CN105486594A - 橡胶材料拉扭疲劳综合试验机 - Google Patents

Abstract

一种橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，涉及橡胶材料疲劳性能检测装置，设有安装支架，安装支架内设有拉伸电机、扭转电机、升降导轨和拉伸丝杠，升降导轨上设有升降滑座，升降滑座间设有主动横梁，主动横梁上设有上夹头，拉伸丝杠与拉伸电机和主动横梁相连，安装支架下部上设有传动轴，传动轴上端设有下夹头，传动轴下侧设有扭转驱动齿轮，扭转驱动齿轮侧方设有与扭转驱动齿轮相啮合的驱动齿条；扭转电机上设有曲柄转盘，曲柄转盘与连杆的一端铰接，连杆铰接有与驱动齿条相连的往复连接块；上夹头与主动横梁之间设有拉扭复合力传感器。本发明结构简单、使用方便，可真实模拟橡胶部件的工作环境和工作方式，测量数据精准，能真实反映部件的实际性能。

Description

橡胶材料拉扭疲劳综合试验机

技术领域

本发明涉及橡胶材料疲劳性能检测装置，详细讲是一种结构简单功能的橡胶材料拉扭疲劳综合试验机。

背景技术

我们知道，橡胶是应用广泛的高分子材料之一，随着工业经济的发展，对橡胶材料的性能要求越来越高。疲劳性能是研究橡胶制品寿命的基础。目前，橡胶产业的疲劳试验机均为单一功能的拉伸疲劳试验机或扭转疲劳试验机，其仅能单独测试橡胶部件的拉伸疲劳特性或扭转疲劳特性，在高速铁路及大型挖掘、加工、运输等机械行业，橡胶材料的部件的受力情况多种多样，如：先拉伸后扭转、先扭转后拉伸、拉伸和扭转同时进行等多种复合受力，橡胶部件的使用寿命也会因工作温度的不同而现有的较大差别。现有的橡胶材料疲劳试验机无法适应和满足上述工况的需求，不能提供与真实使用环境及工作方式相同的试验环境及试验方式，测得的性能参数误差大、可信度小。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，可真实模拟橡胶部件的工作环境和工作方式，测量数据精准，能真实反映部件的实际性能的橡胶材料拉扭疲劳综合试验机。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，设有安装支架，其特征在于安装支架内设有拉伸电机和扭转电机，安装架上设有至少两根相互平行的升降导轨，升降导轨上设有升降滑座，升降滑座间设有主动横梁，主动横梁上设有上夹头，安装支架上设有拉伸丝杠，拉伸丝杠的螺杆与拉伸电机相连，拉伸丝杠的螺母与主动横梁相连；与上夹头相对的安装支架下部上经轴承安装有传动轴，传动轴上端设有下夹头，传动轴下侧设有扭转驱动齿轮，扭转驱动齿轮侧方设有滑轨，滑轨上设有驱动齿条，驱动齿条与扭转驱动齿轮相啮合；扭转电机的输出轴上设有曲柄转盘，曲柄转盘一侧经销轴与连杆的一端铰接，连杆的另一端铰接有往复连接块；往复连接块与驱动齿条相连；上夹头与主动横梁之间和/或下夹头与传动轴间设有拉扭复合力传感器；安装支架上设有温控箱，所述的上夹头和下夹头位于温控箱内。

本发明进一步改进，所述的安装架上设有四根呈矩形阵列分布的升降导轨，四个升降滑座中前侧两个滑座和后侧两个滑座间分别设有主动横梁和/或左侧两个滑座和右侧两个滑座间分别设有主动横梁，拉伸丝杠的螺母安装于每根主动横梁的中部，每根拉伸丝杠的螺杆穿过与之配合的螺母后、其上端部和下部经轴承安装在安装支架上，拉伸丝杠间经动力传动装置相连。所述的主动横梁间设有拉伸横梁，每根拉伸横梁上设有至少两个上夹头。

本发明进一步改进，设有连接板，连接板中部设有轴承座，轴承座内经轴承安装有传动轴，扭转驱动齿轮安装在连接板下方的传动轴上，扭转驱动齿轮两侧的连接板上分别设有滑轨，滑轨上设有滑动座，滑动座上设有与扭转驱动齿轮相啮合的驱动齿条。

