CN113514345A - 一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮胎橡胶测试技术领域，具体涉及一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备。包括外部支架、设置在所述外部支架顶部的旋转模块、设置在所述外部支架底部的进给模块、设置在所述旋转模块底部的上隔热板、设置在所述上隔热板底部的上夹持模块、设置在所述进给模块顶部的下隔热板、设置在所述下隔热板顶部的加热与冷却模块、设置在所述加热与冷却模块顶部的下夹持模块。本发明具有同时检测轮胎带束层间胶硫化过程特性和运动特性的功能，在试样制备过程中可通过温度传感器与拉扭复合传感器检测的数据来分析轮胎带束层间胶硫化过程的物料特性，并利用旋转模块与进给模块的动作模拟成品轮胎在实际工况下的撕裂疲劳，以此来分析其运动特性。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎橡胶测试技术领域，具体涉及一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备。
背景技术
随着橡胶材料的广泛使用，对其不同物性的测试试验设备也应运而生，当前对橡胶的基础检测多集中于橡胶外观检测、成分检测、塑性检测等。
轮胎作为橡胶材料重要使用对象，对其研究也较为广泛，为更好地研制更高性能的轮胎，深入了解轮胎制造过程和轮胎成品使用过程中带束层间胶的特性是必然的趋势。目前针对轮胎带束层间胶硫化过程特性或运动特性检测的设备少之又少，而同时具备两者检测能力的设备更是没有。
究其原因主要有：①轮胎硫化工程几乎在一封闭环境下进行，很难对一完整胎坯测试其带束层间胶的应力应变特性，又加之带束层间胶厚度在毫米级别，测试设备更不易加持；②在静态下可直接检测成品轮胎带束层间胶的应力应变特性，但试验手段复杂，效率低；动态下的检测几乎不可实现。
例如，公开号CN109580377A的中国专利公开的一种橡胶拉伸试验台及橡胶疲劳试验方法，虽然可以实现对橡胶的单轴拉伸的试验测试，却不能表征轮胎带束层与橡胶间的作用，无法解决上述问题。
因此，本发明一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，以解决现有技术存在的不足。
发明内容
本发明提供了一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其目的在于实现或共同实现对轮胎带束层间胶硫化过程特性和运动特性的试验，以梳理轮胎硫化过程中的带束层间胶硫化特性机理，辅助完善硫化工艺，同时模拟带束层间胶在运动过程时的剪切撕裂工况，测试其撕裂疲劳特性，为轮胎设计提供更好地试验数据支持，保证轮胎设计优化的高效性，指导轮胎设计优化和应用。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，包括包括外部支架、设置在所述外部支架顶部的可检测试样应力变化的旋转模块、设置在所述外部支架底部的进给模块、设置在所述旋转模块底部的上隔热板、设置在所述上隔热板底部的上夹持模块、设置在所述进给模块顶部的下隔热板、设置在所述下隔热板顶部的加热与冷却模块、设置在所述加热与冷却模块顶部的可检测温度的下夹持模块。
进一步，所述外部支架包括上支撑一板、上支撑二板、下支撑板、支撑腿。
进一步，所述旋转模块包括伺服电机、上联轴器、拉扭复合传感器、下联轴器、上固定半板、上异形定位轴、轴承。
进一步，所述进给模块包括液压缸、进给联轴器、下固定半板、下异形定位轴、定向导柱、定向导套。
进一步，所述加热与冷却模块包括电加热硫化与冷却板、电加热正负极线、冷却水管道。
进一步，所述上夹持模块包括带有温度传感器的上试样工装固定板、上试样工装、固定螺杆。
进一步，所述下夹持模块包括下试样工装固定板、下试样工装、固定螺杆。
进一步，所述上试样工装固定板、下试样工装固定板在相对面上均设置有半圆环形的试样工装槽，所述试样工装槽底部设置有固定螺纹孔Ⅰ。
进一步，所述上试样工装、下试样工装均与所述试样工装槽相配，所述上试样工装、下试样工装均在与所述试样工装槽底部相接触的面上设置有与所述固定螺纹孔Ⅰ相配的固定螺纹孔Ⅱ。
进一步，还包括中控系统，所述中控系统包括显示屏、输入按钮。
本发明所达到的有益效果为：
本发明公开的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备具有同时检测轮胎带束层间胶硫化过程特性和运动特性的功能，在试样的制备过程中可通过温度传感器与拉扭复合传感器检测的数据来分析轮胎带束层间胶硫化过程的物料特性，并且利用旋转模块与进给模块的动作模拟成品轮胎在实际工况下的撕裂疲劳，以此来分析其运动特性。
