CN114018742A - 一种橡胶磨耗测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于橡胶磨耗测试技术领域，涉及一种橡胶磨耗测试装置，与环境箱控制系统、摩擦室控制系统和远程操控系统配合使用，模拟恒速磨耗、差速磨耗、滚动磨耗和滑动磨耗，张紧力和加载力均为电动调节，能够独立或组合操控偏角摩擦和倾角摩擦，模拟轮胎的不同偏角摩擦和倾角摩擦情况下的摩擦状态，以及在变角度的情况下的组合摩擦状态，实现胶轮的内温度控制，实时调整环境温度、湿度与高湿滑指标，快速更换摩擦带，实现不同介质工况下的均一摩擦，单一变量情况下的摩擦和在驱动方式、驱动速度、加载力、偏角值、倾角值、环境温度、环境湿度和摩擦介质之中任意参数在时间轴上的单一参数变化磨耗与组合式参数变化磨耗，探究轮胎的磨耗过程。

Description

一种橡胶磨耗测试装置

技术领域:

本发明属于橡胶磨耗测试技术领域，具体涉及一种橡胶磨耗测试装置，满足轮胎在多工况下的磨耗测试要求，为高性能轮胎的开发提供技术支持。

背景技术：

轮胎在不同的工况下具有不同的磨耗值，基于轮胎磨耗机理的研究，不同磨耗试验机采用的测试方式也不同。在现有技术中，阿克隆磨耗试验机采用薄层橡胶贴到圆柱面与圆柱砂轮产生的磨耗，DIN磨耗试验机采用硫化橡胶圆柱与非线性的旋转砂纸上摩擦，二者近似为圆与圆、面与圆弧的摩擦，与实际轮胎的行驶工况存在差别。目前也没有相关专利产品能够实现圆与平面的磨耗过程。例如，中国专利201710824780.5公开的一种橡胶磨耗试验机，采用立式结构，主要部分包括机座、机箱、传热转毂、砂带与带轮、摩擦砧、机轴系统与机台系统、温度控制部分及相应配套设备，配套设备包括老化测试系统、机箱内部干燥装置、制动系统、控制面板、振打装置、减震装置、电路及温控总成；其中，传热转毂包括内表面有锯齿状凸起的胶轮试样、固定端胶轮试样夹持片、活动端胶轮试样夹持片、外表面有锯齿状凸起且与胶轮试样相配合的固定垫、活动端传热转毂夹持装置固定把手、固定端传热转毂夹持装置固定把手、活动端传热转毂部位轴承、固定端传热转毂部位轴承、限位杆和带小腔室支管，传热转毂以胶轮试样为中心两侧分别为固定端和活动端，传热转毂中心以胶轮试样和固定垫为中心两侧对称，由中心向外依次为固定端胶轮试样夹持片、活动端胶轮试样夹持片、固定端把手固定管、活动端把手固定管、固定端传热转毂固定架、活动端传热转毂固定架和固定端传热转毂夹持装置固定把手、活动端传热转毂夹持装置固定把手，固定端传热转毂夹持装置固定把手一部分穿过固定端传热转毂固定架后和固定端把手固定管相配合，固定端把手固定管再与固定端胶轮试样夹持片相连接，固定端胶轮试样夹持片与固定端传热转毂固定架之间有固定端传热转毂部位轴承相配合；活动端传热转毂夹持装置固定把手在活动端传热转毂固定架内侧部分固定有限位杆与活动端传热转毂固定架上轴孔配合，活动端传热转毂夹持装置固定把手与活动端把手固定管相配合，活动端把手固定管外部有螺纹与活动端胶轮试样夹持片相配合，之后再通过活动端传热转毂部位轴承与活动端传热转毂固定架相配合；活动端传热转毂固定架内开有与带气道的活动端传热转毂夹持装置固定把手上的限位杆相配合的传热转毂定位孔，定位孔一侧开有作为限位杆运动轨道的圆弧状凹槽，凹槽从定位孔到圆弧末尾，凹槽的深度不断减小，直到圆弧终点，凹槽消失；活动端传热转毂固定架内的气道为带小腔室支管，小腔室将活动端传热转毂夹持装置固定把手的气孔包在腔内，使活动端传热转毂夹持装置固定把手内部气道与小腔室连通，同时在抽拉活动端传热转毂固定把手时，活动端传热转毂固定把手上的气孔始终位于小腔室内；摩擦砧为一滚轮通过滚轮轴与U型滚轮固定架连接，U型滚轮固定架与滚轮固定壳之间固定有滚轮摩擦砧压力传感器，滚轮固定壳与滚轮轴经由滑轨相连，使滚轮固定壳内滚轮和U型滚轮固定架可小范围滑动，使摩擦砧压力传感器能够测量到滚轮上受到的压力；摩擦砧与砂带的接触的接触面为一纯平面，摩擦砧摩擦面镀有起到减小摩擦系数和增加强度功能的镀层，正对胶轮试样的镀层下整合有薄片压力传感器；机轴系统包括机轴步进电机、磨耗机最顶部盖板、机轴蜗杆、机轴蜗轮、机轴固定框架、圆锥滚子轴承、轴套、套管和内轴，机轴内轴与外部套管通过圆锥滚子轴承相配合，通过机轴步进电机经由机轴蜗轮和机轴蜗杆将扭矩输出给内轴，内轴带动所连接的齿轮箱绕机轴中心线旋转；机台系统包括丝杆、机台和齿轮箱，齿轮箱通过丝杆与机台连接，机台上设置有四个丝杆螺母与齿轮箱通出的丝杆相配合；负载通过机台系统将固定于机台上的传热转毂推向砂带方向，使胶轮试样、砂带和摩擦砧三者之间产生挤压；齿轮箱内部包括四个丝杆蜗轮、两个齿轮箱蜗杆、机台步进电机、一个齿轮箱箱壁轴承座、机台步进电机输