CN109374080B - 一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置及方法，包括电子天平（1），所述电子天平（1）上设置有称重托盘（3），电子天平（1）上还设置有控制面板（2），所述的电子天平（1）的称重托盘（3）上设置有磁悬浮底座（5），电子天平（1）上还设置有溶液盛装架（6），溶液盛装架（6）上设置有溶液槽（7），溶液槽（7）内盛装有溶液，溶液槽（7）内放置有磁悬浮浮子（9），磁悬浮浮子（9）上设置有试样台（10）。本发明的优点是操作简单，测量精确。
Description
技术领域
本发明涉及体积测量装置领域，特别是一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置及方法。
背景技术
橡胶制品广泛应用于现代工业，其中不少制品是在与各种介质相接触的情况下使用。随着科学技术的发展与进步，现代工业对橡胶配件的要求越来越高，不但要求耐高、低温，而且需要耐各种强腐蚀性介质以及酯类合成油等。介质对橡胶的作用通常有两种形式：一种是介质被橡胶吸收；另一种是可溶组分从橡胶中被抽出。在生产实践中通常采用质量和体积变化率表征橡胶耐介质性能。其中，橡胶的体积变化率是测试橡胶在试验液体中浸泡前后体积的变化，通常采用排水法测量。具体的试验过程是在标准实验室温度下，先测每个试样在空气中的质量M0，再测试样在蒸馏水中的质量M1。然后按技术条件要求的浸泡温度、时间和液体类别对试样进行浸泡，完成浸泡后再次测每个试样在空气中的质量M2和试样在蒸馏水中的质量M3。按公式△V＝(﹣1)×100％即可得到橡胶在该技术条件规定下试验前后的体积变化率。现有技术所用的测量装置是基于满足测量精度要求的天平，在测得试样在空气中的质量后，试样使用下述装置进行在蒸馏水中质量的测量。该装置包括一个盛水的容器，该容器由支脚支撑在天平称重盘外，天平称重盘上放置一个连接有吊栏的固体板材，所述板材呈弯曲状并能保证不与发生容器接触。所述连接在固体板材上的吊栏伸入蒸馏水中且不与容器接触。测量时，在天平上放置上述装置，保证试样放入吊栏后仍在蒸馏水液面以下。清零天平，将试样放置上吊栏，即完成试样在蒸馏水中质量的测量。现有技术能完成橡胶试样在蒸馏水中的质量测量，但是不足之处是为了测量试样在蒸馏水中的质量，该方法必需使用一放置在蒸馏水中的吊栏盛放试样，这必然导致处于蒸馏水中吊栏线产生的浮力对测量结果造成误差，最终导致测量不稳定、数据不准确。并且，由于上述装置结构较复杂，放置试样时的操作也较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置及方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种使用磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置，包括电子天平，电子天平上设置有称重托盘，电子天平上还设置有控制面板，所述的电子天平称重托盘上设置有磁悬浮底座，电子天平上还设置有溶液盛装架，溶液盛装架上设置有溶液槽，溶液槽内盛装有溶液，溶液内放置有磁悬浮浮子，磁悬浮浮子上设置有试样台。
具体地，所述的磁悬浮底座与称重托盘之间设置有磁屏蔽板。
具体地，所述的磁悬浮浮子的四周设置有助力板。
具体地，所述的装置还包括浮子定位辅助板，浮子定位辅助板设置在溶液槽内，浮子定位辅助板的底部设置有凹槽，试验台嵌入浮子定位辅助板的凹槽内，浮子定位辅助板的顶部设置有吸力铁块。
具体地，所述的浮子定位辅助板上还设置有把手。
一种橡胶体积变化测量的方法，包括以下步骤：
S1、将电子天平连接电源，清零，之后将试样放置在称重托盘上面测量试样在空气中的质量M0；
S2、将磁悬浮底座连接电源，并将其放置在电子天平的称重托盘上，将溶液盛装架放置在电子天平的称重托盘以外的平台位置，且保证其不与称重托盘、磁屏蔽板和磁悬浮底座接触；
S3、在溶液槽中盛装入蒸馏水，其高度保证没过磁悬浮浮子稳定悬浮后试样台的高度10～20mm；
S4、在浮子定位辅助板下部的凹槽中卡入试样台，并在上部的对应位置放上吸力铁块以固定试样台；
S5、清零电子天平，握住把手，将浮子定位辅助板和试样台的整体放进溶液槽7的上部；
