压力传感器对橡胶试样压缩应力测试的准确性;所述垂直压缩装置包括一压缩电机、一冲程调节机构、连杆、端部连接件、两根长导向轴和一压板;所述垂直补偿装置包括一补偿电机、两根短导向轴、丝杠、丝杠螺母、托板和中支座;所述芯部中心温度传感器同步装置包括芯部中心温度传感器,弹簧底座,弹簧顶座,下弹簧,上弹簧和传感器固定环。
优选地,该压缩生热检测仪包括一套或多套(最优为两套)可独立运行的检测单元,可以同时对一个或多个(最优为两个)橡胶试样进行压缩生热检测。
在上述方案中,垂直压缩装置可以对橡胶试样进行垂直方向的压缩。
在上述方案中,压缩电机通过冲程调节机构、连杆、端部连接件和长导向轴带动压板对橡胶试样进行压缩。
在上述方案中,冲程调节机构采用偏心原理(但不局限于此),包括螺栓、双螺母,滑块和偏心轮盘。
在上述方案中,压板的垂直压缩冲程由冲程调节机构来控制,并可以通过调节螺栓来更改压缩冲程。
在上述方案中,垂直补偿装置可以对橡胶试样的压缩变形进行垂直方向的补偿。
在上述方案中,对橡胶试样施加的预载荷以及垂直补偿装置的运动由压力传感器检测并控制;压力传感器通过一过渡柱安装于橡胶试样中支座和托板之间,通过检测压力值的大小控制补偿电机的启停,从而实现施加预载荷和垂直补偿功能。
在上述方案中,丝杠通过联轴器直接与补偿电机输出轴连接,托板直接连接于丝杠螺母上,并由两根短导向轴进行导向;当补偿电机转动时,通过丝杠的旋转,带动丝杠螺母和托板沿着两根短导向轴垂直方向运动,实现补偿功能。
在上述方案中,垂直补偿装置的补偿量由位移传感器和感应块检测并控制。位移传感器安装于顶架上,固定不动,感应块安装于托板上,随托板沿垂直方向上下运动。
在上述方案中,可以同时检测样品室的温度、样品的底部温度和样品的芯部中心温度。
在上述方案中,样品室的温度是由室温温度传感器测量的,所述室温温度传感器安装于操作室内,可实时监测操作室内的环境温度。
在上述方案中,样品的底部温度是由底部温度传感器测量的,所述底部温度传感器沿斜上45度方向安装于试样中支座中,温度传感器探头刚好与橡胶试样的底部接触,并实时监测压缩过程中橡胶试样底部的温度变化。
在上述方案中,芯部中心温度传感器随着橡胶试样的压缩变形,垂直方向同步振动,水平方向位置不变,从而实现芯部中心温度传感器的探头始终位于橡胶试样的中心位置,并实时监测压缩过程中橡胶试样芯部中心的温度变化。
一种采用上述压缩生热检测仪对试样进行检测的方法,包括如下步骤:当样品在恒定压缩应力的情况下进行,并测定其压缩形变在试验中的变化时,首先将压板置于最高点处,并将事先打好孔的橡胶试样放入恒温的样品室,使芯部中心温度传感器的探针刚好位于橡胶试样的中心位置,然后在软件中设置预载荷的大小以及压缩频率等参数;待温度达到平衡后,补偿电机开始启动,带动托板及橡胶试样沿垂直方向向上运动,产生压缩变形,并由压力传感器检测压力值的大小;当压力值达到预先设定的预载荷值时,补偿电机停止运动,压缩电机启动,开始压缩试验;随着压缩的进行,橡胶试样会产生一定的永久压缩变形,导致压力传感器检测到的压缩过程中的最小压力值,即预载荷变小,此时便会控制补偿电机启动,实现垂直补偿运动,直至预载荷重新回到原设定值,补偿量即可由位移传感器和感应块反馈得到。在整个压缩过程中,测试压缩形变、样品芯部中心温度和样品底部温度随压缩时间的变化。
当样品在恒定压缩形变的情况下进行,并测定其压缩应力在试验中的变化时,首先将压板置于最高点处,并将事先打好孔的橡胶试样放入恒温的样品室,使芯部中心温度传感器的探针刚好位于橡胶试样的中心位置,然后在软件中设置预先给定的应变大小及压缩频率等参数;待温度达到平衡后,补偿电机开始启动,带动托板及橡胶试样沿垂直方向向上运动,产生压缩形变,直至达到预先给定的压缩形变量,补偿电机停止运动,压缩电机启动,开始压缩试验。随着压缩的进行,橡胶试样会产生一定的永久压缩变形,压力传感器检测到的压缩应力逐渐变小。在样品产生相同的压缩形变的情况下,测试压缩应力、样品芯部中心温度和样品底部温度随压缩时间的变化。
本发明的压缩生热检测仪具有如下的优点:
(1)垂直方向压缩
如图9所示,压缩电机输出轴通过一个冲程调节机构、连杆、端部连接件与两根导向轴连接,电机启动后带动导向轴沿竖直方向上下运动,从而实现压板沿竖直方向上下往复运动,压缩橡胶试样,并通过压力传感器检测压缩载荷。
