CN1288155A - 实验性测量地面和橡胶样品间的相互作用的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检验轮胎化合物的设备,包括绕各自平行的轴(X,Y)转动并彼此转动接触的一个路鼓(3)和一个样品(5)。要分析的橡胶样品(5)安装在一个由一电机(6)驱动的杆轴的端部:有利的是杆轴容装在一闭合容器(63)中,这样在检验时不会暴露给水或其他介质。这样在形成的设备中,驱动样品的杆轴由非密封和低摩擦的轴承支撑,从而不会改变实施的检验的结果。

Description

实验性测量地面和橡胶样品间的相互作用的设备

本发明涉及在轮胎工业中用于检验针对轮胎在具有不同形态特征的地面上滚动时的橡胶化合物特性的设备。

在本说明书中涉及的设备基本由所谓的“路鼓(road drum)”构成，即一种机动的圆鼓，直径在70-100cm之间，其上形成一个较小尺寸的辊子，带有要检测的硫化物，辊子构成样品并具有一个最好厚度不小于2mm的外部。

而且驱动样品并使其绕路鼓转动，根据由设备可以模拟的不同的操作位置，例如相对滑动和/或设置的漂移角，可以分析检验的化合物的性质。

这样可以研究在路鼓和样品之间为纯滚动接触的情况下或当在它们之间为相对滑动或当样品相对于路鼓倾斜时，化合物的特性可以再现在弯曲时轮胎的外胎的化合物承受的状况。

此外，在某些更复杂的机器中，实验可以通过在路鼓和样品之间的接触区中喷水或粉尘和/或其他元素进行，从而模拟实际发生的情况。

本发明基于申请人认为公知的设备不能令人满意。

实际上，必须考虑形成要检测的样品的辊子通常安装在绕平行于路鼓的轴线的一个轴线转动的一个杆轴的端部上。

杆轴以公知的方式在相对于样品的相对侧上操作，但为了在暴露给水或其他上述元素，需要采取一些预防措施。

但是这些轴承产生不可避免的摩擦力抵抗杆轴的转动，从而显著地改变了进行的测量，这尤其产生于相对于杆轴的轴线作用的扭矩升高的情况下。

因此本发明的目的是提供一种用于检验轮胎橡胶化合物样品的设备，具有可以克服上述缺点的结构和操作特征。

根据本发明的一个方面，本发明涉及一种用于检验轮胎化合物的设备，包括绕各自平行的轴转动并彼此转动接触的一个路鼓和一个样品，用于转动路鼓和样品的驱动装置，其特征在于，所述的装置包括一个样品驱动组，其中有一个由一电机驱动的杆轴，杆轴可转动地容装在一个容器中而电机固定在一个与容器一体的支架座中，以与其形成一个刚性体，此刚性体相对于样品的转轴以空转的方式支撑。

所述设备的进一步的特征在权利要求中给出。

下面根据附图中示出的一个优选但非限定性的实施例结合说明书详细描述本发明，其中：

图1示出本发明设备的一局部侧视图；

图2示出图1设备的一平面图；

图3示出沿图2的线Ⅲ-Ⅲ的一剖视图；

图4示出本发明设备的一详细情况。

参见这些附图，数字1示出了本发明的整个设备。

所述的设备包括一个由一系列支撑带有绕旋转轴X活动的相连的驱动组4的路鼓3的支撑结构2，以及一个由一个相对于旋转轴Y转动的组6驱动的样品5。

根据一个优选实施例，路鼓3的外表面被划分成具有不同粗糙度的圆周条带(本例中为三个，其路径由图2中的虚线示出)，原因在以下更清楚地说明。

路鼓3的驱动组4包括一个无刷的电机40，一个减速齿轮41以及一个制动装置42，且它们都沿轴X对齐。

样品5的驱动组6在图2、图3及图4中详细示出。

该组还包括一个在输出口处用接头61与杆轴62相连的无刷电机60，样品5安装于其端部。

从图4可以看到，接头61和杆轴62容装于一个闭合的圆柱形容器63中，容器63在其安装样品5的相对端部与其中安装了电机60的支架座64相接，并与其形成了一个整体的刚性体。

电机60固定于支架座的内壁上，支架座的顶部打开，使此处的通风更方便；但样品5安装于其上的杆轴62支撑在容器63内，以便通过两个轴承65绕轴Y自由地旋转。

由容器63和支架座64形成的刚性体由于两个摩擦轴承66a、66b而绕轴Y自由地旋转，一个轴承设置在样品的最远端上，而另一个与支撑容器63中的杆轴62的轴承65中的一个同轴。

支架座64还有一个安装于其上的臂杆67，臂杆67径向突出一预定长度在其自由端，支撑一应变计形式的测力仪68，用于探测相对于轴Y作用的力。

基本上，由于臂杆67的长度是已知的，伴随由固定于其上的电机60产生的支架座64(以及容器63)的小转动而由测力仪测量的力可以很容易地通过把它乘以臂杆67的长度而转化为一种扭矩值。