出轴，齿轮箱内部设置有机台步进电机输出轴和四根丝杆，机台步进电机输出轴和四根丝杆上根据需要设置有丝杆涡轮和齿轮箱蜗杆并由齿轮箱外侧机台步进电机与机台步进电机输出轴相连，将机台步进电机的扭矩经过齿轮箱内部结构通过四根丝杆输出到齿轮箱外；机台步进电机输出轴上设置有两个齿轮箱蜗杆，两齿轮箱蜗杆分别与两个丝杆涡轮相配合，四个丝杆涡轮固定于四根丝杆上，四根丝杆与机轴与齿轮箱连接壁板相垂直；通过齿轮箱将机台步进电机扭矩均分到四根丝杆上；温度控制部分分为两个循环，内循环和外循环，内外循环共用一个加热制冷模块，加热制冷模块中的加热主体为电热丝，加热制冷模块中的制冷主体为压缩机与蒸发器，电热丝与蒸发器分别安置于两个空腔内，并且两空腔内部安置有温度传感器，两循环分别具有独立的进出气支管、进出气阀门和鼓风系统，加热制冷模块的内循环制热进气支管和内循环制冷进气支管相汇合成为内循环进气管；内循环导气管与传热转毂内部空腔相连通，形成一个循环通路，通过改变由温控总成经内循环气道通向传热转毂内部空腔的气流温度来由内部改变胶轮试样的表面温度；内循环控温逻辑是：实验开始时，输入实验所需温度，加热制冷模块电热丝与蒸发器开始工作，加热制冷模块经由制热腔内部温度传感器传输制热腔内部的温度给温控总成微处理器，处理器处理信号决定电热丝电流大小，使制热腔保持在一个高于设定温度的温度并保持恒定；加热制冷模块使制冷腔内蒸发器持续工作，使制冷腔内温度保持在蒸发器制造的最低温度；当胶轮表面温度低于所设定温度时，制热腔鼓风装置、内循环制热进气支管阀门和内循环制热出气支管阀门开启，内循环制冷出气支管阀门和内循环制冷进气支管阀门关闭，热气流经导气管进入传热转毂内部并在传热转毂和制热腔之间循环，加热胶轮试样；当胶轮试样表面温度超过设定温度一定温度时，机箱内胶轮试样温度传感器传信号给微处理器，微处理器下达指令使制热腔鼓风装置停止工作，使加热腔和传热转毂空腔内热气流循环停止循环，使胶轮试样自然冷却，当温度低于设定温度一定温度时，机箱内胶轮试样温度传感器传信号给微处理器，微处理器下达指令使制热腔鼓风装置开始工作，使制热腔和传热转毂空腔内热气流循环开始循环，使胶轮试样升温；两个过程循环进行，使胶轮试样表面温度稳定在设定温度附近的温度区间；外循环控温逻辑与内循环控温逻辑相似，内循环所设定的胶轮试样表面的温度在外循环控温逻辑中改为实验所需胶轮试样所需的外部环境试验温度；相应的配套设备是在机箱内固定老化装置紫外线灯，保证让紫外线良好照射到胶轮试样外表面；在温控总成外循环气流流入机箱的输气管处整合臭氧发生装置，随着外循环的气流循环，臭氧弥漫在机箱内；在砂带轮背板上固定砂带振打器，振打击锤以180到220次每分钟的频率击打砂带背面；制动装置采用电磁制动器或液压制动器。其张紧轮较远，摩擦带在两张紧轮中间高速摩擦时，产生的振动以及加载过大的压力时，内张力变化，存在摩擦平面跳动问题，达不到完全的平面副摩擦。因此，研发设计一种橡胶磨耗测试装置，以模拟真实的轮胎工况，实现圆与平面的磨耗。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种橡胶磨耗测试装置，使摩擦面始终呈现平面状态，模拟轮胎的多种工况。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种的橡胶磨耗测试装置的主体结构包括恒温恒湿箱、摩擦室、失重称、安装板、一号减速器、加压机、一号伺服电机、同步带齿轮、齿轮、旋转轴、二号伺服电机、二号减速器、胶轮驱动安装板、锥齿轮箱、主动锥齿轮、从动锥齿轮、三号减速器、胶轮固定轴、导电滑环、加热套、胶轮、摩擦带固定板、张紧器、平衡器、四号减速器、下立板、驱动轮、上立板、铺平机构和摩擦带；恒温恒湿箱与摩擦室连接，摩擦室的顶部设置有失重称，摩擦室的内部设置有安装板，安装板的下表面上设置有一号减速器和加压机，一号减速器的一端与一号伺服电机连接，另一端与安装板的上表面上设置的同步带齿轮连接，同步带齿轮与齿轮连接，齿轮与旋转轴连接，齿轮盘上设置有二号伺服电机，二号伺服电机与二号减速器连接，二号减速器与胶轮驱动安装板连接，胶轮驱动安装板上设置有锥齿轮箱，锥齿轮箱内设置有相互啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮与三号减速器连接，从动锥齿轮与胶轮固定轴连接，胶轮固定轴的一端设置有导电滑环，另一端设置有加热套，加热套的外侧套设有胶轮，加压机与摩擦带固定板连接，摩擦带固定板上设置有张紧器、平衡器、四号减速器和下立板，四号减速器与驱动轮连接，下立板与上立板连接，上立板与平衡器连接，上立板的一端设置有铺平机构，摩擦带穿设在张紧器、平衡器、驱动轮和铺平机构之间。