(2)垂直方向补偿
试验一段时间之后,橡胶试样会产生一定程度的压缩永久变形,为使试验数据准确,利用补偿电机和丝杠结构补偿橡胶试样的压缩永久变形,结构原理如图5、11所示。橡胶试样通过中支座、过渡柱、压力传感器和托板连接于丝杠螺母上。当补偿电机通过联轴器带动丝杠旋转时,可通过丝杠螺母和托板带动橡胶试样沿竖直方向实现微小位移,以此补偿橡胶试样的压缩永久变形量。
由于橡胶试样的压缩方向和补偿方向始终是竖直方向,所以试样下表面与承受压力的上表面也始终是平行的,可以准确模拟出实际工况。
(3)可同时检测试样芯部中心温度和试样底部温度,温度传感器放置位置如图9所示。
芯部中心温度传感器同步装置,包括芯部中心温度传感器、弹簧顶座、弹簧底座、上弹簧、下弹簧和温度传感器固定环。整个同步装置通过一与过渡柱相同或相近力学性能(最好是与过渡柱相同材料、相同直径尺寸)的过渡柱和一与压力传感器相同或相近力学性能(最好是与应力传感器相同材料、相同形状)的垫块安装于垂直压缩装置的压板和垂直补偿装置的托板之间,过渡柱刚好穿过中支座的孔,而不影响压力传感器对橡胶试样压缩应力测试的准确性。
整个弹簧同步装置的高度与上、下隔热板的高度相同,当橡胶试样产生压缩形变时,上下弹簧产生同样的形变,而位于弹簧同步装置中部的温度传感器在压缩过程中垂直方向始终处于橡胶试样的中心位置。温度传感器与传感器固定环之间通过螺纹连接固定,在压缩过程中,水平方向不变。因此在整个实验过程中,无论橡胶试样如何形变,芯部中心温度传感器的端点始终处于橡胶试样的中心位置。结构原理如图12所示。
底部温度传感器沿向上倾斜45°的方向通过螺纹连接固定在橡胶试样中支座上,橡胶试样下隔热板以及下压板对应位置开孔,使得底部温度传感器探针伸出,刚好与橡胶试样的底部接触,即可实时监测压缩过程中橡胶试样底部温度的变化。结构原理如图14所示。
附图及说明
图1是现有压缩生热仪工作原理图
图2是现有压缩生热仪力学模型
图3是试样上下表面不平行示意图
图4是测温线位置变化示意图
图5是本发明压缩生热检测仪的立体图
图6是本发明压缩生热检测仪的主视图
图7是本发明压缩生热检测仪的俯视图
图8是本发明压缩生热检测仪的左视图
图9是本发明压缩生热检测仪的垂直压缩原理图
图10是本发明压缩生热检测仪的冲程调节原理图
图11是本发明压缩生热检测仪的垂直补偿原理图
图12是本发明压缩生热检测仪的芯部中心温度传感器同步装置结构示意图
图13是本发明压缩生热检测仪的芯部中心温度传感器同步装置结构分解示意图
图14是本发明压缩生热检测仪的底部温度传感器位置剖视示意图
具体实施方案
本发明包括一套或多套(最优为两套)可独立运行的检测单元,每一个独立的检测单元包括一套垂直压缩装置、一套垂直补偿装置和芯部中心温度传感器同步装置。
如图6所示,以其中一套检测单元为例,垂直压缩装置和垂直补偿装置分别固定在顶架8上。垂直压缩装置中的长导向轴17沿顶架8中对应的孔进行垂直导向。垂直补偿装置中的丝杠下轴承盒23、上轴承盒27分别固定在顶架8上,同样,两根短导向轴28也分别固定在顶架8上。芯部中心温度传感器同步装置安装于垂直压缩装置的压板18和垂直补偿装置的托板26之间。
如图5~9所示,以其中一套垂直压缩装置为例,包括底座11、压缩电机支架12、压缩电机13、端部连接件14、连杆15、冲程调节机构16、长导向轴17、压板18等机构。其中,压缩电机13安装于压缩电机支架12,并固定于底座11上,压缩电机13的输出轴通过一个冲程调节机构16和连杆15与端部连接件14连接。长导向轴17的两端分别与端部连接件14和压板18连接。当压缩电机启动旋转时,可以实现长导向轴17沿垂直方向往复运动,进而带动压板18压缩橡胶试样。
如图5~8、11所示,以其中一套垂直补偿装置为例,包括补偿电机21、补偿电机支架22、丝杠下轴承盒23、丝杠24、丝杠螺母25、托板26、丝杠上轴承盒27、短导向轴28、联轴器29等机构。其中,补偿电机21通过补偿电机支架22连接于设备顶架8上,补偿电机输出轴通过联轴器29直接与丝杠24连接。丝杠螺母25与托板26连接,并由两根短导向轴28进行竖直导向。当补偿电机21启动旋转时,带动丝杠24转动,通过丝杠螺母25的作用,可以实现托板26沿竖直方向直线运动,并对橡胶试样73的压缩变形进行补偿。垂直补偿装置的补偿量由位移传感器51和感应块52检测并控制。位移传感器51安装于顶架8上,固定不动,感应块52安装于托板26上,随托板26沿垂直方向上下运动。本发明中采用的是滚珠丝杠和丝杠螺母结构,也可以采用普通螺杆和螺母来代替,同样可以实现垂直补偿的功能。