整个过程可以梳理轮胎硫化过程中的层间胶硫化特性机理，辅助完善硫化工艺的设计与制定，并且可以为轮胎设计提供更有效、更权威的数据支持，指导轮胎设计优化和应用，保证所生产轮胎的性能。本发明对提高轮胎硫化工艺水平和轮胎成品性能具有重大意义，值得大范围推广。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的硫化合模定位示意图。
图3是本发明的进给模块立体结构示意图。
图4是本发明的旋转系统的部分组合俯视图。
图5是图4中的A-A剖面示意图。
图6是本发明的上试样工装固定板立体结构示意图。
图7是本发明的电加热硫化与冷却板立体结构示意图。
图8是本发明的试样工装与试样组合立体结构示意图。
图中，1、外部支架；2、旋转模块；3、加热与冷却模块；4、进给模块；5、中控系统；6、上试样工装；7、下试样工装；8、上试样工装固定板；9、下试样工装固定板；10、试样工装槽；11、试样；101、上支撑一板；102、上支撑二板；103、下支撑板；104、支撑腿；201、伺服电机；202、拉扭复合传感器；203、上联轴器；204、下联轴器；205、上固定半板；206、上异形定位轴；207、轴承；208、旋转轴；301、电加热硫化与冷却板；3001、板主体；3002、前凸起部分；3003、后凸起部分；302、电加热正负极线；303、冷却水管道；304、温度传感器；305、上隔热板；306、下隔热板；401、液压缸；402、下固定半板；403、下异形定位轴；404、进给联轴器；405、定向导柱；406、定向导套；501、固定螺纹孔Ⅰ。
具体实施方式
为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
本发明的目的在于设计一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备来实现或共同实现对轮胎带束层间胶硫化过程特性和运动特性的试验，以梳理轮胎硫化过程中的层间胶硫化特性机理，辅助完善硫化工艺，同时模拟带束层间胶在运动过程时的剪切撕裂工况，测试其撕裂疲劳特性，为轮胎设计提供更好地试验数据支持，保证轮胎设计优化的高效性，指导轮胎设计优化和应用。
如图1～8所示，本发明提供了一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，包括外部支架1、设置在所述外部支架1顶部的可检测试样应力变化的旋转模块2、设置在所述外部支架1底部的进给模块4、设置在所述旋转模块2底部的上隔热板305、设置在所述上隔热板305底部的上夹持模块、设置在所述进给模块4顶部的下隔热板306、设置在所述下隔热板306顶部的加热与冷却模块3、设置在所述加热与冷却模块3顶部的可检测温度的下夹持模块。
试样11被夹持在所述上夹持模块与下夹持模块之间，所述旋转模块2可以给所述试样11一个旋转扭矩，此外所述旋转模块2可对所述试样11的应力变化进行检测。所述进给模块4可以给所述试样11一个上下方向的压力，所述加热与冷却模块3可对所述试样11进行加热或冷却。因此所述试样11可在旋转模块2、进给模块4、加热与冷却模块3的配合下进行轮胎带束层间胶硫化过程特性和运动特性的试验。
所述外部支架1用来支撑、固定、保护本发明的其他模块，所述外部支架1包括中心处设置有开孔的上支撑一板101、平行且保持一定距离设置在所述上支撑一板101下方的中心处设置有开孔的上支撑二板102、平行且保持一定距离设置在所述上支撑二板102下方的中心处设置有开孔的下支撑板103、支撑腿104。所述支撑腿104的数量为四个，所述支撑腿104围成一个立方体空间，所述上支撑一板101、上支撑二板102、下支撑板103设置在所述支撑腿104上。
所述旋转模块2可以给所述试样11一个旋转扭矩，也可以用来测量所述试样11的应力变化。具体的，所述旋转模块2包括伺服电机201、上联轴器203、拉扭复合传感器202、下联轴器204、上固定半板205、上异形定位轴206、轴承207。所述轴承207过盈配合的设置在所述上支撑二板102的开孔内，所述伺服电机201通过螺钉或螺栓固定在所述外部支架1的上支撑一板101的上表面正中央，所述伺服电机201的旋转轴208穿过所述上支撑一板101的开孔，所述伺服电机201的旋转轴208穿过所述轴承207，并与所述轴承207过盈配合。