本发明涉及的恒温恒湿箱通过管道与位于基座上的摩擦室连接，摩擦室的侧面具有可开启的箱门，安装板的下表面上还设置有回收箱，同步带齿轮通过同步带与齿轮连接，齿轮通过齿轮盘与设置在安装板上表面上的旋转轴连接，二号伺服电机通过同步带传动副与二号减速器连接，胶轮通过螺母固定，胶轮与螺母之间设置有隔热垫，下立板通过支撑板与上立板连接，上立板通过连接板与平衡器连接；加压机与摩擦带固定板连接；齿轮盘上还设置有雾化喷头，雾化喷头位于胶轮的上方。

本发明涉及的铺平机构的主体结构包括平面固定支架、平面固定支架端部设置的上平面张紧辊和下平面张紧辊、以及上平面张紧辊与下平面张紧辊之间设置的摩擦带辅助支撑。

本发明涉及的箱门为钣金门；一号减速器为直角伺服减速器；二号伺服电机为伺服减速机；二号减速器为蜗杆减速器；主动锥齿轮和从动锥齿轮均为锥齿轮副；加热套为电加热铜套；胶轮的线速度为0～1m/s，相对于225/50/R17型轮胎，能够实现25km/h的速度磨耗，胶轮的偏角为-45～+45°，倾角为-10～+10°，胶轮的尺寸与225/50/R17型轮胎的尺寸成比例，外径为90mm，宽度为30mm；螺母为快拆式螺母；摩擦带的线速度为0～4m/s，对于225/50/R17的轮胎，能够等比实现80km/h的速度磨耗，摩擦带的规格包括粒径规格，材质规格和表面附着层规格，优选40号摩擦带。

本发明涉及的胶轮与摩擦带之间的摩擦面为始终平面状态，通过扩大和缩小上平面张紧辊与下平面张紧辊之间的间隙，调节平面的大小，加载力过大时，摩擦带辅助支撑支撑并维持平面。

本发明涉及的一种的橡胶磨耗测试装置使用时，将恒温恒湿箱与环境箱控制系统，将摩擦室与摩擦室控制系统，再将环境箱控制系统和摩擦室控制系统分别与远程操控系统连接，具有3种动力分配方式：第一种为胶轮驱动、摩擦带从动，胶轮由三号减速器驱动，摩擦带与四号减速器脱开，实现被动转动；第二种为胶轮从动、摩擦带驱动，摩擦带由四号减速器驱动，胶轮与三号减速器脱开，实现被动转动；第三种为胶轮和摩擦带均驱动，胶轮由三号减速器驱动，摩擦带由四号减速器驱动，实现恒速磨耗、差速磨耗、滚动磨耗和滑动磨耗；

