CN109596368A - 轮胎低温试验仪 - Google Patents
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Abstract
本发明的轮胎低温试验仪包括隔热壳体、加压单元、轮胎承载单元、驱动单元和制冷单元；制冷单元安装隔热壳体上，轮胎承载单元安装在隔热壳体内，驱动单元安装在隔热壳体中部，加压单元安装在隔热壳体的一端；隔热壳体采用封闭式结构，需要时将各密闭门打开，试验过程中将各密闭门关闭。隔热壳体的腔壁内设有隔热板或隔热内衬，降低能源损耗。上述试验仪节能效果好，采用轨道摄像机可以随时观察轮胎外表面是否有裂纹；采用可拆卸的轮胎承载结构和单臂吊，方便安装操作、省时省力；针对免充气轮胎的特定内部结构，振动传感器可以实时检测轮胎内部是否产生损坏；加压单元可以对轮胎承受的压力进行调节，更好的模拟轮胎的使用环境。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎生产技术领域，具体涉及一种轮胎低温试验仪。
背景技术
轮胎主要由橡胶组成，橡胶材料具有在低温下硬度变高、易玻璃化、易碎的特性，使轮胎在长时间使用后出现开裂等现象，造成轮胎失效。
目前，轮胎的低温性能试验主要通过室外的汽车试验场或轮胎试验场进行，如我国的黑龙江漠河市建有各大厂商的低温试验基地。此种试验方法并不适合轮胎的低温寿命试验，特别是在新轮胎的研发过程中，需要反复对轮胎样品进行低温耐久性试验，研发成本高昂。
中国授权专利CN203772554U公开的一种《模拟自然低温和高温条件下安全轮胎性能试验的装置》可以模拟35℃以下和80℃以上自然状态下的环境条件。但上述装置仅能进行固定压力下（轮胎与转穀之间的压力）的模拟试验，不能在过程中进行变压力实验，也不能在试验过程中对轮胎的状态进行实时检测，特别是轮胎裂纹和轮胎内部局部的破坏。另外，由于上述装置为开放式，其低温试验效果差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种轮胎低温试验仪，可以进行低温环境下轮胎使用寿命试验，采用封闭结构，节能效果好。采用轨道摄像机可以随时观察轮胎外表面是否有裂纹；采用可拆卸的轮胎承载结构和单臂吊，方便安装操作、省时省力；针对免充气轮胎的特定内部结构，振动传感器可以实时检测轮胎内部是否产生损坏；加压单元可以对轮胎承受的压力进行调节，更好的模拟轮胎的使用环境。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括隔热壳体、加压单元、轮胎承载单元、驱动单元和制冷单元；制冷单元安装隔热壳体上，轮胎承载单元安装在隔热壳体内，驱动单元安装在隔热壳体中部，加压单元安装在隔热壳体的一端；隔热壳体采用封闭式结构，需要时将各密闭门打开，试验过程中将各密闭门关闭。隔热壳体的腔壁内设有隔热板或隔热内衬，降低能源损耗。
制冷单元采用超低温冷冻机为核心的制冷部件，由压缩机、冷凝器、蒸发器、干燥过滤器、膨胀节流阀这五大部分串联而成，里面冲注适量冷媒（制冷剂），由电器（含控制器）根据环境的需求而控制压缩机运转而达到制冷传热的目的。制冷单元可以安装在隔热壳体的专用腔体内，也可以安装在隔热壳体的外侧。其具体参数如下：
最低温度（空载）：-120至-145℃；
回温温度控制范围：0至30℃；
电压：380 V，50Hz；
功率：10.1 kW；
制冷量：2500W；
制冷盘管表面积：1.2m2；
预冷时间：≤40min；
回温时间：≤4min；
再降温时间：≤6min；
噪声：≤73 dB；
制冷剂：环保混合型；
重量：320kg。
压缩机作为冷冻机的心脏，采用台湾汉中半封闭螺杆压缩机，半封闭设计，只有三个运动部件，具有零件数少、故障率低的特点 。