本发明中所述的曲柄转盘一侧的安装支架上设有定向滑轨，往复连接块可沿定向滑轨自由滑动的安装在其上。

本发明中所述的主动横梁上和传动轴上端分别设有夹具连杆，温控箱上设有与夹具连杆配合的连杆滑孔，夹具连杆可上下滑动的穿设在连杆滑孔内，上夹头和下夹头分别安装在温控箱的夹具连杆上。

本发明中所述的拉扭复合力传感器设在主动横梁上，夹具连杆安装在拉扭复合力传感器上。

本发明在使用时，打开温控箱，将待检测试样装夹在上夹头和下夹头之间，关闭温控箱并设定工作温度，拉伸电机工作，驱动拉伸丝杠的螺杆转动，带动螺母、主动横梁向上运动，带动上夹头向上运动，对待检测试样施加拉力。扭转电机工作、曲柄转盘转动，带动连杆、推拉复连接块做往复运动，带动驱动齿条前后运动，带动扭转驱动齿轮、传动轴正反往复转动，实现对待检测试样的扭动测试。拉扭复合力传感器检测待检测试样所受的拉力及呈正弦曲线变化的扭力，并将其传输至存储设备或计算机进行后续的处理、分析。本发明结构简单，使用方便，通过控制拉伸电机和扭转电机相互配合的工作，可以实现对橡胶部件进行先拉伸后扭转、先扭转后拉伸或拉伸和扭转同时进行等多种复合受力的测试、模拟实际工作时受力形变工况，通过温控箱可以调节测试温度、模拟实际工作环境。本发明结构简单、使用方便，可真实模拟橡胶部件的工作环境和工作方式，测量数据精准，能真实反映部件的实际性能。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明去除温控箱后的左视结构示意图。

图3是本发明中曲柄转盘、连杆和往复连接块处结构示意图。

图4是本发明中连接板、传动轴、扭转驱动齿轮和驱动齿条处结构示意图。

图5是本发明中连接板、传动轴、扭转驱动齿轮和驱动齿条处的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1-5所示的橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，设有安装支架5，安装支架5下部内设有拉伸电机16和扭转电机1，安装架5上竖直设有至少两根相互平行的升降导轨18，每根升降导轨18上设有一个升降滑座19，每根升降导轨18的两个升降滑座19间设有主动横梁20，主动横梁20上设有上夹头，安装支架5上设有拉伸丝杠，拉伸丝杠为滚珠丝杠，拉伸丝杠的螺杆7与拉伸电机相连，拉伸丝杠的螺母10与主动横梁20相连，拉伸电机16工作，驱动拉伸丝杠的螺杆7转动，带动螺母10、主动横梁20上下运动；安装支架5下部上与上夹头相对处经轴承安装有传动轴31，传动轴31上端设有与上夹头相配合的下夹头，传动轴31下侧设有扭转驱动齿轮6，扭转驱动齿轮6侧方设有滑轨29，滑轨29上经滑座32设有驱动齿条30，驱动齿条30与扭转驱动齿轮6相啮合；扭转电机1的输出轴经两个锥齿轮变相后，其上部设有曲柄转盘2，曲柄转盘2一侧经销轴与连杆24的一端铰接，连杆24的另一端铰接有往复连接块22；往复连接块22与驱动齿条相连，带动驱动齿条在滑轨上前后滑动；从图中可以看出，曲柄转盘2一侧的安装支架上设有定向滑轨21，往复连接块22可沿定向滑轨21自由滑动的安装在其上。上夹头与主动横梁之间设有拉扭复合力传感器9；安装支架上设有温控箱8，所述的上夹头和下夹头位于温控箱内。