能够实现张紧力和加载力的电动调节，张紧力为摩擦带的内力，用于保证摩擦平面的一致性，防止摩擦带受到压力产生变形，加载力是指胶轮与摩擦带之间的恒压力，长时间处于工作状态，摩擦带会产生伸缩变形，电动调节始终保证其内部的张紧力，在远程操控系统输入加载力函数，能够在整个磨耗过程中，实现变载磨耗，模拟轮胎在不同加载下的磨耗状态；

能够独立或组合操控偏角摩擦和倾角摩擦，模拟轮胎的不同偏角摩擦和倾角摩擦情况下的摩擦状态，以及在变角度的情况下的组合摩擦状态；

能够实现胶轮的内温控制，采用加热套加热胶轮的金属太阳轮，加热温度为室温～300℃，通过热传导方式加热橡胶轮，使得橡胶轮的受热更加均匀，以更好的模拟轮胎在不同温度下的磨耗状态；

能够实时调整环境温度(5～60℃)、湿度(5～90％)与高湿滑指标，模拟轮胎在不同环境下的磨耗状态，通过测试研究分析外部摩擦环境变化对磨耗的影响；

能够实现摩擦带的快速更换，通过更换不同规格的摩擦带，或在摩擦带表面进行包括粘贴和喷涂不同附着层的处理，模拟轮胎在不同路面的磨耗；

能够实现不同介质工况下的均一摩擦，通过失重称，在摩擦过程中添加不同规格的摩擦介质或隔离剂等物质，模拟不同介质下的摩擦；

能够实现单一变量情况下的摩擦和在驱动方式、驱动速度、加载力、偏角值、倾角值、环境温度、环境湿度和摩擦介质之中任意参数在时间轴上的单一参数变化磨耗与组合式参数变化磨耗，探究轮胎的磨耗过程。

本发明与现有技术相比，与环境箱控制系统、摩擦室控制系统和远程操控系统配合使用，具有3种动力分配方式：第一种为胶轮驱动、摩擦带从动，第二种为胶轮从动、摩擦带驱动，第三种为胶轮和摩擦带均驱动，模拟恒速磨耗、差速磨耗、滚动磨耗和滑动磨耗，张紧力和加载力均为电动调节，能够独立或组合操控偏角摩擦和倾角摩擦，模拟轮胎的不同偏角摩擦和倾角摩擦情况下的摩擦状态，以及在变角度的情况下的组合摩擦状态，实现胶轮的内温度控制，实时调整环境温度、湿度与高湿滑指标，快速更换摩擦带，实现不同介质工况下的均一摩擦，单一变量情况下的摩擦和在驱动方式、驱动速度、加载力、偏角值、倾角值、环境温度、环境湿度和摩擦介质之中任意参数在时间轴上的单一参数变化磨耗与组合式参数变化磨耗，探究轮胎的磨耗过程；其测试稳定、自动化程度高，能够实现智能化监控和记录分析。