如图9所示,压板18可以随长导向轴17竖直往复运动,实现对橡胶试样73的高频压缩。压板18的压缩冲程直接取决于冲程调节机构16的偏心距e,两者之间的关系为:压缩冲程=2e,所以可以通过改变冲程调节机构16的偏心距e来调节压板18的压缩冲程。
如图10所示为冲程调节机构16的偏心距e调节原理图。冲程调节机构16由螺栓A161、螺栓B166、双螺母A162、双螺母B165、滑块163和偏心轮盘164等结构组成。通过调节螺栓A161和螺栓B 166,使滑块163在偏心轮盘164内部滑动,从而产生一定量的偏心距e。调节好偏心距e之后,拧紧双螺母A162、双螺母B165,固定偏心距e,并可以有效防止因震动产生偏心距e的变化。
如图5、11所示,压力传感器61通过一过渡柱A63安装于橡胶试样中支座82和托板26之间。试验开始之前,将压板18置于最高点处,设置好预载荷之后,由补偿电机21带动托板26、橡胶试样中支座82和橡胶试样73向上运动,挤压橡胶试样73产生预变形,施加预载荷。预载荷值的大小由压力传感器61检测,当达到预先设定的预载荷值之后,补偿电机21停止动作,压缩电机13启动,开始压缩橡胶试样73。在整个高频压缩过程中,压板18与橡胶试样73始终处于接触状态,不会产生脱离。所以,由压力传感器61检测到的压力值呈波动变化,波谷最小值即为预载荷值。当橡胶试样73产生压缩永久变形之后,由于压板18的压缩冲程是固定不变的,压力传感器61检测到的压力最小值(即预载荷值)就会减小,此时便会控制补偿电机21启动,使托板26向上运动,补偿橡胶试样73产生的压缩永久变形。当预载荷值重新恢复至初始设定值时,补偿电机21停止运动,一次补偿动作完成。补偿量由位移传感器51和感应块52检测得到。
如图12所示为一种芯部中心温度传感器同步装置,由芯部中心温度传感器72、弹簧底座74、弹簧顶座75、下弹簧76、上弹簧77、传感器固定环78等组成,此结构分解示意图如图13所示。在压缩试验开始之前,将橡胶试样73沿中心位置开孔,并将芯部中心温度传感器72的探头部分插入橡胶试样73的中心孔,即可测量橡胶试样73的芯部中心温度。在此同步装置中,上弹簧77和下弹簧76完全相同,可以保证在压缩振动过程中,上下两弹簧的压缩变形完全相同,便可使传感器固定环78和传感器72在竖直方向始终处于橡胶试样73的中心位置。传感器固定环78套在弹簧顶座75和弹簧底座74的导向臂外圆外部,芯部中心温度传感器末端带有M4外螺纹,穿过弹簧底座74和固定环78的孔后,由一个M4螺母拧紧便可保证在压缩振动过程中,芯部中心温度传感器在水平方向不会产生位移,并始终检测橡胶试样73的芯部中心温度。
芯部中心温度传感器同步装置通过一与过渡柱A63相同或相近力学性能(最好是与过渡柱A63相同材料、相同直径尺寸)的过渡柱B67和一与压力传感器61相同或相近力学性能(最好是与应力传感器61相同材料、相同形状)的垫块65安装于垂直压缩装置的压板18和垂直补偿装置的托板26之间,弹簧底座74的底部与样品下隔热板81的底部处于同一水平上,以保证在托板26上下移动时,上下弹簧77、76的形变和橡胶试样73的形变完全同步。过渡柱B67刚好穿过中支座82的孔,而不影响压力传感器61对橡胶试样73压缩应力测试的准确性。
在压缩过程中,若橡胶试样73完全与金属(或导热性能良好的材料)接触,压缩产生的热量便会传递出去,影响测试结果。因此,本次发明中,隔热板80、81采用隔热性能良好且硬度高的材料(诸如但不限于酚醛树脂材料)进行隔热,既具有高硬度,不会对压缩量产生影响,又具有良好的耐热性,不会对温度测量产生影响。
如图9所示,底部温度传感器71沿向上倾斜45°的方向通过螺纹连接固定在橡胶试样中支座82上。其详细位置剖视图如图14所示,在橡胶试样中支座82的对应位置设计有M4的内螺纹孔,下隔热板81和下压板79的对应位置设计有一细长孔。当底部温度传感器71通过螺纹固定在橡胶试样中支座82上时,底部温度传感器的探针刚好通过下隔热板81和下压板79的细长孔,与橡胶试样底部相接触,即可实时监测压缩过程中橡胶试样底部的温度变化。其中,底部温度传感器的结构与芯部中心温度传感器的结构类似,如图13所示。