本发明进一步改进，从图1和图2中可以看出，所述的安装架上设有四根呈矩形阵列分布的升降导轨18，四个升降滑座中左侧两个滑座和右侧两个滑座间分别设有将左侧两个滑座连接的主动横梁20和将右侧两个滑座连接的主动横梁，两根拉伸丝杠的螺母分别安装于两根主动横梁的中部，两根拉伸丝杠的螺杆穿过与之配合的螺母后、其上端部和下部经轴承安装在安装支架上，拉伸电机16的输出轴经两个锥齿轮变相后与一根拉伸丝杠的螺杆相连，两根拉伸丝杠下部经动力传动装置相连；如图1、2所示，动力传动装置是两根拉伸丝杠的螺杆上分别设有皮带轮4、17，两个皮带轮4、17经皮带3连接传动，拉伸电机工作带动两根拉伸丝杠的螺杆同时转动，驱动两根主动横梁同步的上下运动，两根主动横梁间设有两根相互平行的拉伸横梁11，每根拉伸横梁上设有两个拉扭复合力传感器9，拉扭复合力传感器9上设有夹具连杆，上夹头13设在夹具连杆12下端上；安装支架下部上与四个上夹头13相对处经轴承设有四个竖直的传动轴31，传动轴31上端设有夹具连杆15，夹具连杆15上端设有与上夹头13相配合的下夹头14，每根传动轴下侧均设有一个扭转驱动齿轮6，四个扭转驱动齿轮6侧方的安装架上设有相互平行的滑轨，从图中可以看出，四根滑轨29呈矩形阵列排布；四根滑轨上经四个滑座32分别设有驱动齿条30，每根驱动齿条30与一个扭转驱动齿轮6相啮合；扭转电机1的输出轴经两个锥齿轮变相后其上设有曲柄转盘2，曲柄转盘2一侧经销轴与连杆24的一端铰接，连杆24的另一端铰接有往复连接块22；安装支架上设有定向滑轨21，往复连接块可沿定向滑轨自由滑动的安装在定向滑轨上；往复连接块经驱动臂23、27与每根驱动齿条相连，带动四根驱动齿条在滑轨上同步的前后滑动。温控箱8安装在四根升降导轨及两根拉伸丝杠之间，温控箱上设有与夹具连杆配合的连杆滑孔，夹具连杆可上下滑动的穿设在连杆滑孔内，上夹头13和下夹头14分别安装在温控箱的夹具连杆上。温控箱安装简单方便，便于实现。实现四工位同时对橡胶试件测量，测试的环境、拉力、扭力完全相同，增加了试验效率及精准度，减少了测试时间的同时，避免了多次试验因测试温度、拉力、扭力的差异而引起的误差。

本发明进一步改进，设有连接板28，连接板28中部设有轴承座，轴承座内经轴承安装有传动轴31，扭转驱动齿轮6安装在连接板下方的传动轴31上，扭转驱动齿轮6两侧的连接板28上分别设有滑轨29，滑轨上设有滑座32，滑座32上设有与扭转驱动齿轮6相啮合的驱动齿条，双侧驱动扭转驱动齿轮，使其受力更平稳。可拆卸连接板对扭转驱动部分进行维护。

本发明在使用时，打开温控箱，将待检测试样装夹在上夹头和下夹头之间，关闭温控箱并设定工作温度，拉伸电机工作，驱动拉伸丝杠的螺杆转动，带动螺母、主动横梁向上运动，带动上夹头向上运动，对待检测试样施加拉力。扭转电机工作、曲柄转盘转动，带动连杆、推拉复连接块做往复运动，带动驱动齿条前后运动，带动扭转驱动齿轮、传动轴正反往复转动，实现对待检测试样的扭动测试。拉扭复合力传感器检测待检测试样所受的拉力及呈正弦曲线变化的扭力，并将其传输至存储设备或计算机进行后续的处理、分析。本发明结构简单，使用方便，通过控制拉伸电机和扭转电机相互配合的工作，可以实现对橡胶部件进行先拉伸后扭转、先扭转后拉伸或拉伸和扭转同时进行等多种复合受力的测试、模拟实际工作时受力形变工况，尤其是现有技术中不能实现的拉伸和扭转同时进行的复合疲劳试验。通过温控箱可以调节测试温度、模拟实际工作环境。本发明结构简单、使用方便，可真实模拟橡胶部件的工作环境和工作方式，测量数据精准，能真实反映部件的实际性能。