当然，对于如此级别的旋转(0.001的弧度级)来说，在安装了测力仪68的臂杆67端部的非线性位移不会影响测力仪的正确操作。

依据一个优选实施例，还须指出的是测力仪68是预压型，以便于避免由测力仪本身和支撑臂杆之间的任何间隙导致的测量误差。

如上所述的样品5的驱动组由结构2以一种平衡的方式支撑，这种平衡方式归功于后面描述的装配系统。

由容器63和支架座64形成的刚性体安装在一个包括一个平行于Y轴方向延伸的纵向件70和两个板71a和71b的框架上，板71和板72垂直于纵向件并固定于其端部：支撑上述刚性体的轴承66a、66b分别安装在这些板上。

为了把轴承66a安装到所谓的与容装有杆轴62的容器63相连的前板71a中，提供了一个用螺栓固定在所述容器前部上的衬套73(见图4)。

为了使衬套防水、防尘及其它在用设备1测试的过程中使用到的试剂，本例中提供了一个密封件74。所述的密封件包括一个由橡胶或其它类似物制成的套筒并绕容器63及衬套73与其相邻的部分安装。

驱动组6及相连的支撑框架的重量通过一个配重物75来平衡，其位置沿着一个分度杆67由与一个致动螺栓78相连的手轮77手动地进行了改变。

更具体地，纵向件70与支撑驱动组6的板71一起由此设备的支撑结构2的桥80支撑。

为此，纵向件70在纵向设有一个可滑动地与两个固定在桥80上的凹榫夹紧件82配合的凸榫导向件81。

桥80也有一个安装于其上的电机85，电机带有一个用于制动螺栓86的减速齿轮，一个刚性地连接在纵向件70上的标块87与其相连(见图2)；三个互相接近的用于把标块停在图中的A、B及C指出相应位置上的开关位于螺栓86上方。

在相对侧上，标块87与分度杆76是一体的，平衡物75在分度杆76上移动。

正如图中可以看到的，一个拖架90也旋入纵向件70并起一个把载荷传感器68连接到支撑样品的驱动组6的框架上的元件的作用。

本例子的设备设有一个减振装置，包括一个在一端固定于桥80上而在另一端安装有包括一个在圆柱腔95里可移动的盘94的一个粘性阻尼装置93的杆91。

从图1中可以看到，设备1的路鼓3和样品5位于一个腔100中，各种用于在测试过程中供水或其它材料的喷管101安装在腔100上(为了简单，图1中只示出一个所述的喷管)。

为了完成上面的描述，从功能性的观点出发必须强调两个电机40和60被控制成可以取决于要进行的测试类型使在路鼓3和样品5之间的旋转速度设置成希望的比例(纯转动，正的或负的滑动等)。

更具体的，上述的电机在运行上彼此相连；具有已使用的由电控类型的电机尤其是例如无刷电机的事实说明这是可能的。

有利的是，在此情况下路鼓的电机40是主电机，而样品5的电机是从动的，以便于取决于设置的控制类型，各个旋转速度具有一个选择的相对比例。

最好该比例可以从0到无穷大之间变化，换句话说，所有在第一极限位置(路鼓旋转/样品静止状态)到相对极限位置(路鼓静止/样品转动)之间的设置状况都是可能的。

当样品可以在两个方向上旋转时，路鼓最好只有一个旋转方向，例如，顺时针或逆时针方向。

与旋转速度相结合或做为其一种变化，还可以把样品电机的位置(即相应于所进行的转动的角度)连到路鼓电机的位置。

用在设备上的传感器最好是绝对或增量解码器。

因此，基本上说，驱动路鼓和样品的两个杆轴的传输比将由两个电机40和60的设置来决定。

很明显，为了操作设备1，给设备1提供了一个中心电控单元(图1部分地示出了连接此单元的电线)，用于完成调节电机的操作参数(电压，电流等)的功能，以便完成所期望的测试循环。

必须指出用本发明的设备可以进行复杂的测试循环，例如，那些样品和路鼓之间的滑动运动的自动换向(从正到负，反之亦然)测试，那些所述滑动运动的周期变化的测试，或那些样品等之上预先限定的扭矩的应用测试等。

如在上述无刷电机的情况中，这些重要的结论由于可操作地彼此连接且可电控的电机的使用而成为可能。

因此从操作上讲，上述的设备在每次测试循环的开始应是经过编程的，以便进行各种所需的操作步骤。

然后通过各自的组4及6依据由上述电控装置处理的输入信号旋转路鼓3和样品5

通过这种方法可以进行各种测试(滚动测试，滑动测试，扭矩的应用测试等)并测量实验上的变化，如存在样品和路鼓之间的力，橡胶表面温度的增加，速度等等。

这些测试可以在干燥、潮湿及混合环境并在由于路鼓的特殊结构而不同粗糙的表面上进行，由于移动样品5的可能性与此无关而把路鼓的外表面划分成不同的环形条带。

对此，应该指出操作电机85如何使标块87沿螺栓86移动进入预定的位置A、B、C的其中一个位置上；由于标块刚性地固定在纵向件70上，所以标块同纵向件与样品5的驱动组6一起一体移动。同样应当注意在此操作过程中如何通过其凸榫导向件81和设置在桥80上的凹榫夹紧件82之间的配合来引导纵向件的移动。