Claims (17)
1.一种压缩生热检测仪,其包括一套或多套检测单元,该检测单元包括垂直压缩装置、垂直补偿装置和芯部中心温度传感器同步装置;所述垂直压缩装置和垂直补偿装置分别固定在顶架(8)上,所述芯部中心温度传感器同步装置通过一与过渡柱A(63)相同或相近力学性能的过渡柱B(67)和一与压力传感器(61)相同或相近力学性能的垫块(65)安装于垂直压缩装置的压板(18)和垂直补偿装置的托板(26)之间,过渡柱B(67)刚好穿过中支座(82)的孔,而不影响压力传感器(61)对橡胶试样(73)压缩应力测试的准确性;所述垂直压缩装置包括一压缩电机(13)、一冲程调节机构(16)、连杆(15)、端部连接件(14)、两根长导向轴(17)和一压板(18);所述垂直补偿装置包括一补偿电机(21)、两根短导向轴(28)、丝杠(24)、丝杠螺母(25)、托板(26)和中支座(82);所述芯部中心温度传感器同步装置包括芯部中心温度传感器(72),弹簧底座(74),弹簧顶座(75),下弹簧(76),上弹簧(77)和传感器固定环(78)。
2.根据权利要求1的压缩生热检测仪,其特征在于该压缩生热检测仪包括一套或多套可独立运行的检测单元,可以同时对一个或多个橡胶试样进行压缩生热检测,实现对相同试样或不同试样在相同试验条件或不同试验条件下进行压缩生热对比试验。
3.根据权利要求1或2的压缩生热检测仪,其特征在于检测单元为两套。
4.根据权利要求3的压缩生热检测仪,其特征在于橡胶试样为两个。
5.根据权利要求1或2的压缩生热检测仪,其特征在于过渡柱B(67)与过渡柱A(63)材料和直径尺寸相同。
6.根据权利要求1或2的压缩生热检测仪,其特征在于垫块(65)与压力传感器(61)材料和形状相同。
7.根据权利要求1的压缩生热检测仪,其特征在于所述压缩电机(13)通过冲程调节机构(16)、连杆(15)、端部连接件(14)、和长导向轴(17)带动压板(18)对橡胶试样(73)进行压缩。
8.根据权利要求1的压缩生热检测仪,其特征在于所述的冲程调节机构(16)采用偏心原理,包括螺栓A(161)、螺栓B(166),双螺母A(162)、双螺母B(165),滑块(163)和偏心轮盘(164)。
9.根据权利要求8的压缩生热检测仪,其特征在于压板(18)的垂直压缩冲程由冲程调节机构(16)来控制,并能够通过调节螺栓A(161)、螺栓B(166)来更改压缩冲程。
10.根据权利要求1的压缩生热检测仪,其特征在于所述丝杠(24)通过联轴器(29)直接与补偿电机(21)输出轴连接,托板(26)直接连接于丝杠螺母(25)上,并由两根短导向轴(28)进行导向;当补偿电机(21)转动时,通过丝杠(24)的旋转,带动丝杠螺母(25)和托板(26)沿着两根短导向轴(28)垂直方向运动,实现补偿功能。
11.根据权利要求1的压缩生热检测仪,其特征在于所述垂直补偿装置可以对橡胶试样(73)的压缩形变或压缩应力进行垂直方向的补偿,即试验可以对橡胶样品(73)的压缩形变和压缩应力同时测定;可以使样品在恒定压缩应力的情况下进行,并测定其压缩形变在试验中的变化;也可以使样品在恒定压缩形变的情况下进行,并测定其压缩应力在试验中的变化。
12.根据权利要求10的压缩生热检测仪,其特征在于对橡胶试样(73)施加的预载荷以及垂直补偿装置的运动由压力传感器(61)检测并控制,压力传感器(61)通过一过渡柱A(63)安装于橡胶试样中支座(82)和托板(26)之间;当样品在恒定压缩应力的情况下进行,并测定其压缩形变在试验中的变化时,随着试验的进行,当橡胶试样(73)产生永久压缩形变时,压力传感器(61)检测的压缩应力变小,此时控制补偿电机(21)启动,实现垂直方向对压缩形变的补偿,从而保证压缩应力恒定不变;橡胶试样(73)压缩形变的垂直补偿量由位移传感器(51)和感应块(52)检测得到;当样品在恒定压缩形变的情况下进行,并测定其压缩应力在试验中的变化时,压缩形变量由位移传感器(51)和感应块(52)检测控制,压缩应力由压力传感器(61)检测。
13.根据权利要求1的压缩生热检测仪,其特征在于可以同时检测样品室的温度、样品的底部温度和样品的芯部中心温度。