S6、待浮子定位辅助板和试样台的整体位于溶液槽上部的一定高度时，取下吸力铁块，然后取走浮子定位辅助板，此时连接有磁悬浮浮子的试样台即可稳定悬浮，测量试样台整体在蒸馏水中的质量M；
S7、将电子天平清零，在试样台上放上试样，保证试样全部没在液面以下，测量试样在蒸馏水中的质量M1；
S8、按技术条件要求的浸泡温度、时间和液体类别对试样进行浸泡，完成浸泡后取出试样，重复步骤S1～S6测量试样浸泡后的空气中的质量M2和蒸馏水中的质量M3；
S9、将上述测量的数据带入公式即可得到橡胶在该技术条件规定下试验前后的体积变化率。
一种固体密度测量的方法，包括以下步骤：
S1、将电子天平连接电源，清零，之后将试样放置在称重托盘上面测量试样在空气中的质量M0；
S2、将磁悬浮底座连接电源，并将其放置在电子天平的称重托盘上，将溶液盛装架放置在电子天平的称重托盘以外的平台位置，且保证其不与称重托盘、磁屏蔽板和磁悬浮底座接触；
S3、在溶液槽中盛装入蒸馏水，其高度保证没过磁悬浮浮子稳定悬浮后试样台的高度10～20mm；
S4、在浮子定位辅助板下部的凹槽中卡入试样台，并在上部的对应位置放上铁块以固定试样台；
S5、清零电子天平，握住把手，将浮子定位辅助板和试样台的整体放进溶液槽的上部；
S6、待浮子定位辅助板和试样台的整体位于溶液槽上部的一定高度时，取下铁块，然后取走浮子定位辅助板，此时连接有磁悬浮浮子的试样台即可稳定悬浮；
S7、将电子天平清零，在试样台上放上试样，保证试样全部没在液面以下，测量试样在蒸馏水中的质量M1；
S8、将上述测量的数据带入公式即可得到待测固体的密度，其中ρ液是测量所用液体的密度；
本发明具有以下优点：(1)操作简便，传统的橡胶体积变化率测量装置，设有一个盛水的容器，该容器由支脚支撑在天平称重盘外，天平称重盘上放置一个连接有吊栏的固体板材，所述板材呈弯曲状并能保证不与发生容器接触。所述连接在固体板材上的吊栏伸入蒸馏水中且不与容器接触。在进行试样测试时，需要用镊子夹住试样从弯曲状板材的顶部和盛水容器之间形成的间隙将试样放入吊栏中，操作繁琐。使用本发明提供的装置进行试样排水体积测量，直接试样镊子将试样放在试样台10上即可进行测量，试样台10上部无阻挡。该优点在试样较多的情况下更明显。
(2)测量数据准确、稳定。使用传统橡胶体积变化率测量装置，由于处于容器中蒸馏水的高度通常不固定，并且处于蒸馏水液面以下的吊栏部分重量难以计算，这导致了处于蒸馏水中的吊栏部分产生的浮力对测量结果会造成误差，使得测得的橡胶在蒸馏水中的质量偏低。使用本发明提供的一种磁力悬浮橡胶体积变化率测量装置，试验台10包括位于其下面的磁悬浮浮子9和阻力板8均一直处于液面以下，在计算公式中作为常数M不会因液面的高低而发生变化，消除了传统测量装置中位于液面以下的吊栏部分造成的测量误差。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的使用状态图；
图中：1-电子天平，2-电子天平控制面板，3-称重托盘，4-磁屏蔽板，5-磁悬浮底座，6-溶液盛装架，7-溶液槽，8-阻力板，9-磁悬浮浮子，10-试样台，11-浮子定位辅助板，12-吸力铁块，13-把手，14-试样，15-蒸馏水液面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1～2所示，一种使用磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置，包括电子天平1，所述电子天平1上设置有称重托盘3，电子天平1上还设置有控制面板2，所述的电子天平1的称重托盘3上设置有磁悬浮底座5，电子天平1上还设置有溶液盛装架6，溶液盛装架6上设置有溶液槽7，溶液槽7截面形状为正方形，且其内壁形成的正方形尺寸与浮子定位辅助板11配合以辅助磁悬浮浮子9定位，溶液槽7内盛装有溶液，溶液槽7内放置有磁悬浮浮子9，所述磁悬浮浮子9为钕磁铁，磁悬浮浮子9上设置有试样台10。
进一步地，所述的磁悬浮底座5与称重托盘3之间设置有磁屏蔽板4。
进一步地，所述的磁悬浮浮子9的四周设置有阻力板8，所述阻力板8的作用是阻止磁悬浮浮子9在稳定悬浮后的自发旋转。
进一步地，所述的装置还包括浮子定位辅助板11，浮子定位辅助板11设置在溶液槽7内，浮子定位辅助板11的底部设置有凹槽，试验台10嵌入浮子定位辅助板11的凹槽内，浮子定位辅助板11的顶部设置有吸力铁块12，由于磁悬浮浮子9为磁力较强的永磁铁，所以吸力铁块12为磁性材料。