附图说明：

图1为本发明背景技术涉及的阿克隆磨耗实验机的磨耗原理示意图。

图2为本发明的主体结构原理示意图。

图3为本发明涉及的摩擦室的内部结构的俯视图。

图4为本发明涉及的摩擦室的内部结构的主视图。

图5为本发明涉及的摩擦室的内部结构的立体图。

图6为本发明的局部结构原理示意图。

图7为本发明涉及的胶轮的主体结构原理示意图。

图8为本发明涉及的三板式硫化模具的主体结构原理示意图。

图9为本发明涉及的压平机构的主体结构原理示意图。

图10为本发明的磨耗原理示意图。

图11为本发明的使用状态示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图进一步说明本发明。

实施例1：

本实施例涉及的一种的橡胶磨耗测试装置的主体结构包括恒温恒湿箱1、管道2、基座3、摩擦室4、箱门5、失重称6、安装板7、一号减速器8、回收箱9、加压机10、一号伺服电机11、同步带齿轮12、同步带13、齿轮14、齿轮盘15、旋转轴16、二号伺服电机17、同步带传动副18、二号减速器19、胶轮驱动安装板20、锥齿轮箱21、主动锥齿轮22、从动锥齿轮23、三号减速器24、胶轮固定轴25、导电滑环26、加热套27、胶轮28、螺母29、隔热垫30、摩擦带固定板31、张紧器32、平衡器33、四号减速器34、下立板35、驱动轮36、支撑板37、上立板38、连接板39、铺平机构40、摩擦带41和雾化喷头42；恒温恒湿箱1通过管道2与位于基座3上的摩擦室4连接，摩擦室4的侧面具有可开启的箱门5，摩擦室4的顶部设置有失重称6，摩擦室4的内部设置有安装板7，安装板7的下表面上设置有一号减速器8、回收箱9和加压机10，一号减速器8的一端与一号伺服电机11连接，另一端与安装板7的上表面上设置的同步带齿轮12连接，同步带齿轮12通过同步带13与齿轮14连接，齿轮14通过齿轮盘15与设置在安装板7上表面上的旋转轴16连接，齿轮盘16上设置有二号伺服电机17，二号伺服电机17通过同步带传动副18与二号减速器19连接，二号减速器19与胶轮驱动安装板20连接，胶轮驱动安装板20上设置有锥齿轮箱21，锥齿轮箱21内设置有相互啮合的主动锥齿轮22和从动锥齿轮23，主动锥齿轮22与三号减速器24连接，从动锥齿轮23与胶轮固定轴25连接，胶轮固定轴25的一端设置有导电滑环26，另一端设置有加热套27，加热套27的外侧套设有胶轮28，胶轮28通过螺母29固定，胶轮28与螺母29之间设置有隔热垫30，加压机10与安装板7上表面上设置的摩擦带固定板31连接，摩擦带固定板31上设置有张紧器32、平衡器33、四号减速器34和下立板35，四号减速器34与驱动轮36连接，下立板35通过支撑板37与上立板38连接，上立板38通过连接板39与平衡器33连接，上立板38的一端设置有铺平机构40，摩擦带41穿设在张紧器32、平衡器33、驱动轮35和铺平机构40之间；加压机10与摩擦带固定板31连接；齿轮盘16上还设置有雾化喷头42，雾化喷头42位于胶轮28的上方。

本实施例涉及的胶轮28的主体结构包括内圈的可循环使用的金属太阳轮281和外圈的橡胶轮282，由三板式硫化模具一体成型，三板式硫化模具为一模多腔结构，包括中间的中模板283、上方的上模板284和下方的下模板285。

本实施例涉及的铺平机构40的主体结构包括平面固定支架401、平面固定支架401端部设置的上平面张紧辊402和下平面张紧辊403、以及上平面张紧辊402与下平面张紧辊403之间设置的摩擦带辅助支撑404。

本实施例涉及的平衡器33位于摩擦带41的上端，摩擦带41的平整度不好，且使用后会产生疲劳伸长，平衡器33能够有效的避免这一现象，并在高点过摩擦平面时有效的减少冲击，保证施加载荷的稳定性，同时保证摩擦带41的平面度，平衡器33的张紧力根据摩擦带41的规格选择，以确保摩擦带41运动时的平面度和摩擦带41更换时的平面度。

本实施例涉及的摩擦带41为柔性结构，其平面度通过张紧器32、平衡器33和铺平机构40的共同配合实现，上平面张紧辊402与下平面张紧辊403的距离越近，摩擦带41的张紧力越大，上平面张紧辊402与下平面张紧辊403之间的平面摩擦带41承受的横向压力就越大，也就越容易实现平面度，通过计算分析，采取适当的辊筒直径与间隙在一定的张力、厚度与线速度速度下即可实现近似的平面状态。