14.根据权利要求13的压缩生热检测仪,其特征在于样品室的温度是由室温温度传感器测量的,所述室温温度传感器安装于操作室内,可实时监测操作室内的温度变化。
15.根据权利要求13的压缩生热检测仪,其特征在于样品的底部温度是由底部温度传感器(71)测量的,所述底部温度传感器(71)沿斜上45度方向安装于试样中支座(82)中,温度传感器探头刚好与橡胶试样(73)底部接触,并实时监测压缩过程中橡胶试样(73)底部的温度变化。
16.根据权利要求13的压缩生热检测仪,其特征在于芯部中心温度传感器(72)随着橡胶试样(73)的压缩变形,垂直方向同步振动,水平方向位置不变,从而保证芯部中心温度传感器(72)的探头始终位于橡胶试样(73)的中心位置,并实时监测压缩过程中橡胶试样(73)芯部中心的温度变化。
17.一种采用权利要求1-16之一的压缩生热检测仪对试样进行检测的方法,包括如下步骤:当样品在恒定压缩应力的情况下进行,并测定其压缩形变在试验中的变化时,首先将压板(18)置于最高点处,并将事先打好孔的橡胶试样(73)放入恒温的样品室,使芯部中心温度传感器(72)的探针刚好位于橡胶试样(73)的中心位置,然后在软件中设置预载荷的大小以及压缩频率;待温度达到平衡后,补偿电机(21)开始启动,带动托板(26)及橡胶试样(73)沿垂直方向向上运动,产生压缩变形,并由压力传感器(61)检测压力值的大小;当压力值达到预先设定的预载荷值时,补偿电机(21)停止运动,压缩电机(13)启动,开始压缩试验;随着压缩的进行,橡胶试样(73)会产生一定的永久压缩变形,导致压力传感器(61)检测到的压缩过程中的最小压力值,即预载荷变小,此时便会控制补偿电机(21)启动,实现垂直补偿运动,直至预载荷重新回到原设定值,补偿量即可由位移传感器(51)和感应块(52)反馈得到;在整个压缩过程中,测试压缩形变、样品芯部中心温度和样品底部温度随压缩时间的变化;
当样品在恒定压缩形变的情况下进行,并测定其压缩应力在试验中的变化时,首先将压板(18)置于最高点处,并将事先打好孔的橡胶试样(73)放入恒温的样品室,使芯部中心温度传感器(72)的探针刚好位于橡胶试样(73)的中心位置,然后在软件中设置预先给定的应变大小及压缩频率参数;待温度达到平衡后,补偿电机(21)开始启动,带动托板(26)及橡胶试样(73)沿垂直方向向上运动,产生压缩形变,直至达到预先给定的压缩形变量,补偿电机(21)停止运动,压缩电机(13)启动,开始压缩试验;随着压缩的进行,橡胶试样(73)会产生一定的永久压缩变形,导致压力传感器(61)检测到的压缩应力逐渐变小;在样品产生相同的压缩形变的情况下,测试压缩应力、样品芯部中心温度和样品底部温度随压缩时间的变化。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410268592.5A CN104297287B (zh) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | 压缩生热检测仪及其方法 |
PCT/CN2014/082684 WO2015192437A1 (zh) | 2014-06-16 | 2014-07-22 | 压缩生热检测仪及其方法 |
EP14894820.1A EP3156786B1 (en) | 2014-06-16 | 2014-07-22 | Compression heat-generation detector and method therefor |
KR1020167034207A KR101871623B1 (ko) | 2014-06-16 | 2014-07-22 | 압축 발열 검출기 및 그 방법 |
JP2016574188A JP6383813B2 (ja) | 2014-06-16 | 2014-07-22 | 圧縮発熱検出器及びその方法 |
US15/317,893 US10247686B2 (en) | 2014-06-16 | 2014-07-22 | Compression heat-generation detector and method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410268592.5A CN104297287B (zh) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | 压缩生热检测仪及其方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104297287A CN104297287A (zh) | 2015-01-21 |