进一步地，所述的浮子定位辅助板11上还设置有把手13。
一种橡胶体积变化测量的方法，包括以下步骤：
S1、将电子天平1连接电源并清零，之后将试样14放置在称重托盘3上面测量试样14在空气中的质量M0；
S2、将磁悬浮底座5连接电源，并将其放置在电子天平1的称重托盘3上，将溶液盛装架6放置在电子天平1的称重托盘3以外的平台位置，且不与称重托盘3、磁屏蔽板4和磁悬浮底座5接触；
S3、在溶液槽7中盛装入蒸馏水，其高度保证没过磁悬浮浮子9稳定悬浮后试样台10的高度10～20mm；
S4、在浮子定位辅助板11下部的凹槽中卡入试样台10，并在上部的对应位置放上吸力铁块12以固定试样台10；
S5、清零电子天平1，握住把手13，将浮子定位辅助板11和试样台10的整体放进溶液槽7的上部；
S6、待浮子定位辅助板11和试样台10的整体位于溶液槽7上部的一定高度时，取下吸力铁块12，然后取走浮子定位辅助板11，此时连接有磁悬浮浮子9的试样台10即可稳定悬浮，测量试样台10整体在蒸馏水中的质量M；
S7、将电子天平1清零，在试样台10上放上试样，保证试样全部没在液面以下，测量试样在蒸馏水中的质量M1；
S8、按技术条件要求的浸泡温度、时间和液体类别对试样进行浸泡，完成浸泡后取出试样，重复步骤S1～S6测量试样浸泡后的空气中的质量M2和蒸馏水中的质量M3；
S9、将上述测量的数据带入公式即可得到橡胶在该技术条件规定下试验前后的体积变化率。
进一步地，
所述公式的推导过程如下：
式中，△V为橡胶体积变化率，V后为液体浸泡后的体积，V前为液体浸泡前的体积，V台为试样台10、磁悬浮浮子9和阻力板8的总体积，ρ水为测试时水的密度，g为重力加速度，M0为浸泡液体之前试样空气中的重量，M1为浸泡液体之前试样蒸馏水中的重量，M2为浸泡液体后试样空气中的重量，M3为浸泡液体后试样蒸馏水中的重量，M为试样台10、磁悬浮浮子9和阻力板8总的在蒸馏水中的质量。
一种固体密度测量的方法，包括以下步骤：
S1、将电子天平1连接电源并清零，之后将试样14放置在称重托盘3上面测量试样14在空气中的质量M0；
S2、将磁悬浮底座5连接电源，并将其放置在电子天平1的称重托盘3上，将溶液盛装架6放置在电子天平1的称重托盘3以外的平台位置，且不与称重托盘3、磁屏蔽板4和磁悬浮底座5接触；
S3、在溶液槽7中盛装入蒸馏水，其高度保证没过磁悬浮浮子9稳定悬浮后试样台10的高度10～20mm；
S4、在浮子定位辅助板11下部的凹槽中卡入试样台10，并在上部的对应位置放上吸力铁块12以固定试样台10；
S5、清零电子天平1，握住把手13，将浮子定位辅助板11和试样台10的整体放进溶液槽7的上部；
S6、待浮子定位辅助板11和试样台10的整体位于溶液槽7上部的一定高度时，取下铁块12，然后取走浮子定位辅助板11，此时连接有磁悬浮浮子9的试样台10即可稳定悬浮；
S7、将电子天平1清零，在试样台10上放上试样14，保证试样14全部没入液面以下，测量试样14在蒸馏水中的质量M1；
S8、将上述测量的数据带入公式即可得到待测固体的密度，其中ρ液是测量所用液体的密度。
进一步地，
所述公式的推导过程如下：
M0g-M1g＝ρ液gV
其中ρ液是测量所用液体的密度。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置，包括电子天平(1)，所述电子天平(1)上设置有称重托盘(3)，电子天平(1)上还设置有控制面板(2)，其特征在于：所述的电子天平(1)上还设置有溶液盛装架(6)，溶液盛装架(6)放置在电子天平(1)的称重托盘(3)以外的平台位置，所述称重托盘(3)上设置有磁悬浮底座(5)，溶液盛装架(6)上设置有溶液槽(7)，溶液槽(7)内放置有磁悬浮浮子(9)，磁悬浮浮子(9)上设置有试样台(10)，所述溶液槽(7)内设有浮子定位辅助板(11)，浮子定位辅助板(11)的底部设置有凹槽，试样台(10)嵌入浮子定位辅助板(11)的凹槽内，浮子定位辅助板(11)的顶部设置有吸力铁块(12)。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置，其特征在于：所述的磁悬浮底座(5)与称重托盘(3)之间设置有磁屏蔽板(4)。