随着移动样品沿如图2中箭头所指的路鼓的接触母面向前或向后移动，从而与置于其上有各种粗糙度的区域相互作用。

这是由于电机60和杆轴62的特定的支撑装置，此支撑装置安装在基体内由支架座64和容器62一起形成，通过其使得避免被密封轴承与样品杆轴相结合，该装置在现有技术中是有害摩擦力的源泉。

实际上，通过此途径，杆轴62容装于一个封闭的容器中，并且因此而防住了朝样品区喷洒的水；因此，杆轴可旋转地安装在其上的轴承65在此容器中可以是常规的，如为非密封型的。

另一方面，因为容器63不能以杆轴62的方式旋转，所以在前板71a的区域内支撑容器63的轴承66a可以被衬套73和套筒74所保护，因为它只以千分之几的级别产生很小的振动(由载荷传感器68检测)。

由此可以便于保护此轴承。

换句话说，在本发明的设备中，在一闭合腔中设置杆轴62可以避免移动可能暴露给在检验中使用的水或其他介质的外部部件，因此避免对杆轴需要封闭轴承并相反便于系统的应用，以保护支撑容器63的低摩擦轴承。

显然可以针对在此描述的例子对本发明进行变化。

首先必须指出支撑样品5的操作组6的部件可以与由纵向件70和板71形成的构架不同；当然重要的一点在于此组可以如上所述沿轴线Y设置相对于此轴线自由转动。

此外，如果用于操作样品和路鼓的装置能提供有关上述检验必须的操作调整可能性的同样的特征，则装置可以具有各种形式，带有各种电机。

同样，支撑和移动样品的操作组即由纵向件70和板71形成的构架的方法，以及带有电机85的机构，螺栓86和标块87可以由等同的机械方案代替，它们均为本领域的技术人员所熟悉。

但是这些和其他变化均落入本发明的权利要求的范围中。

Claims (10)

1．用于检验轮胎化合物的设备，包括绕各自平行的轴(X，Y)转动并彼此转动接触的一个路鼓(3)和一个样品(5)，用于转动路鼓和样品的驱动装置(4，6)，其特征在于，所述的装置包括一个样品驱动组(6)，其中有一个由一电机(60)驱动的杆轴(62)，杆轴可转动地容装在一个容器(63)中而电机固定在一个与容器一体的支架座(64)中，以与其形成一个刚性体，此刚性体相对于样品的转轴(Y)以空转的方式支撑。

2．如权利要求1所述的设备，其特征在于，由容器(63)和支架座(64)形成的刚性体支撑成可以沿样品(5)的转轴(Y)进行平移运动。

3．如权利要求2所述的设备，其特征在于，路鼓(3)的外表面被分成具有不同粗糙度的圆周带。

4．如权利要求1所述的设备，其特征在于，由容器(63)和由支架座(64)形成的刚性体支撑在两个轴承(66a，66b)上，即一个前轴承(66a)设置在容器上而一个后轴承(66b)设置在与样品(5)相对的支架座端部上，其中至少前轴承与一个橡胶保护套筒(74)相连。

5．如权利要求1所述的设备，其特征在于，相对于样品(5)的转轴(Y)径向突出的一个臂杆(67)位于由容器(63)和支架座(64)形成的刚性体上，所述的臂杆具有一个与其相连的测力仪(68)。

6．如权利要求1所述的设备，其特征在于，样品(5)的驱动组(6)安装在一个构架上，构架包括一个平行于杆轴(62)的转轴(Y)的纵向件(70)和两个与其垂直的板(71a，71b)，驱动组可以沿此轴滑动并由一个配重(75)平衡。

7．如权利要求1所述的设备，其特征在于，路鼓(3)的驱动组(4)和样品(5)的驱动组(6)包括各自的无刷型电机(40，40)。

8．如权利要求7所述的设备，其特征在于，驱动样品(5)的电机(60)在位置和/或速度设置上可操作地取决于驱动路鼓(3)的电机。

9．如权利要求1所述的设备，其特征在于，包括一个样品(5)的驱动组(6)的减振装置(91，93，94，95)。

10．如权利要求9所述的设备，其特征在于，减振装置包括一个杆(91)，其一端连在设备的支撑结构(2)的一个桥(80)上，其上安装有样品(5)的驱动组(6)，而另一端与一个在一粘性阻尼腔(94)中震动的盘(94)相连。

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