CN104749061A - 一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于橡胶磨耗检测技术领域，涉及一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备，主体结构包括磨削机构、回转机构、角度调节机构和电控箱四部分，其专门适用于短纤维径向取向胎面胶的磨耗测试，能够根据需要调节负荷、转速、磨耗角等实验参数，实现不同速度、不同负荷、不同角度的磨耗试验，从而真实有效的反映不同环境条件下短纤维径向取向胎面胶的耐磨性，其采用砂轮为主动轮、胶轮为从动轮，每组试样更换时只需在胶轮上进行取下和粘贴操作而无需停机，即可实现连续式批量测试；该设备结构合理，设计科学，操作简便，使用安全，测试精度高，测试效率好。

Description

一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备

技术领域：

本发明属于橡胶磨耗检测技术领域，涉及一种橡胶磨耗测试设备，特别是一种短纤维径向取向胎面胶磨耗的连续式测试设备，用于短纤维径向取向胎面胶在不同环境条件下的磨耗性能测试。

背景技术：

橡胶复合材料是高分子材料中用量较大和用途较广的一种，原因是橡胶不仅具有高弹性，而且还有高度的电气绝缘性、低导热性、优良的气密性、水密性，某些特种橡胶还具有耐化学腐蚀、耐高温、耐低温、耐油等特殊性能。而短纤维增强橡胶复合材料则是一种新型的橡胶复合材料，它将短纤维的刚性和橡胶的柔性结合在一起，使材料不仅保持了橡胶独特的高弹性，而且显著提高了橡胶的模量，可赋予橡胶制品以高模量、高硬度、耐刺穿、耐切割、耐撕裂、耐负荷疲劳、低生热、低压缩形变、抗溶胀和抗蠕变等一系列的优良性能。同时，随着人民生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对汽车的性能提出了更高的要求，如高速、节能、乘坐舒适、低噪音、易操纵、驾驶安全等，上述性能很大程度上取决于其配套的装置——轮胎。目前，制备高性能的轮胎主要有两种途径，其一是寻找新型胶种，其二是研发橡胶复合材料；经大量研究表明，短纤维增强橡胶复合材料是制备高性能轮胎的理想材料之一。胶料中加入适当取向的短纤维，能够使轮胎的滚动阻力明显降低，胎面的抗撕裂性、耐磨性、抗崩花掉块性能提高，并使轮胎轻量化同时降低行驶噪音。

橡胶材料的磨耗过程是很复杂的，由于其高弹性在实际使用中伴随着拉伸、压缩、剪切等诸多形变，而且受到外界摩擦副粗糙度以及环境湿度、温度等参数的影响，所以对橡胶材料的磨耗测试是较为困难的，目前为止，实验室中常见的橡胶磨耗测试设备有阿克隆磨耗实验装置、DIN磨耗试验机和格拉西里磨耗等实验方法，阿克隆磨耗实验装置是我国目前应用最广的一种标准橡胶磨耗试验机，该装置结构简单、应用广泛，试样受到周期摩擦，试样和磨料的接触是非连续性的，因此可以减少磨耗过程中生热的影响，但是负荷和转速均较小且不可调，测试条件较为单一；DIN磨耗试验机又叫辊筒式磨耗实验机，它是将圆柱形试样以一定的载荷压在旋转的砂纸辊筒上，试样在辊筒上做横向移动，测量一定行程后圆柱形试样的磨耗体积，该设备操作简单、误差较小，但是需要频繁校正载荷、更换砂纸；格拉西里磨耗试验设备中砂纸粒度对磨耗体积的影响较大，而现有技术中还未见有专门用于短纤维径向取向胎面胶磨耗的测试设备或装置，因此本发明研究设计出一种专门用于短纤维径向取向胎面胶的磨耗测试设备，实现在各项测试条件均可控的情形下进行耐磨性的连续化测试，具有较好的实用性和推广价值。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备，使得负荷、转速、磨耗角等实验参数均可调节，不用停机即可实现对轮胎模拟使用条件下的磨耗连续式测试，并根据实验数据预测出短纤维径向取向胎面胶的耐磨性。