所述旋转轴208的端部固定连接所述上联轴器203，所述上联轴器203的另一端连接拉扭复合传感器202的一端，所述拉扭复合传感器202的另一端与所述下联轴器204相连接，所述下联轴器204另一端与所述上异形定位轴206相连。
所述上异形定位轴206的另一端伸入到所述上隔热板305内部，所述上异形定位轴206上设置有环形安装槽，两块上固定半板205卡入所述环形安装槽内，并通过螺钉、螺母配合将所述上异形定位轴206、上固定半板205、上隔热板305固定连接在一起。所述上隔热板305为一圆形板，其下表面为同直径的上试样工装固定板8，在所述上隔热板305与所述上试样工装固定板8上开设均布的同心的六个螺纹孔，由长颈螺钉和螺母将所述上隔热板305与上试样工装固定板8进行固定。
在所述伺服电机201的带动下，所述上试样工装固定板8将同步旋转，进而向试样11施加一个旋转扭矩。此外，本模块设置有所述拉扭复合传感器202，因此试样11在进行胶硫化过程特性和运动特性试验时，本发明可以准确的检测到试样11的应力变化。
所述进给模块4主要是向所述试样11施加一个垂直力，即可以给所述试样11一个上下方向的压力。所述进给模块4包括液压缸401、进给联轴器404、下固定半板402、下异形定位轴403、定向导柱405、定向导套406。所述液压缸401设置在所述下支撑板103的下表面，所述液压缸401的伸缩轴穿过所述下支撑板103上的开孔并通过所述进给联轴器404与所述下异形定位轴403相连。所述下异形定位轴403伸入到所述下隔热板306内部，所述下异形定位轴403上设置有环形安装槽，两块下固定半板402卡入所述环形安装槽内，并通过螺钉、螺母配合将所述下异形定位轴403、下固定半板402、下隔热板306固定连接在一起。
所述下隔热板306的上表面为加热与冷却模块3，所述加热与冷却模块3主要是为了对试样进行加热或冷却，以模拟硫化环境。所述加热与冷却模块3包括电加热硫化与冷却板301、电加热正负极线302、冷却水管道303。所述电加热硫化与冷却板301设置在所述下隔热板306的上表面，所述电加热硫化与冷却板301的上表面为下试样工装固定板9。所述下隔热板306、电加热硫化与冷却板301、下试样工装固定板9上开设均布同心的六个螺纹孔，并由长颈螺钉和螺母对其固定。
进一步的，所述电加热硫化与冷却板301包括板主体3001、前凸起部分3002、后凸起部分3003。所述后凸起部分3003设置有导向孔，所述导向孔内设置有定向导套406。所述上支撑二板102与所述下支撑板103之间设置有定向导柱405，所述定向导柱405穿过所述定向导套406，所述定向导套406与所述定向导柱405间隙配合，以保证进给模块4的垂向移动。所述电加热硫化与冷却板301的上半部分内设置有用来加热的电加热正负极线302，所述电加热硫化与冷却板301的下半部分内设置有用来冷却的冷却水管道303，两者互不干扰。
所述上夹持模块、下夹持模块是用来夹持试样11的，以保证在试验过程中试样11不会移动，以便于获取到更精准的试验数据。所述上夹持模块包括上试样工装固定板8、上试样工装6、固定螺杆。所述下夹持模块包括下试样工装固定板9、下试样工装7、温度传感器304、固定螺杆。
所述上试样工装固定板8、下试样工装固定板9在相对面上均设置有半圆环形的试样工装槽10，所述试样工装槽10底部设置有固定螺纹孔Ⅰ501。优选的，所述试样工装槽10的数量为六个。所述试样工装槽10为一半圆环形槽用于安放上试样工装6、下试样工装7。所述上试样工装6、下试样工装7均为一半圆环形块，所述上试样工装6、下试样工装7均在与所述试样工装槽10底部相接触的面上设置有与所述固定螺纹孔Ⅰ501相配的固定螺纹孔Ⅱ，所述固定螺纹孔Ⅰ501与所述固定螺纹孔Ⅱ同轴心。通过所述固定螺杆分别将上试样工装6、下试样工装7固定安装在上试样工装固定板8、下试样工装固定板9上的试样工装槽10内。所述下试样工装固定板9在其圆周表面上设置有六个温度传感器304用于检测所述下试样工装固定板9的温度，进而获取试样11的温度。其中，所述试样11的形状与所述上试样工装6、下试样工装7的表面形状相同。
进一步，本发明还包括中控系统5，所述的中控系统5包括显示器和输入按钮，用于操控旋转模块2、加热与冷却模块3、进给模块4的动作。
本发明在实际工作过程中，首先将试样11依次贴紧在每一个下试样工装7上，待旋转模块2将上试样工装6的侧表面与下试样工装7的侧表面旋转到对齐的时候，进给模块4开始向上动作，使试样11的上表面正好接触到所述上试样工装6的下表面。此时通过中控系统5控制电加热硫化与冷却板301中的电加热正负极线302开始进行硫化加热，通过内置在所述下试样工装固定板9内的温度传感器304检测温度变化，同时利用拉扭复合传感器202检测试样11在硫化过程中的应力变化，以此来更好地研究整个硫化过程特性。