本实施例涉及的摩擦带辅助支撑404的材质为耐磨合金块，根据上平面张紧辊402与下平面张紧辊403之间的空间结构进行加工，确保摩擦带41在高载荷下的平面度。

本实施例涉及的一种的橡胶磨耗测试装置使用时，将恒温恒湿箱1与环境箱控制系统Ⅰ，将摩擦室4与摩擦室控制系统Ⅱ，再将环境箱控制系统Ⅰ和摩擦室控制系统Ⅱ分别与远程操控系统Ⅲ连接，用内空式结构的胶轮固定轴25中的加热导线将导电滑环26与加热套27连接，通过摩擦室控制系统Ⅱ将加热套27设定到恒温状态，热量通过金属太阳轮281传递给橡胶轮282，达到内加热的目的；摩擦室控制系统Ⅱ由包括控制柜箱体、PLC和电机驱动器的电器元件构成，为中控大脑，识别输入的任务条件并指导摩擦室4完成，远程操控系统Ⅲ包括远程上位机软件和控制电脑，能够实现参数的输入、执行、监控和保存功能，是测试的交互端，实现单一变量情况下的摩擦情况，或在驱动方式、驱动速度、加载力、偏角值、倾角值、环境温度、环境湿度、摩擦介质之中任意参数在时间轴上的单一参数变化磨耗与组合式参数变化磨耗，远程操控系统Ⅲ给出操控指令，PLC将指令传递给摩擦室4使其执行动作，完成胶轮28的多工况磨耗测试过程；包括3种动力分配方式：第一种为胶轮28驱动、摩擦带41从动，胶轮28由三号减速器24驱动，胶轮28与三号减速器24呈90°角分布，通过锥齿轮箱21换向，扭矩通过主动锥齿轮22和从动锥齿轮23传递给胶轮固定轴25，胶轮28实现驱动，摩擦带41与四号减速器34脱开，实现被动转动；第二种为胶轮28从动、摩擦带41驱动，摩擦带41由四号减速器34驱动，胶轮28与三号减速器24脱开，实现被动转动；第三种为胶轮28和摩擦带41均驱动，胶轮28由三号减速器24驱动，摩擦带41由四号减速器34驱动，实现恒速磨耗、差速磨耗、滚动磨耗和滑动磨耗；

倾斜功能的实现过程：胶轮28的竖直中心轴与旋转轴16的竖直中心线在同一平面上，通过控制电脑输入倾斜控制指令，PLC控制一号伺服电机11通过一号减速器8与同步带齿轮12和同步带13驱动齿轮14和齿轮盘15，实现倾斜功能，同时，旋转轴16外侧设置的角度传感器监测倾斜角度，以达到精确的倾斜角度；

偏转功能的实现过程：胶轮28的水平中心轴与旋转轴16的水平中心线在同一水平面上，通过控制电脑输入偏转控制指令，PLC控制二号伺服电机17通过同步带传动副18驱动二号减速器19，进而调节胶轮驱动安装板20的偏转，同时，二号减速器19侧面设置的角度传感器监测偏转角度，以达到精确的偏转角度；

加载功能的实现过程：胶轮28的横向压力由加压机10提供，通过控制电脑输入胶轮28加载指令，PLC控制加压机10带动摩擦带固定板31对胶轮28产生稳定的横向输出力，完成加载功能；

胶轮28的线速度控制过程：通过控制电脑输入胶轮28线速度控制指令，PLC控制三号减速器24的转速，通过同轴的主动锥齿轮22和从动锥齿轮23，将动力经由胶轮固定轴25传递给胶轮28，实现胶轮28的线速度调节；

摩擦带41的线速度控制过程：通过控制电脑输入摩擦带41线速度控制指令，PLC控制四号减速器34的转速，通过驱动轮36，将动力传递给摩擦带41，实现摩擦带41的线速度调节；

湿滑磨耗的实现过程：通过控制电脑输入水量大小，PLC控制雾化喷头42将水喷洒到胶轮28与摩擦带41之间，实现湿滑情况下的磨耗，多余的水分与磨削通过回收箱9收集；

摩擦带41的快速更换过程，打开箱门5，拆下支撑板37和连接板39，将张紧器32的行程设定为最小，摩擦带41为宽松状态，通过下立板35与上立板38之间的缝隙取出旧的摩擦带41，更换新的摩擦带41；

摩擦介质的添加过程，通过失重称6，快速而稳定将物料添加到胶轮28与摩擦带41之间，摩擦介质与磨削通过回收箱9收集，实现在多介质情况下的磨耗。

Claims (8)

1.一种橡胶磨耗测试装置，其特征在于，主体结构包括恒温恒湿箱、摩擦室、失重称、安装板、一号减速器、加压机、一号伺服电机、同步带齿轮、齿轮、旋转轴、二号伺服电机、二号减速器、胶轮驱动安装板、锥齿轮箱、主动锥齿轮、从动锥齿轮、三号减速器、胶轮固定轴、导电滑环、加热套、胶轮、摩擦带固定板、张紧器、平衡器、四号减速器、下立板、驱动轮、上立板、铺平机构和摩擦带；恒温恒湿箱与摩擦室连接，摩擦室的顶部设置有失重称，摩擦室的内部设置有安装板，安装板的下表面上设置有一号减速器和加压机，一号减速器的一端与一号伺服电机连接，另一端与安装板的上表面上设置的同步带齿轮连接，同步带齿轮与齿轮连接，齿轮与旋转轴连接，齿轮盘上设置有二号伺服电机，二号伺服电机与二号减速器连接，二号减速器与胶轮驱动安装板连接，胶轮驱动安装板上设置有锥齿轮箱，锥齿轮箱内设置有相互啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮与三号减速器连接，从动锥齿轮与胶轮固定轴连接，胶轮固定轴的一端设置有导电滑环，另一端设置有加热套，加热套的外侧套设有胶轮，加压机与摩擦带固定板连接，摩擦带固定板上设置有张紧器、平衡器、四号减速器和下立板，四号减速器与驱动轮连接，下立板与上立板连接，上立板与平衡器连接，上立板的一端设置有铺平机构，摩擦带穿设在张紧器、平衡器、驱动轮和铺平机构之间。