为了实现上述目的，本发明涉及的短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备主体结构包括磨削机构、回转机构、角度调节机构和电控箱共四大部分，磨削机构具体包括底座、固定支架、角度调节支架、胶轮、砝码支架、胶轮支架、砝码和平衡块，回转机构具体包括砂轮轴、砂轮挡板、砂轮、轴承、砂轮轴支架、Ⅰ号减速机和Ⅰ号电机，角度调节机构具体包括摇杆、电机座、连杆、曲柄、Ⅱ号减速机、Ⅱ号电机和摇杆支架，电控箱具体包括控制箱和控制面板；内空式框体结构的固定支架通过螺栓固定在底座上，胶轮与胶轮支架的径向通过螺钉固定在固定支架上的螺孔中，固定支架的底端通过螺钉安装有角度调节支架，角度调节支架靠近砂轮的一端固定焊接有平衡块，砝码支架通过铰链连接在胶轮支架上，砝码支架上挂设有砝码用于调节胶轮试样对砂轮的压力，砝码支架与胶轮支架之间为转动副结构以便于胶轮支架改变压力方向；箱体结构的控制箱固定安放在底座上并与固定支架相邻，控制箱的顶端设置有与内部电器部件电连接的控制面板用于实现对整体装置的电控；Ⅰ号电机固定安装在电机座上并通过Ⅰ号减速机与控制箱电连接，Ⅰ号减速机的另一端通过轴承与砂轮轴支架上的砂轮轴连接，与磨削机构中胶轮紧密邻接的砂轮安装在砂轮轴上并通过外部的砂轮挡板和内侧自身的阶梯轴固定，磨耗测试时只需更换胶轮上的试样而无需停机即实现连续化测试；角度调节机构中摇杆与回转机构中电机座为一体式结构，固定在底座上的摇杆支架与摇杆通过销轴连接，连杆的一端通过铰链与摇杆活动式连接，另一端通过曲柄与带Ⅱ号减速机的Ⅱ号电机对接，Ⅱ号电机固定安装在底座上并通过Ⅱ号减速机与控制箱电连接。

优选的，砝码能够调节的加载负荷范围为0-100N。

优选的，Ⅰ号减速机对砂轮轴旋转速度的调节范围为60-500rpm，所对应带动的胶轮的转速调节范围为40-300rpm。

优选的，Ⅱ号减速机对角度调节机构的摆动速度进行调节，当带有Ⅱ号减速机的Ⅱ号电机带动曲柄旋转时，在连杆的传动作用下，遥杆带动电机座上的Ⅰ号电机和Ⅰ号减速机逐渐升高，从而在电机座与底座之间形成夹角，装配在电机座上的Ⅰ号减速机和砂轮整体摆动，从而改变胶轮的平面与砂轮的平面之间的角度(磨耗角)，该角度越小，试样与砂轮之间的摩擦力越小，实现轮胎在平整路面的磨耗模拟；该角度越大，试样与砂轮之间的摩擦力越大，实现轮胎在粗糙路面的磨耗模拟；胶轮的平面与砂轮的平面之间的角度调节范围为0-45°。

本发明涉及的短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备使用时，先将硫化成型的试样折弯成环状粘到胶轮上，注意粘接时不应受到张力；如果设计的试样长度不能完全包住胶轮而存在一个槽口，则用阿克隆磨耗试验机固定试样的方法，用一个粘性橡胶条补上槽口，使得试样完全包覆在胶轮上；然后将砂轮套接在砂轮轴上并旋入砂轮挡板加以固定，再启动设备进行磨耗测试并记录相关数据；该磨耗测试设备在测试过程中，能够根据需要调节负荷、转速、磨耗角等实验参数，实现不同速度、不同负荷、不同角度的磨耗试验，并根据实验数据预测出待测胎面胶的耐磨性，且每组试样更换时只需在胶轮上进行取下和粘贴操作而无需停机，实现连续化自动测试。