蒸发器（钛管式、316L不锈钢式）及冷凝器均按国家制冷行业材料使用指标制作，正付1%以内；
膨胀阀、过滤器、高低压表、电磁阀等冷冻元件均采用国际知名品牌，精密度高故障率低，使用寿命长。
采用电子温控器，能精确控制水温。
所有控制均设于冷冻机正面，只需按下开关，调至所需温度，便能自动操作，简便快捷。
装有压缩机过载保护、泵浦过载保护、高低压异常保护、水位缺少保护，防冻保护及电子时间延迟等安全保护装置，异常警报蜂鸣器及故障指示灯之警示系统，回路能自动切断，安全可靠。
所述轮胎承载单元可以在隔热壳体内前后滑动，驱动单元带动轮胎承载单元的旋转部分转动，用来模拟轮胎与地面的受力状态；所述加压单元的一端连接在轮胎承载单元上，在试验过程中，可以调整加压单元以改变驱动单元与轮胎的接触压力，扩大可试验轮胎的规格型号，提高试验数据的精度。
所述隔热壳体包括试验舱、制冷舱和加压单元舱，加压单元舱和制冷舱分别位于试验舱的两侧；所述制冷舱为开放式，其与试验舱之间设有隔热隔板，该隔热隔板上开有过管孔。过管孔为制冷单元提供热交换通路的安装空间。
所述试验舱的上端面和两侧面内分别安装有可开闭的密封门；加压单元舱的端面上安装有可开闭的密封门。上述密封门设有隔热玻璃层，方便观察。
所述隔热壳体的上端面内安装有悬臂吊，减轻操作者的劳动强度。隔热壳体的内侧顶部安装有轨道摄像机，可以多角度的对轮胎进行观察，及时发现轮胎表面的异常，提高试验精度。
所述驱动单元包括驱动辊组件、变频调速电机和控制器，所述驱动辊组件安装在隔热壳体内，驱动辊组件可以自由转动；变频调速电机固定在隔热壳体的外侧，其输出轴连接在驱动辊组件上；控制器安装在隔热壳体的外侧。
所述轮胎承载单元包括轮毂、长轴、连接轴、联轴器、滑轨和滑块；长轴和连接轴之间通过联轴器连接；滑轨固定在隔热壳体的内侧，滑块安装在滑轨上，连接轴固定在滑块上，长轴安装在连接轴上，轮毂安装在长轴上；轮毂可以绕长轴自由转动；所述连接轴上安装有振动传感器。免充气轮胎的疲劳损坏往往从局部内部结构开始，当其内部出现局部损坏时，高速旋转的轮胎会出现明显的振动，振动传感器可及时捕捉振动信号，进一步提高试验数据的精度。
所述加压单元包括压力调节缸、连接绳和定滑轮组，所述调节缸固定在隔热壳体上，连接绳绕过定滑轮组分别与滑块和压力调节缸连接。压力调节缸可以采用气动缸或液压缸，为避免低温对压力调节缸的过大影响，将压力调节缸安装在与试验舱不同的舱室内。
所述轨道摄像机包括固定轨道、巡轨器、伸缩杆、角度调节器和高清摄像头；所述固定轨道安装在隔热壳体的内侧顶壁上；巡轨器安装在固定轨道上，并可以沿固定轨道运动；伸缩杆安装在巡轨器上，角度调节器安装在伸缩杆的下端，高清摄像头安装在角度调节器上。角度调节器可以采用云台的安装方式，进一步提高高清摄像头的可巡视角度。
所述固定轨道的截面为工字形；巡轨器包括步进电机、支架和驱动轮，所述驱动轮安装在支架内，步进电机固定在支架上，驱动轮与步进电机的输出轴连接，支架通过驱动轮倒扣在固定轨道上。
所述固定轨道为半椭圆形。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
可以进行低温环境下轮胎使用寿命试验，采用封闭结构，节能效果好。采用轨道摄像机可以随时观察轮胎外表面是否有裂纹；采用可拆卸的轮胎承载结构和单臂吊，方便安装操作、省时省力；针对免充气轮胎的特定内部结构，振动传感器可以实时检测轮胎内部是否产生损坏；加压单元可以对轮胎承受的压力进行调节，更好的模拟轮胎的使用环境，提高试验数据的精度。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明轮胎低温试验仪的斜视结构示意图；
附图2为本发明轮胎低温试验仪的仰视结构示意图;