2.根据权利要求1所述的橡胶磨耗测试装置，其特征在于，恒温恒湿箱通过管道与位于基座上的摩擦室连接，摩擦室的侧面具有可开启的箱门，安装板的下表面上还设置有回收箱，同步带齿轮通过同步带与齿轮连接，齿轮通过齿轮盘与设置在安装板上表面上的旋转轴连接，二号伺服电机通过同步带传动副与二号减速器连接，胶轮通过螺母固定，胶轮与螺母之间设置有隔热垫，下立板通过支撑板与上立板连接，上立板通过连接板与平衡器连接；加压机与摩擦带固定板连接；齿轮盘上还设置有雾化喷头，雾化喷头位于胶轮的上方。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶磨耗测试装置，其特征在于，胶轮的主体结构包括内圈的可循环使用的金属太阳轮和外圈的橡胶轮，由三板式硫化模具一体成型，三板式硫化模具为一模多腔结构，包括中间的中模板、上方的上模板和下方的下模板。

4.根据权利要求1或2所述的橡胶磨耗测试装置，其特征在于，铺平机构的主体结构包括平面固定支架、平面固定支架端部设置的上平面张紧辊和下平面张紧辊、以及上平面张紧辊与下平面张紧辊3之间设置的摩擦带辅助支撑。

5.根据权利要求4所述的橡胶磨耗测试装置，其特征在于，箱门为钣金门；一号减速器为直角伺服减速器；二号伺服电机为伺服减速机；二号减速器为蜗杆减速器；主动锥齿轮和从动锥齿轮均为锥齿轮副；加热套为电加热铜套；胶轮的线速度为0～1m/s，相对于225/50/R17型轮胎，能够实现25km/h的速度磨耗，胶轮的偏角为-45～+45°，倾角为-10～+10°，胶轮的尺寸与225/50/R17型轮胎的尺寸成比例，外径为90mm，宽度为30mm；螺母为快拆式螺母；摩擦带的线速度为0～4m/s，对于225/50/R17的轮胎，能够等比实现80km/h的速度磨耗。

6.根据权利要求4所述的橡胶磨耗测试装置，其特征在于，胶轮与摩擦带之间的摩擦面为始终平面状态，通过扩大和缩小上平面张紧辊与下平面张紧辊之间的间隙，调节平面的大小，加载力过大时，摩擦带辅助支撑支撑并维持平面。

7.根据权利要求6所述的橡胶磨耗测试装置，其特征在于，使用时，将恒温恒湿箱与环境箱控制系统，将摩擦室与摩擦室控制系统，再将环境箱控制系统和摩擦室控制系分别与远程操控系统连接，具有3种动力分配方式：第一种为胶轮驱动、摩擦带从动，胶轮由三号减速器驱动，摩擦带与四号减速器脱开，实现被动转动；第二种为胶轮从动、摩擦带驱动，摩擦带由四号减速器驱动，胶轮与三号减速器脱开，实现被动转动；第三种为胶轮和摩擦带均驱动，胶轮由三号减速器驱动，摩擦带由四号减速器驱动，实现恒速磨耗、差速磨耗、滚动磨耗和滑动磨耗；

能够实现张紧力和加载力的电动调节，张紧力为摩擦带的内力，用于保证摩擦平面的一致性，防止摩擦带受到压力产生变形，加载力是指胶轮与摩擦带之间的恒压力，长时间处于工作状态，摩擦带会产生伸缩变形，电动调节始终保证其内部的张紧力，在远程操控系统Ⅲ输入加载力函数，能够在整个磨耗过程中，实现变载磨耗，模拟轮胎在不同加载下的磨耗状态；