本发明与现有技术相比，专门适用于短纤维径向取向胎面胶的磨耗测试，能够真实有效的反映不同环境条件下短纤维径向取向胎面胶的耐磨性，其采用砂轮为主动轮、胶轮为从动轮、在胶轮上更换试样，无需停机即可实现连续式批量测试；该设备结构合理，设计科学，操作简便，使用安全，测试精度高，测试效率好。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明的主体结构左视图。

图3为本发明的主体结构正视图。

图4为本发明中涉及的角度调节机构的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明作出进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下实施方式。

实施例：

本实施例涉及的短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备的主体结构(如图1所示)包括磨削机构、回转机构、角度调节机构和电控箱共四大部分，磨削机构具体包括底座1、固定支架2、角度调节支架3、胶轮4、砝码支架5、胶轮支架6、砝码7和平衡块24，回转机构具体包括砂轮轴10、砂轮挡板11、砂轮12、轴承13、砂轮轴支架14、Ⅰ号减速机15和Ⅰ号电机16，角度调节机构具体包括摇杆17、电机座18、连杆19、曲柄20、Ⅱ号减速机21、Ⅱ号电机22和摇杆支架23，电控箱具体包括控制箱8和控制面板9；内空式框体结构的固定支架2通过螺栓固定在底座1上，胶轮4与胶轮支架6的径向通过螺钉固定在固定支架2上的螺孔中，固定支架2的底端通过螺钉安装有角度调节支架3，角度调节支架3靠近砂轮12的一端固定焊接有平衡块24，砝码支架5通过铰链连接在胶轮支架6上，砝码支架5上挂设有砝码7用于调节胶轮4上试样对砂轮12的压力，砝码支架5与胶轮支架6之间为转动副结构以便于胶轮支架6改变压力方向；立体式箱体结构的控制箱8固定安放在底座1上并与固定支架2相邻，控制箱8的顶端设置有与内部电器部件电连接的控制面板9用于实现对整体装置的电控；Ⅰ号电机16固定安装在电机座18上并通过Ⅰ号减速机15与控制箱8电连接，Ⅰ号减速机15的另一端通过轴承13与砂轮轴支架14上的砂轮轴10连接，与磨削机构中胶轮4紧密邻接的砂轮12安装在砂轮轴10上并通过外部的砂轮挡板11和内侧自身的阶梯轴固定，磨耗测试时只需更换胶轮4上的试样而无需停机即实现连续化测试；角度调节机构中摇杆17与回转机构中电机座18为一体式结构，固定在底座1上的摇杆支架23与摇杆17通过销轴连接，连杆19的一端通过铰链与摇杆17活动式连接，另一端通过曲柄20与带Ⅱ号减速机21的Ⅱ号电机22对接，Ⅱ号电机22固定安装在底座1上并通过Ⅱ号减速机21与控制箱8电连接。

本实施例涉及的的砝码7能够调节的加载负荷范围为0-100N；Ⅰ号减速机15实现对砂轮轴10的旋转速度的调节，砂轮轴10的转速调节范围为60-500rpm，所对应带动的胶轮4的转速调节范围为40-300rpm；Ⅱ号减速机21实现对角度调节机构的摆动速度的调节。

本实施例中涉及的角度调节机构(如图4所示)，当Ⅱ号电机22带动曲柄20旋转时，在连杆19的传动作用下，遥杆17带动电机座18上的Ⅰ号电机16和Ⅰ号减速机15逐渐升高，从而在电机座18与底座1之间形成夹角，装配在电机座18上的Ⅰ号减速机15和砂轮12整体摆动，从而改变胶轮4的平面与砂轮12的平面之间的角度(磨耗角)，该角度越小，试样与砂轮12之间的摩擦力越小，实现轮胎在平整路面的磨耗模拟；该角度越大，试样与砂轮12之间的摩擦力越大，实现轮胎在粗糙路面的磨耗模拟；胶轮4的平面与砂轮12的平面之间的角度调节范围为0-45°。