可对一定伸长率下橡胶样本，进行频率为10Hz，扭转角度为正负45度的疲劳测试。此外该设备也可单独对橡胶样本进行准静态拉伸检测。并且用温控箱控制拉扭试验温度，模拟橡胶材料普遍工作时的高温情况。（1）该拉扭疲劳综合试验机能实现四工位同时对橡胶试件测量，增加了试验效率，减少了测试时间并增加了试验的准确性。

（2）该拉扭疲劳综合试验机，可先通过拉伸机构将橡胶试件拉伸到一定的伸长率状态下,再通过扭转机构的反复扭转，测试橡胶材料性能。此外，该设备具有多功能性，也可以对橡胶材料进行单独的拉伸试验。

（3）采用高温箱对橡胶试件进行加热，控制实验温度，达到模拟橡胶材料实际工作温度目的，使测量过程更加真实。

（4）优化拉扭疲劳试验机的骨架结构，采用分段设计方案，加强试验机的结构强度，同时又减少试验机的整体重量，达到更加实用的效果。

（5）该拉扭疲劳试验机的质量较大的结构全部位于底部，这样可以使设备重心下降，保证结构的稳定性。

Claims (7)

1.一种橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，设有安装支架，其特征在于安装支架内设有拉伸电机和扭转电机，安装架上设有至少两根相互平行的升降导轨，升降导轨上设有升降滑座，升降滑座间设有主动横梁，主动横梁上设有上夹头，安装支架上设有拉伸丝杠，拉伸丝杠的螺杆与拉伸电机相连，拉伸丝杠的螺母与主动横梁相连；与上夹头相对的安装支架下部上经轴承安装有传动轴，传动轴上端设有下夹头，传动轴下侧设有扭转驱动齿轮，扭转驱动齿轮侧方设有滑轨，滑轨上经滑座设有驱动齿条，驱动齿条与扭转驱动齿轮相啮合；扭转电机的输出轴上设有曲柄转盘，曲柄转盘一侧经销轴与连杆的一端铰接，连杆的另一端铰接有往复连接块；往复连接块与驱动齿条相连；上夹头与主动横梁之间和/或下夹头与传动轴间设有拉扭复合力传感器；安装支架上设有温控箱，所述的上夹头和下夹头位于温控箱内。

2.根据权利要求1所述的橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，其特征在于所述的安装架上设有四根呈矩形阵列分布的升降导轨，四个升降滑座中前侧两个滑座和后侧两个滑座间分别设有主动横梁和/或左侧两个滑座和右侧两个滑座间分别设有主动横梁，拉伸丝杠的螺母安装于每根主动横梁的中部，每根拉伸丝杠的螺杆穿过与之配合的螺母后、其上端部和下部经轴承安装在安装支架上，拉伸丝杠间经动力传动装置相连。

3.根据权利要求2所述的橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，其特征在于所述的主动横梁间设有拉伸横梁，每根拉伸横梁上设有至少两个上夹头。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，其特征在于：设有连接板，连接板中部设有轴承座，轴承座内经轴承安装有传动轴，扭转驱动齿轮安装在连接板下方的传动轴上，扭转驱动齿轮两侧的连接板上分别设有滑轨，滑轨上设有滑动座，滑动座上设有与扭转驱动齿轮相啮合的驱动齿条。

5.根据权利要求4所述的橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，其特征在于：所述的曲柄转盘一侧的安装支架上设有定向滑轨，往复连接块可沿定向滑轨自由滑动的安装在其上。

6.根据权利要求5所述的橡胶材料高温拉扭疲劳综合试验机，其特征在于：所述的主动横梁上和传动轴上端分别设有夹具连杆，温控箱上设有与夹具连杆配合的连杆滑孔，夹具连杆可上下滑动的穿设在连杆滑孔内，上夹头和下夹头分别安装在温控箱的夹具连杆上。

7.根据权利要求5或6所述的橡胶材料拉扭疲劳综合试验机，其特征在于：所述的拉扭复合力传感器设在主动横梁上，夹具连杆安装在拉扭复合力传感器上。