能够独立或组合操控偏角摩擦和倾角摩擦，模拟轮胎的不同偏角摩擦和倾角摩擦情况下的摩擦状态，以及在变角度的情况下的组合摩擦状态；

能够实现胶轮的内温控制，采用加热套加热胶轮的金属太阳轮，加热温度为室温～300℃，通过热传导方式加热橡胶轮；

能够实时调整环境温度、湿度与高湿滑指标，模拟轮胎在不同环境下的磨耗状态，通过测试研究分析外部摩擦环境变化对磨耗的影响；

能够实现摩擦带的快速更换，通过更换不同规格的摩擦带，或在摩擦带表面进行包括粘贴和喷涂不同附着层的处理，模拟轮胎在不同路面的磨耗；

能够实现不同介质工况下的均一摩擦，通过失重称，在摩擦过程中添加不同规格的摩擦介质或隔离剂等物质，模拟不同介质下的摩擦；

能够实现单一变量情况下的摩擦和在驱动方式、驱动速度、加载力、偏角值、倾角值、环境温度、环境湿度和摩擦介质之中任意参数在时间轴上的单一参数变化磨耗与组合式参数变化磨耗，探究轮胎的磨耗过程。

8.根据权利要求7所述的橡胶磨耗测试装置，其特征在于，用内空式结构的胶轮固定轴中的加热导线将导电滑环与加热套连接，通过摩擦室控制系统将加热套设定到恒温状态，热量通过金属太阳轮传递给橡胶轮；摩擦室控制系统由包括控制柜箱体、PLC和电机驱动器的电器元件构成，为中控大脑，识别输入的任务条件并指导摩擦室完成，远程操控系统包括远程上位机软件和控制电脑，能够实现参数的输入、执行、监控和保存功能；实现单一变量情况下的摩擦情况，或在驱动方式、驱动速度、加载力、偏角值、倾角值、环境温度、环境湿度、摩擦介质之中任意参数在时间轴上的单一参数变化磨耗与组合式参数变化磨耗，远程操控系统Ⅲ给出操控指令，PLC将指令传递给摩擦室使其执行动作，完成胶轮的多工况磨耗测试过程；包括3种动力分配方式：第一种为胶轮驱动、摩擦带从动，胶轮由三号减速器驱动，胶轮与三号减速器呈90°角分布，通过锥齿轮箱换向，扭矩通过主动锥齿轮和从动锥齿轮传递给胶轮固定轴，胶轮实现驱动，摩擦带与四号减速器脱开，实现被动转动；第二种为胶轮从动、摩擦带驱动，摩擦带由四号减速器驱动，胶轮与三号减速器脱开，实现被动转动；第三种为胶轮和摩擦带均驱动，胶轮由三号减速器驱动，摩擦带由四号减速器驱动，实现恒速磨耗、差速磨耗、滚动磨耗和滑动磨耗；

倾斜功能的实现过程：胶轮的竖直中心轴与旋转轴的竖直中心线在同一平面上，通过控制电脑输入倾斜控制指令，PLC控制一号伺服电机通过一号减速器与同步带齿轮和同步带驱动齿轮和齿轮盘，实现倾斜功能，同时，旋转轴外侧设置的角度传感器监测倾斜角度，以达到精确的倾斜角度；

偏转功能的实现过程：胶轮的水平中心轴与旋转轴的水平中心线在同一水平面上，通过控制电脑输入偏转控制指令，PLC控制二号伺服电机通过同步带传动副驱动二号减速器，进而调节胶轮驱动安装板的偏转，同时，二号减速器侧面设置的角度传感器监测偏转角度，以达到精确的偏转角度；

加载功能的实现过程：胶轮的横向压力由加压机提供，通过控制电脑输入胶轮加载指令，PLC控制加压机带动摩擦带固定板对胶轮产生稳定的横向输出力，完成加载功能；

胶轮的线速度控制过程：通过控制电脑输入胶轮线速度控制指令，PLC控制三号减速器的转速，通过同轴的主动锥齿轮和从动锥齿轮，将动力经由胶轮固定轴传递给胶轮，实现胶轮的线速度调节；

摩擦带的线速度控制过程：通过控制电脑输入摩擦带线速度控制指令，PLC控制四号减速器的转速，通过驱动轮，将动力传递给摩擦带，实现摩擦带的线速度调节；

湿滑磨耗的实现过程：通过控制电脑输入水量大小，PLC控制雾化喷头将水喷洒到胶轮与摩擦带之间，实现湿滑情况下的磨耗，多余的水分与磨削通过回收箱收集；

摩擦带的快速更换过程，打开箱门，拆下支撑板和连接板，将张紧器的行程设定为最小，摩擦带为宽松状态，通过下立板与上立板之间的缝隙取出旧的摩擦带，更换新的摩擦带；

摩擦介质的添加过程，通过失重称，快速而稳定将物料添加到胶轮与摩擦带之间，摩擦介质与磨削通过回收箱收集，实现在多介质情况下的磨耗。

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