附图3为本发明的轨道摄像机结构示意图；
附图4为为本发明轮胎低温试验仪的斜视结构示意图（去除密闭门后）；
附图5为本发明轮胎承载单元的机结构示意图。
图中：1、隔热壳体；2、单臂吊；3、上密闭门；4、端部密闭门；5、侧面密闭门；6、控制器；7、制冷单元；8、制冷舱；9、试验舱；10、驱动辊组件；11、滑轨；12、压力调节缸；13、加压单元舱；14、轨道摄像机；15、轮胎承载单元；16、滑块；17、连接绳；18、定滑轮组；19、固定轨道；20、巡轨器；21、伸缩杆；22、角度调节器；23、高清摄像头；24、天窗；25、端部开口；26、侧窗；27、轮毂；28、长轴；29、连轴器；30、连接轴；31、固定座；32、变频调速电机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1至图5所示的一种轮胎低温试验仪，包括隔热壳体1、加压单元、轮胎承载单元15、驱动单元和制冷单元7；加压单元用于提供轮胎承载单元15施加在驱动单元的轮胎上的压力，可以是恒定的压力，也可以是交变压力，以精确模拟轮胎在自然环境下的受力状态。
驱动单元包括驱动辊组件10、变频调速电机32和控制器6，驱动辊组件10安装在隔热壳体1内，驱动辊组件通过轴承安装在隔热壳体1上，并可以自由转动；驱动辊组件包括驱动辊和辊轴，辊轴通过轴承安装在隔热壳体1上，驱动辊固定在辊轴上。
变频调速电机32固定在隔热壳体1的外侧，其输出轴连接在驱动辊组件10的辊轴连接，进而直接带动滚轴转动；控制器6安装在隔热壳体1的外侧。控制器6自带显示器和输入面板，可以实现对变频调速电机32和压力调节缸12的实时调节。控制器6还能接收振动传感器的信号，并通过显示器显示出来。
控制器6采用西门子LOGO! 8.2系列产品，其主机模块集成了显示屏及功能键，可用于文本显示、变量监控及程序编写。LOGO! 8.2 主机模块均集成了以太网接口，可连接西门子S7系列PLC和触摸屏，并支持OPC 及 Modbus TCP/IP 通讯，可实现以太组网、轻松互联。LOGO! 8.2主机模块集成了Web Server功能，可以轻松实现通过手机、电脑等移动设备远程监控 LOGO! 运行数据；并提供图形化的网页组态软件 LOGO! Web Editor。
制冷单元7安装隔热壳体1上，轮胎承载单元安装在隔热壳体1内，驱动单元安装在隔热壳体1中部，加压单元安装在隔热壳体1的一端；隔热壳体1采用封闭式结构，需要时将各密闭门打开，试验过程中将各密闭门关闭。隔热壳体1的腔壁内设有隔热板或隔热内衬，降低能源损耗。
密闭门包括上密闭门3、端部密闭门4和侧面密闭门5，上密闭门3、端部密闭门4和侧面密闭门5均可以单独开闭。
上密闭门3与天窗24匹配，天窗24用于吊装轮毂27。
端部密闭门4与端部开口25匹配，端部开口25用于加压单元的检修维护。
侧面密闭门5与侧窗26匹配，侧面密闭门5对称设置；侧窗26用于轮毂27的连接和检修维护。
制冷单元采用超低温冷冻机为核心的制冷部件，由压缩机、冷凝器、蒸发器、干燥过滤器、膨胀节流阀这五大部分串联而成，里面冲注适量冷媒（制冷剂），由电器（含控制器）根据环境的需求而控制压缩机运转而达到制冷传热的目的。制冷单元可以安装在隔热壳体的专用腔体内，也可以安装在隔热壳体的外侧。其具体参数如下：
最低温度（空载）：-120至-145℃；
回温温度控制范围：0至30℃；
电压：380 V，50Hz；
功率：10.1 kW；
制冷量：2500W；
制冷盘管表面积：1.2m2；
预冷时间：≤40min；
回温时间：≤4min；
再降温时间：≤6min；
噪声：≤73 dB；
制冷剂：环保混合型；
重量：320kg。
压缩机作为冷冻机的心脏，采用台湾汉中半封闭螺杆压缩机，半封闭设计，只有三个运动部件，具有零件数少、故障率低的特点 。