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置，其特征在于：所述的磁悬浮浮子(9)的四周设置有阻力板(8)。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置，其特征在于：所述的浮子定位辅助板(11)上还设置有把手(13)。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置进行橡胶体积变化测量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将电子天平(1)连接电源并清零，之后将试样(14)放置在称重托盘(3)上面测量试样(14)在空气中的质量M0；
S2、将磁悬浮底座(5)连接电源，并将其放置在电子天平(1)的称重托盘(3)上，将溶液盛装架(6)放置在电子天平(1)的称重托盘(3)以外的平台位置，且不与称重托盘(3)、磁屏蔽板(4)和磁悬浮底座(5)接触；
S3、在溶液槽(7)中盛装入蒸馏水，其高度保证没过磁悬浮浮子(9)稳定悬浮后试样台(10)的高度10～20mm；
S4、在浮子定位辅助板(11)下部的凹槽中卡入试样台(10)，并在上部的对应位置放上吸力铁块(12)以固定试样台(10)；
S5、清零电子天平(1)，握住把手(13)，将浮子定位辅助板(11)和试样台(10)的整体放进溶液槽(7)的上部；
S6、待浮子定位辅助板(11)和试样台(10)的整体位于溶液槽(7)上部的一定高度时，取下吸力铁块(12)，然后取走浮子定位辅助板(11)，此时连接有磁悬浮浮子(9)的试样台(10)即可稳定悬浮，测量试样台(10)整体在蒸馏水中的质量M；
S7、将电子天平(1)清零，在试样台(10)上放上试样，保证试样全部没在液面以下，测量试样在蒸馏水中的质量M1；
S8、按技术条件要求的浸泡温度、时间和液体类别对试样进行浸泡，完成浸泡后取出试样，重复步骤S1～S6测量试样浸泡后的空气中的质量M2和蒸馏水中的质量M3；
S9、将上述测量的数据带入公式即可得到橡胶在该技术条件规定下试验前后的体积变化率。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的一种基于磁力悬浮的橡胶体积变化测量装置进行固体密度测量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将电子天平(1)连接电源并清零，之后将试样(14)放置在称重托盘(3)上面测量试样(14)在空气中的质量M0；
S2、将磁悬浮底座(5)连接电源，并将其放置在电子天平(1)的称重托盘(3)上，将溶液盛装架(6)放置在电子天平(1)的称重托盘(3)以外的平台位置，且不与称重托盘(3)、磁屏蔽板(4)和磁悬浮底座(5)接触；
S3、在溶液槽(7)中盛装入蒸馏水，其高度保证没过磁悬浮浮子(9)稳定悬浮后试样台(10)的高度10～20mm；
S4、在浮子定位辅助板(11)下部的凹槽中卡入试样台(10)，并在上部的对应位置放上吸力铁块(12)以固定试样台(10)；
S5、清零电子天平(1)，握住把手(13)，将浮子定位辅助板(11)和试样台(10)的整体放进溶液槽(7)的上部；
S6、待浮子定位辅助板(11)和试样台(10)的整体位于溶液槽(7)上部的一定高度时，取下铁块(12)，然后取走浮子定位辅助板(11)，此时连接有磁悬浮浮子(9)的试样台(10)即可稳定悬浮；
S7、将电子天平(1)清零，在试样台(10)上放上试样(14)，保证试样(14)全部没入液面以下，测量试样(14)在蒸馏水中的质量M1；
S8、将上述测量的数据带入公式即可得到待测固体的密度，其中ρ液是测量所用液体的密度。
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2018
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Also Published As
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|---|---|
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