CN104297287B true CN104297287B (zh) | 2017-01-25 |
Family
ID=52317108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410268592.5A Active CN104297287B (zh) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | 压缩生热检测仪及其方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10247686B2 (zh) |
EP (1) | EP3156786B1 (zh) |
JP (1) | JP6383813B2 (zh) |
KR (1) | KR101871623B1 (zh) |
CN (1) | CN104297287B (zh) |
WO (1) | WO2015192437A1 (zh) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105628500B (zh) * | 2016-02-17 | 2017-06-23 | 中国科学院南海海洋研究所 | 一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统 |
CN107817059B (zh) * | 2017-12-13 | 2019-05-24 | 中国飞机强度研究所 | 一种轮胎温度测量装置 |
CN108181190B (zh) * | 2017-12-26 | 2020-01-14 | 大连交通大学 | 一种异种材料点焊接头疲劳极限快速预测方法 |
CN108645711B (zh) * | 2018-07-13 | 2023-07-18 | 福州大学 | 一种用于金属橡胶材料的微位移检测装置及其检测方法 |
CN109556944B (zh) * | 2018-10-26 | 2021-04-20 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种高通量力学试验装置 |
KR102175237B1 (ko) | 2019-03-04 | 2020-11-06 | 이동호 | 커버링된 고무사 및 이를 이용하여 직조된 벗겨지지 않는 덧버선 |
CN110006944B (zh) * | 2019-04-28 | 2023-12-26 | 扬州大学 | 橡胶支座内部结构导热性能实验研究方法及装置 |
CN111176348A (zh) * | 2019-12-29 | 2020-05-19 | 常州工学院 | 一种压缩生热试验机控制系统 |
CN111157342B (zh) * | 2020-02-26 | 2020-08-14 | 哈尔滨学院 | 一种压力控制器 |
CN111403298B (zh) * | 2020-04-02 | 2022-08-09 | 思源电气股份有限公司 | 一种三柱串级互联结构的压接及校正方法 |
KR20200106463A (ko) | 2020-07-24 | 2020-09-14 | 이동호 | 커버링된 고무사 및 이를 이용하여 직조된 벗겨지지 않는 덧버선 |
CN115372147B (zh) * | 2022-10-18 | 2023-02-17 | 沧州市交通运输局 | 一种公路路面抗压性能检测装置 |
KR102656772B1 (ko) * | 2023-11-20 | 2024-04-16 | 크라이오에이치앤아이(주) | 열전달 시험기 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3531996A (en) * | 1968-10-23 | 1970-10-06 | Monsanto Co | Cure simulator |