当试样11硫化完成后可直接进行撕裂疲劳试验，为降低硫化高温对结果产生的影响，因此在硫化结束后由中控系统5开启冷却水管道303的开关进行冷却，以此来降低电加热硫化与冷却板301的温度。撕裂疲劳试验是通过中控系统5联合控制进给模块4和旋转模块2的动作来模拟轮胎运行过程中带束层间胶的受力情况，进给模块4的动作主要为由液压缸401带动下隔热板306、电加热硫化与冷却板301、下试样工装固定板9进行上下垂直在-10至10mm距离内的往复运动。旋转模块2通过伺服电机201的转动带动上隔热板305、上试样工装固定板8进行平面内的-20°至20°范围内的旋转运动。通过所述旋转模块2中的拉扭复合传感器202来检测该旋转过程的应力变化，最终将测验结果反馈到中控系统5并从显示器上显示结果。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：包括外部支架(1)、设置在所述外部支架(1)顶部的可检测试样(11)应力变化的旋转模块(2)、设置在所述外部支架(1)底部的进给模块(4)、设置在所述旋转模块(2)底部的上隔热板(305)、设置在所述上隔热板(305)底部的上夹持模块、设置在所述进给模块(4)顶部的下隔热板(306)、设置在所述下隔热板(306)顶部的加热与冷却模块(3)、设置在所述加热与冷却模块(3)顶部的可检测温度的下夹持模块。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：所述外部支架(1)包括上支撑一板(101)、上支撑二板(102)、下支撑板(103)、支撑腿(104)。
3.根据权利要求1所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：所述旋转模块(2)包括伺服电机(201)、上联轴器(203)、拉扭复合传感器(202)、下联轴器(204)、上固定半板(205)、上异形定位轴(206)、轴承(207)。
4.根据权利要求1所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：所述进给模块(4)包括液压缸(401)、进给联轴器(404)、下固定半板(402)、下异形定位轴(403)、定向导柱(405)、定向导套(406)。
5.根据权利要求1所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：所述加热与冷却模块(3)包括电加热硫化与冷却板(301)、电加热正负极线(302)、冷却水管道(303)。
6.根据权利要求1所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：所述上夹持模块包括上试样工装固定板(8)、上试样工装(6)、固定螺杆。
7.根据权利要求6所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：所述下夹持模块包括带有温度传感器(304)的下试样工装固定板(9)、下试样工装(7)、固定螺杆。
8.根据权利要求7所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：所述上试样工装固定板(8)、下试样工装固定板(9)在相对面上均设置有半圆环形的试样工装槽(10)，所述试样工装槽(10)底部设置有固定螺纹孔Ⅰ(501)。
9.根据权利要求8所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：所述上试样工装(6)、下试样工装(7)均与所述试样工装槽(10)相配，所述上试样工装(6)、下试样工装(7)均在与所述试样工装槽(10)底部相接触的面上设置有与所述固定螺纹孔Ⅰ(501)相配的固定螺纹孔Ⅱ。
10.根据权利要求1～9任一所述的一种橡胶硫化过程特性检测与撕裂疲劳试验设备，其特征在于：还包括中控系统(5)，所述中控系统(5)包括显示屏、输入按钮。
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2021
- 2021-06-29 CN CN202110731966.2A patent/CN113514345A/zh active Pending
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