蒸发器（钛管式、316L不锈钢式）及冷凝器均按国家制冷行业材料使用指标制作，正负1%以内；
膨胀阀、过滤器、高低压表、电磁阀等冷冻元件均采用国际知名品牌，精密度高故障率低，使用寿命长。
采用电子温控器，能精确控制水温。
所有控制均设于冷冻机正面，只需按下开关，调至所需温度，便能自动操作，简便快捷。
装有压缩机过载保护、泵浦过载保护、高低压异常保护、水位缺少保护，防冻保护及电子时间延迟等安全保护装置，异常警报蜂鸣器及故障指示灯之警示系统，回路能自动切断，安全可靠。
轮胎承载单元可以在隔热壳体1内前后滑动，驱动单元带动轮胎承载单元的旋转部分转动，上述旋转部分为待实用轮胎与轮胎承载单元15结合（安装完成）部分，用来模拟轮胎与地面的受力状态。
加压单元的一端连接在轮胎承载单元上，具体为连接绳17连接在滑块16的端部。在试验过程中，可以调整加压单元以改变驱动单元与轮胎的接触压力，扩大可试验轮胎的规格型号，提高试验数据的精度。
隔热壳体1包括试验舱9、制冷舱8和加压单元舱13，加压单元舱13和制冷舱8分别位于试验舱9的两侧。
制冷舱8为开放式，其与试验舱之间设有隔热隔板，该隔热隔板上开有过管孔。过管孔为制冷单元提供热交换通路的安装空间。
制冷舱8也可以为密闭式，其与试验舱之间设有隔热隔板，该隔热隔板上开有过管孔。过管孔为制冷单元提供热交换通路的安装空间。
试验舱9的上端面和两侧面内分别安装有可开闭的上密闭门3和侧面密闭门5；加压单元舱的端面上安装有可开闭的端部密闭门4。上述密封门设有隔热玻璃层，方便观察。
隔热壳体1的上端面内安装有悬臂吊2，以减轻操作者的劳动强度。悬臂吊2的下端固定在隔热壳体1的上端，悬臂吊2的立柱可以360度旋转，悬臂吊2的上端具有可前后滑动的吊臂，该吊臂的前端设有设有可上下运动的吊头。
隔热壳体1的内侧顶部安装有轨道摄像机14，可以多角度的对轮胎进行观察，及时发现轮胎表面的异常，提高试验精度。
轨道摄像机14包括固定轨道19、巡轨器20、伸缩杆21、角度调节器22和高清摄像头23；固定轨道19安装在隔热壳体1的内侧顶壁上；巡轨器20安装在固定轨道19上，并可以沿固定轨道19运动；伸缩杆21安装在巡轨器20上，角度调节器22安装在伸缩杆21的下端，高清摄像头23安装在角度调节器22上。角度调节器22可以采用云台的安装方式，进一步提高高清摄像头23的可巡视角度。
轮胎承载单元包括轮毂27、长轴28、联轴器29、连接轴30、滑轨11和滑块16；长轴28和连接轴30之间通过联轴器29连接；滑轨11固定在隔热壳体1的内侧，滑块16安装在滑轨11上，连接轴30固定在滑块16上，长轴28安装在连接轴30上，轮毂27安装在长轴28上；轮毂27可以绕长轴28自由转动；轮毂27和长轴28通过高速轴承连接。
连接轴30上安装有振动传感器。免充气轮胎的疲劳损坏往往从局部内部结构开始，当其内部出现局部损坏时，高速旋转的轮胎会出现明显的振动，振动传感器可及时捕捉振动信号，进一步提高试验数据的精度。
加压单元包括压力调节缸12、连接绳17和定滑轮组18，压力调节缸12固定在隔热壳体1的内侧，连接绳17绕过定滑轮组18分别与滑块16和压力调节缸12连接。压力调节缸12可以采用气动缸或液压缸，为避免低温对压力调节缸的过大影响，将压力调节缸安装在与试验舱不同的舱室内。
压力调节缸12的收缩拉动连接绳17，连接绳17绕在定滑轮组18上后改变压力调节缸12的收缩方向，使轮胎承载单元紧压在驱动单元的驱动轮上。
固定轨道19的截面为工字形；巡轨器20包括步进电机、支架和驱动轮，驱动轮安装在支架内，步进电机固定在支架上，驱动轮与步进电机的输出轴连接，支架通过驱动轮倒扣在固定轨道19上。
固定轨道19为半椭圆形。