CN1194034A (zh) * | 1995-08-22 | 1998-09-23 | B·F·谷德里奇公司 | 粘弹性材料测试系统 |
US5959215A (en) * | 1995-04-12 | 1999-09-28 | Bridgestone Corporation | Heat build-up/fatigue measuring method for viscoelastic body and hydraulic servo flexometer |
CN1793918A (zh) * | 2005-12-26 | 2006-06-28 | 长安大学 | 路面材料收缩变形测试仪 |
CN101661009A (zh) * | 2008-08-29 | 2010-03-03 | 中国科学院金属研究所 | 高温固体界面动态接触换热系数的测量方法和测量装置 |
CN201464399U (zh) * | 2009-06-30 | 2010-05-12 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种深冷绝热试验的装置 |
CN201965106U (zh) * | 2011-01-20 | 2011-09-07 | 山东力诺瑞特新能源有限公司 | 太阳能真空管平均热损系数测试箱 |
CN102890099A (zh) * | 2012-06-18 | 2013-01-23 | 中国海洋大学 | 一种混合物组分测定的方法装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3262883B2 (ja) | 1993-03-29 | 2002-03-04 | 株式会社ブリヂストン | ゴム試料の発熱量測定装置 |
JP3332284B2 (ja) * | 1994-03-28 | 2002-10-07 | 株式会社ブリヂストン | 油圧サーボ式フレクソメータ |
-
2014
- 2014-06-16 CN CN201410268592.5A patent/CN104297287B/zh active Active
- 2014-07-22 US US15/317,893 patent/US10247686B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-07-22 JP JP2016574188A patent/JP6383813B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2014-07-22 WO PCT/CN2014/082684 patent/WO2015192437A1/zh active Application Filing
- 2014-07-22 KR KR1020167034207A patent/KR101871623B1/ko active IP Right Grant
- 2014-07-22 EP EP14894820.1A patent/EP3156786B1/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3531996A (en) * | 1968-10-23 | 1970-10-06 | Monsanto Co | Cure simulator |
US5959215A (en) * | 1995-04-12 | 1999-09-28 | Bridgestone Corporation | Heat build-up/fatigue measuring method for viscoelastic body and hydraulic servo flexometer |
CN1194034A (zh) * | 1995-08-22 | 1998-09-23 | B·F·谷德里奇公司 | 粘弹性材料测试系统 |
CN1793918A (zh) * | 2005-12-26 | 2006-06-28 | 长安大学 | 路面材料收缩变形测试仪 |