本实施例涉及的短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备使用时，将硫化成型的待测短纤维径向取向胎面胶(简称试样)折弯成环状粘到胶轮4上，注意粘接时不应受到张力；如果设计的试样不能完全包住胶轮4而存在一个槽口，则用阿克隆磨耗试验机固定试样的方法，用一个特殊的粘性橡胶条补上槽口，使得试样完全包覆在胶轮4上；将砂轮12套接在砂轮轴10上并旋入砂轮挡板11加以固定，然后启动设备进行磨耗测试并记录相关数据；该磨耗测试设备在测试过程中，能够根据需要调节负荷、转速、磨耗角等实验参数，实现不同速度、不同负荷、不同角度的磨耗试验，并根据实验数据预测出待测胎面胶的耐磨性，且每组试样更换时只需在胶轮4上进行取下和粘贴操作而无需停机，实现连续化自动测试。

Claims (4)

1.一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备，其特征在于主体结构包括磨削机构、回转机构、角度调节机构和电控箱四部分，磨削机构具体包括底座、固定支架、角度调节支架、胶轮、砝码支架、胶轮支架、砝码和平衡块，回转机构具体包括砂轮轴、砂轮挡板、砂轮、轴承、砂轮轴支架、Ⅰ号减速机和Ⅰ号电机，角度调节机构具体包括摇杆、电机座、连杆、曲柄、Ⅱ号减速机、Ⅱ号电机和摇杆支架，电控箱具体包括控制箱和控制面板；内空式框体结构的固定支架通过螺栓固定在底座上，胶轮与胶轮支架的径向通过螺钉固定在固定支架上的螺孔中，固定支架的底端通过螺钉安装有角度调节支架，角度调节支架靠近砂轮的一端固定焊接有平衡块，砝码支架通过铰链连接在胶轮支架上，砝码支架上挂设有砝码用于调节胶轮试样对砂轮的压力，砝码支架与胶轮支架之间为转动副结构以便于胶轮支架改变压力方向；箱体结构的控制箱固定安放在底座上并与固定支架相邻，控制箱的顶端设置有与内部电器部件电连接的控制面板用于实现对整体装置的电控；Ⅰ号电机固定安装在电机座上并通过Ⅰ号减速机与控制箱电连接，Ⅰ号减速机的另一端通过轴承与砂轮轴支架上的砂轮轴连接，与磨削机构中胶轮紧密邻接的砂轮安装在砂轮轴上并通过外部的砂轮挡板和内侧自身的阶梯轴固定，磨耗测试时只需更换胶轮上的试样而无需停机即实现连续式测试；角度调节机构中摇杆与回转机构中电机座为一体式结构，固定在底座上的摇杆支架与摇杆通过销轴连接，连杆的一端通过铰链与摇杆活动式连接，另一端通过曲柄与带Ⅱ号减速机的Ⅱ号电机对接，Ⅱ号电机固定安装在底座上并通过Ⅱ号减速机与控制箱电连接。

2.根据权利要求1所述的短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备，其特征在于砝码能够调节的加载负荷范围为0-100N。

3.根据权利要求1所述的短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备，其特征在于所述Ⅰ号减速机对砂轮轴旋转速度的调节范围为60-500rpm，所对应带动的胶轮的转速调节范围为40-300rpm。

4.根据权利要求1所述的短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试设备，其特征在于Ⅱ号减速机对角度调节机构的摆动速度进行调节，带有Ⅱ号减速机的Ⅱ号电机带动曲柄旋转，在连杆的传动作用下遥杆带动电机座上的Ⅰ号电机和Ⅰ号减速机逐渐升高，在电机座与底座之间形成夹角，装配在电机座上的Ⅰ号减速机和砂轮整体摆动，改变胶轮的平面与砂轮的平面之间的角度，该角度越小，试样与砂轮之间的摩擦力越小，实现轮胎在平整路面的磨耗模拟；该角度越大，试样与砂轮之间的摩擦力越大，实现轮胎在粗糙路面的磨耗模拟；胶轮的平面与砂轮的平面之间的角度调节范围为0-45°。