滑块16的上端安装有固定座31，连接轴30的一端通过螺栓固定在固定座31上。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.轮胎低温试验仪，其特征在于：包括隔热壳体、加压单元、轮胎承载单元、驱动单元和制冷单元；所述制冷单元安装隔热壳体上，轮胎承载单元安装在隔热壳体内，驱动单元安装在隔热壳体中部，加压单元安装在隔热壳体的一端；
所述轮胎承载单元可以在隔热壳体内前后滑动，驱动单元带动轮胎承载单元的旋转部分转动；所述加压单元的一端连接在轮胎承载单元上。
2.根据权利要求1所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述隔热壳体包括试验舱、制冷舱和加压单元舱，加压单元舱和制冷舱分别位于试验舱的两侧；所述制冷舱为开放式，其与试验舱之间设有隔热隔板，该隔热隔板上开有过管孔。
3.根据权利要求2所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述试验舱的上端面和两侧面内分别安装有可开闭的密封门；加压单元舱的端面上安装有可开闭的密封门。
4.根据权利要求1或2所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述隔热壳体的上端面内安装有悬臂吊，隔热壳体的内侧顶部安装有轨道摄像机。
5.根据权利要求1所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述驱动单元包括驱动辊组件、变频调速电机和控制器，所述驱动辊组件安装在隔热壳体内，驱动辊组可以自由转动；变频调速电机固定在隔热壳体的外侧，其输出轴连接在驱动辊组件上；控制器安装在隔热壳体的外侧。
6.根据权利要求1所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述轮胎承载单元包括轮毂、长轴、连接轴、滑轨和滑块；滑轨固定在隔热壳体的内侧，滑块安装在滑轨上，连接轴固定在滑块上，长轴安装在连接轴上，轮毂安装在长轴上；轮毂可以绕长轴自由转动；所述连接轴上安装有振动传感器。
7.根据权利要求6所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述加压单元包括压力调节缸、连接绳和定滑轮组，所述调节缸固定在隔热壳体上，连接绳绕过定滑轮组分别与滑块和压力调节缸连接。
8.根据权利要求4所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述轨道摄像机包括固定轨道、巡轨器、伸缩杆、角度调节器和高清摄像头；所述固定轨道安装在隔热壳体的内侧顶壁上；巡轨器安装在固定轨道上，并可以沿固定轨道运动；伸缩杆安装在巡轨器上，角度调节器安装在伸缩杆的下端，高清摄像头安装在角度调节器上。
9.根据权利要求8所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述固定轨道的截面为工字形；巡轨器包括步进电机、支架和驱动轮，所述驱动轮安装在支架内，步进电机固定在支架上，驱动轮与步进电机的输出轴连接，支架通过驱动轮倒扣在固定轨道上。
10.根据权利要求8或9所述的轮胎低温试验仪，其特征在于：所述固定轨道为半椭圆形。
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2019
- 2019-02-15 CN CN201910118171.7A patent/CN109596368A/zh active Pending
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