CN101661009A (zh) * | 2008-08-29 | 2010-03-03 | 中国科学院金属研究所 | 高温固体界面动态接触换热系数的测量方法和测量装置 |
CN201464399U (zh) * | 2009-06-30 | 2010-05-12 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种深冷绝热试验的装置 |
CN201965106U (zh) * | 2011-01-20 | 2011-09-07 | 山东力诺瑞特新能源有限公司 | 太阳能真空管平均热损系数测试箱 |
CN102890099A (zh) * | 2012-06-18 | 2013-01-23 | 中国海洋大学 | 一种混合物组分测定的方法装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015192437A1 (zh) | 2015-12-23 |
EP3156786A1 (en) | 2017-04-19 |
JP2017518508A (ja) | 2017-07-06 |
CN104297287A (zh) | 2015-01-21 |
EP3156786A4 (en) | 2018-01-24 |
EP3156786B1 (en) | 2019-12-18 |
JP6383813B2 (ja) | 2018-08-29 |
US10247686B2 (en) | 2019-04-02 |
KR101871623B1 (ko) | 2018-06-26 |
US20170131225A1 (en) | 2017-05-11 |
KR20170003643A (ko) | 2017-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104297287B (zh) | 压缩生热检测仪及其方法 | |
CN107782635B (zh) | 土体原位剪切试验装置 | |
CN100533115C (zh) | 一种橡胶磨耗测试设备 | |
CN110793738B (zh) | 空气弹簧静态垂直刚度测试装置及方法 | |
CN104569041B (zh) | 一种压缩生热检测仪 | |
CN208805157U (zh) | 一种轮毂检测装置 | |
CN101972947A (zh) | 模拟工况载荷条件下机床主轴热误差测试试验方法 | |
CN106918552B (zh) | 岩石摩擦实验装置及方法 | |
CN106895972A (zh) | 一种粘滑运动试验装置 | |
CN106768566A (zh) | 一种滚动活塞压缩机滑片与滑槽的摩擦力测量装置 | |
CN108760201A (zh) | 波形弹簧辅助试验工装及测试方法 | |
CN202734808U (zh) | 一种精确测量压缩变形量的装置 | |
CN109900228A (zh) | 一种烟煤胶质层指数测定仪 | |
CN105891035B (zh) | 一种骨科植入器械的摩擦磨损测试装置 | |
CN205898567U (zh) | 一种烟用胶囊颗粒强度及形变量的检测设备 | |
CN208075819U (zh) | 铝塑膜封印厚度测量装置 | |
CN204330648U (zh) | 一种压缩生热检测仪 | |
CN210198886U (zh) | 一种旋转摩擦磨损实验仪 | |
CN215985499U (zh) | 波箔疲劳寿命测试设备 | |
CN214121045U (zh) | 一种圆锥滚子轴承挡边与滚子球基面模拟受力检测装置 | |
CN109443767A (zh) | 一种滚珠丝杠副动态振动的测量方法 | |
CN208155548U (zh) | 波形弹簧辅助试验工装 | |
CN2092751U (zh) | 滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量装置 | |
CN208459156U (zh) | 一种检测纸张爆裂的装置 | |
CN205352863U (zh) | 一种玻璃微通道弯曲力学性能的测量装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |