CN203241309U - 测试管材耐磨性能的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测试管材耐磨性能的系统，包括：驱动电机、曲柄连杆机构、连接楔块、至少一个导向轮、至少一根支撑杆、至少两个弹簧施压机构、至少一个摩擦试块及固定架，所述驱动电机与所述曲柄连杆机构连接，所述曲柄连杆机构通过所述连接楔块与所述支撑杆连接，所述导向轮通过固定座固定在工作台上，且与所述曲柄连杆机构活动连接，所述摩擦试块固定在支撑杆下方，所述弹簧施压机构一端与所述固定架连接，另一端与所述支撑杆活动连接。本实用新型提供的一种测试管材耐磨性能的系统，测试方法设计合理，试验装置结构简单，具有操作方便，快速直观的特点，能有效提高测试效率。

Description

测试管材耐磨性能的系统

技术领域

本实用新型涉及管材性能测试技术领域，特别涉及一种测试管材耐磨性能的系统。

背景技术

磨损是产品失效的三个主要原因之一。据不完全统计，能源的1/3～1/2消耗于摩擦、磨损。对易磨损件失效分析发现，就材料本身而言，影响磨损量大小的主要因素是组织、硬度和韧性。为了降低磨损造成的巨大损失，广大科技工作者努力攻关，着力于既有合理组织和高硬度、又有高韧性材料的研制，开发了很多性能良好的耐磨材料，如合金耐磨钢、合金白口铸铁以及陶瓷内衬复合钢管、铸石内衬复合管钢管、橡胶内衬复合钢管等各种耐磨复合材料。这些耐磨材料的使用对于降低磨损消耗，提高使用寿命，减少能源消耗开拓了广阔的前景。

然而，对于耐磨材料尤其是耐磨管材抗磨损性能的评价，目前大多数以小块试样去模拟表征。如对于超高分子量聚乙烯管材耐磨损性能的评价，QB/T2668-2004附录B提出采用砂浆磨损率试验方法，其原理是将一定质量和形状的试样放入装有砂浆的容器中，按一定转速转动试样，试样与砂浆产生相对运动而磨损。一定时间后，测定试样质量损失来表征试样耐磨性能。该方法对于小块试样的制备要求较高，而在旋转过程中，试样极易滑落，严重影响试验的精确度。另外，管材在输送介质时仅有内壁产生磨损，而该试验方法对试样各表面进行磨损，不能完全模拟输送管材的耐磨行为。

SY/T0065-2000采用滚筒法测试管道防腐层耐磨性能，基本原理是采用水平放置的旋转滚筒，筒内装有磨损性浆料和试件，试件两端伸出滚筒外，并与滚筒绝缘。滚筒旋转时，筒内的浆料与试件产生相对运动，从而使管道防腐层产生磨损，通过定期测量试件与滚筒间的电阻值来判断防腐层相对耐磨性。该方法对试样要求不高，且在一定程度上模拟了管材内壁磨损行为，但操作复杂、精确度低。同时，该方法仅能通过延长测试时间来增加管材磨损程度，使得测试周期大幅度延长。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能提高耐磨试验效率的测试管材耐磨性能的系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种测试管材耐磨性能的系统，其特征在于，包括：

驱动电机、曲柄连杆机构、连接楔块、至少一个导向轮、至少一根支撑杆、至少两个弹簧施压机构、至少一个摩擦试块及固定架；

所述驱动电机与所述曲柄连杆机构连接，所述曲柄连杆机构通过所述连接楔块与所述支撑杆连接；

所述导向轮通过固定座固定在工作台上，且与所述曲柄连杆机构活动连接；

所述摩擦试块固定在支撑杆下方，与固定在工作台上的试验管段内表面紧密接触；

所述弹簧施压机构一端与所述固定架连接，另一端与所述支撑杆活动连接。进一步地，所述弹簧施压机构包括：

支撑轴、弹簧、螺母、滚轮及U型框；

所述支撑轴插接于所述固定架的横梁上，且上端与所述螺母螺接；

所述弹簧套接在所述支撑轴上，且底端与所述支撑轴底端固定连接；

所述U型框与所述支撑轴底端固定连接，所述U型框与所述滚轮活动连接；

所述滚轮与所述支撑杆活动连接。

进一步地，所述测试管材耐磨性能的系统，还包括：

至少一个冷却装置，所述冷却装置包括循环泵、胶管、储液池、支架及冷却喷头；

所述储液池和循环泵通过所述胶管相连，并固定在工作台下方；

所述循环泵和冷却喷头通过所述胶管相连，并固定在工作台的支架上；

所述冷却喷头对准试验管段。

进一步地，所述测试管材耐磨性能的系统，还包括：

至少一个V型块及至少一个压板；

所述V型块设置在试验管段下方；

所述压板固定在工作台上，且覆盖在试验管段上。

进一步地，所述V型块、压板的数量与试验管段的数量相等，所述试验管段的数量与支撑杆及冷却装置的数量相等。

本实用新型提供的一种测试管材耐磨性能的系统，通过调整电机转速、添加弹簧施压机构、配置冷却装置等，实现磨损测试过程中对速度、压力和温度的控制，有效提高了管材磨损试验效率，且可以在采用一台驱动电机的情况下，采用一套或多套磨损系统，实现对一个或多个管段的同时测试，在提高效率节省能源的同时，也保证了测试结果的可对比性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的测试管材耐磨性能的系统的结构示意图；

图2是图1所示结构中弹簧施压机构的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供的一种测试管材耐磨性能的系统，包括：驱动电机、曲柄连杆机构、导向轮，至少一根支撑杆、至少两个弹簧施压机构、至少一个冷却装置、至少一个摩擦试块、至少一个V型块、至少一个压板、连接楔块及固定架。V型块、压板的数量与实验管段的数量相等，试验管段的数量与支撑杆及冷却装置的数量相等。其中，一个支撑杆、一个冷却装置、两个弹簧施压机构及一个摩擦试块构成一套磨损系统。驱动电机与曲柄连杆机构连接，用于带动曲柄连杆机构做往复运动；曲柄连杆机构通过连接楔块与支撑杆连接，用于带动支撑杆做往复运动；支撑杆用于带动摩擦试块做往复运动；导向轮通过固定座固定在工作台上，且与曲柄连杆机构活动连接，用于控制曲柄连杆机构带动支撑杆作直线往复运动；摩擦试块固定在支撑杆下方，与固定在工作台上的试验管段内表面紧密接触，用于对试验管段内表面进行摩擦；弹簧施压机构一端与固定架连接，另一端与支撑杆活动连接，弹簧施压机构用于调整摩擦试块与试验管段之间的摩擦力，使试验管段均匀受力磨损，有效防止偏磨现象的发生。固定架固定设置在工作台上。弹簧施压机构包括弹簧、滚轮、支撑轴、螺母及U型框，支撑轴插接于固定架的横梁上，且上端与螺母螺接，支撑轴通过调整螺母上、下运动；弹簧套接在支撑轴上，且底端与支撑轴底端固定连接；U型框与支撑轴底端固定连接，滚轮与U型框活动连接；滚轮与支撑杆活动连接。通过调整螺母带动支撑杆上、下移动来改变弹簧的位移，从而改变弹簧施压机构对支撑杆的压力值，进而改变设置在支撑杆上的摩擦试块与试验管段之间的摩擦力。冷却装置包括循环泵、胶管、储液池、支架及冷却喷头；储液池和循环泵通过胶管相连，并固定在工作台下方；循环泵和冷却喷头通过胶管相连，并固定在工作台的支架上；冷却喷头对准试验管段。启动循环泵后，储液池内的冷却液通过胶管和冷却喷头，喷洒在试验管段摩擦区域，随后流经工作台上的槽洞沿胶管返回储液池，进而形成循环回路。

驱动电机上的电机转盘与曲柄连杆机构配合，转动时通过导向轮控制曲柄连杆机构带动支撑杆做往复直线运动。摩擦试块固定在往复运动的支撑杆下方，与试验管段内表面紧密接触，达到耐磨试验的效果。在试验管段两侧的支撑杆上方添加了弹簧施压机构，可增加摩擦试块与试验管段之间的摩擦力，且能保证管材均匀受力磨损。冷却液通过冷却装置进入摩擦试块与试验管段之间，在冷却的同时提高了耐磨试验效率。

本实用新型提供的采用上述测试管材耐磨性能的系统测试管材耐磨性能的方法，包括：

步骤S1：对试验管段的内径、厚度及重量进行测量；

步骤S2：将摩擦试块固定在支撑杆上；

步骤S3：将试验管段套接在支撑杆上设有摩擦试块的一端，并用V型块调整试验管段高、低位置，使试验管段内表面与摩擦试块曲面完全贴合后，采用压板压紧试验管段；

步骤S4：根据压力设定值调整弹簧施压机构，从而使摩擦试块与试验管段之间的摩擦力达到设定值；根据压力设定值调整弹簧施压机构时，按照弹簧位移与压力的对照关系，拧动螺母带动支撑轴上、下移动，使弹簧的位移达到设定值，从而使对应的压力达到压力设定值。

步骤S5：设定电机转速，开始耐磨性能测试；在开始耐磨性能测试前，将冷却装置设置在试验管段前方，使冷却液管口对准试验管段，对试验管段进行冷却。在进行耐磨性能测试时，观察摩擦试块和试验管段的磨损情况，当摩擦试块两侧磨至小于等于1mm时，对摩擦试块进行更换。

步骤S6：摩擦试块的大小、形状及材质根据试验样品来调整，以实现不同工况条件下对不同试样耐磨情况的模拟。

步骤S7：试验到达设定时间后，停止电机驱动装置和冷却装置，将试验管段取出，清洗烘干称重，并测量管段磨损处壁厚，计算管段的质量变化和壁厚变化，同时对管段磨损形貌进行观察，对比分析内表面磨损前后的宏观形貌变化。

下面结合具体实施例对本实用新型提供的测试管材耐磨性能的系统对不同管材耐磨性能进行测试做进一步说明。

实施例一：

参见图1、图2，本实用新型实施例提供的一种测试管材耐磨性能的系统包括驱动电机1、曲柄连杆机构2、导向轮3、两个磨损系统、两个V型块（图中未示出）、两个压板（图中未示出）、连接楔块11及固定架19。两个磨损系统包括：两根支撑杆4、四个弹簧施压机构5、两个冷却装置6及两个摩擦试块7。其中驱动电机的驱动转盘1与曲柄连杆机构2的一端连接，曲柄连杆机构2的另一端固定在连接楔块11上。导向轮3通过固定座12固定在工作台上。两根支撑杆4等间距的固定在连接楔块11上，且两根支撑杆4上分别套接有试验管段8。弹簧施压机构5包括弹簧9、滚轮10、支撑轴17、螺母、U型框18及固定架19，且四个弹簧施压机构5分为两组，两个弹簧施压机构5设置在其中一根支撑杆4的试验管段8两侧，另两个弹簧施压机构5设置在另一根支撑杆4的试验管段8两侧，其中两个冷却装置6分别设置在套接在两根支撑杆4上的试验管段8前方。两个V型块分别放置在试验管段底部，压板覆盖在试验管段上，且两侧通过螺栓与工作台固定连接。

采用上述测试管材耐磨性能的系统测试普通碳钢管材的耐磨性能时，具体步骤如下：

（1）样品准备：截取长度为100mm的试验管段，并对其外壁喷涂防腐漆；（2）样品测量：用电子天平（精度0.1g）测量试验管段的重量，用游标卡尺测量试验管段壁厚；（3）摩擦试块选择和安装：选择抽油杆材料20CrMoA作为摩擦试块，根据试验管段内径大小，加工摩擦试块下表面为曲面，并安装到支撑杆上；（4）样品安装：将试验管段套入带有摩擦试块的支撑杆，并置于V型块上，采用压板压紧管段。上下调整管段位置，使其内表面与摩擦试块曲面完全贴合；（5）根据弹簧位移与压力对照关系，结合试验要求，调整试验管前后两侧弹簧的压力均为20kg；（6）添加冷却装置：将冷却液管口置于试验管段前方，开启循环泵进行冷却；（7）开始试验：设定电机转速为26r/min，开始耐磨性能测试；（8）记录和观察：（6）每4小时观察摩擦试块和试验管段的磨损情况，当试块的曲面左右两侧平面部分小于1mm时，更换摩擦试块。同时应观察弹簧的位移情况，适时进行微量调整，保证在工作状态时，弹簧处于恒定的压力；（9）试验结束：试验到达设定时间后(一般为100小时)，停止电机驱动系统和冷却装置，消除弹簧压力后将试验管段取出，清洗烘干称重，并测量管段磨损处壁厚，计算管段的质量变化和壁厚变化。同时对管段磨损形貌进行观察，对比分析内表面磨损前后的宏观形貌变化。

实施例二：

采用实施例一提供的测试管材耐磨性能的系统测试陶瓷内衬复合钢管的耐磨性能时，具体步骤如下：

（1）样品准备：截取长度为50mm的试验管段，并对其外壁喷涂防腐漆；（2）样品测量：用电子天平（精度0.1g）测量试验管段的重量，用游标卡尺测量试验管段壁厚；（3）摩擦试块选择和安装：选择抽油杆材料XSYD作为摩擦试块，根据试验管段内径大小，加工摩擦试块下表面为曲面，并安装到支撑杆上；（4）样品安装：将试验管段套入带有摩擦试块的支撑杆，并置于V型块上，采用压板压紧管段。上下调整管段位置，使其内表面与摩擦试块曲面完全贴合；（5）根据弹簧位移与压力对照关系，结合试验要求，调整试验管前后两侧弹簧的压力均为30kg；（6）添加冷却装置：将冷却液管口置于试验管段前方，开启循环泵进行冷却；（7）开始试验：设定电机转速为35r/min，开始耐磨性能测试；（8）记录和观察：每2小时观察摩擦试块和试验管段的磨损情况，当试块的曲面左右两侧平面部分小于1mm时，更换摩擦试块。同时应观察弹簧的位移情况，适时进行微量调整，保证在工作状态时，弹簧处于恒定的压力；（9）试验结束：试验到达设定时间后（一般为150-200小时），停止电机驱动系统和冷却装置，消除弹簧压力后将试验管段取出，清洗烘干称重，并测量管段磨损处壁厚，计算管段的质量变化和壁厚变化。同时对管段磨损形貌进行观察，对比分析内表面磨损前后的宏观形貌变化。

实施例三：

采用实施例一提供的测试管材耐磨性能的系统测试超高分子量聚乙烯管材的耐磨性能时，具体步骤如下：

（1）样品准备：截取长度为100mm的试验管段；（2）样品测量：用电子天平（精度0.001g）测量试验管段的重量，用游标卡尺测量试验管段壁厚；（3）摩擦试块选择和安装：选择抽油杆材料XSYD作为摩擦试块，根据试验管段内径大小，加工摩擦试块下表面为曲面，并安装到支撑杆上；（4）样品安装：将试验管段套入带有摩擦试块的支撑杆，并置于V型块上，采用压板压紧管段。上下调整管段位置，使其内表面与摩擦试块曲面完全贴合；（5）根据弹簧位移与压力对照关系，结合试验要求，调整试验管前后两侧弹簧的压力均为10kg；（6）添加冷却装置：将冷却液管口置于试验管段前方，开启循环泵进行冷却；（7）开始试验：设定电机转速为20r/min，开始耐磨性能测试；（8）记录和观察：每8小时观察摩擦试块和试验管段的磨损情况，当试块的曲面左右两侧平面部分小于1mm时，更换摩擦试块。同时应观察弹簧的位移情况，适时进行微量调整，保证在工作状态时，弹簧处于恒定的压力；（9）试验结束：试验到达设定时间后（一般为10-50小时），停止电机驱动系统和冷却装置，消除弹簧压力后将试验管段取出，清洗烘干称重，并测量管段磨损处壁厚，计算管段的质量变化和壁厚变化，同时对管段磨损形貌进行观察，对比分析内表面磨损前后的宏观形貌变化。

实施例四：

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例提供的测试管材耐磨性能的系统包括三套磨损系统、三个V型块及三个压块，即三个支撑杆、三个冷却装置、六个弹簧施压机构及三个摩擦试块。采用本实施例提供的测试管材耐磨性能的系统可同时对三个试验管段进行测试。

实施例五：

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例提供的测试管材耐磨性能的系统包括五套磨损系统、五个V型块及五个压块，即五个支撑杆、五个冷却装置、十个弹簧施压机构及五个摩擦试块。采用本实施例提供的测试管材耐磨性能的系统可同时对五个试验管段进行测试。

实施例六：

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例提供的测试管材耐磨性能的系统，采用其中一套磨损系统对普通碳钢管材的耐磨性能进行测试，采用另一套磨损系统对陶瓷内衬复合钢管的耐磨性能进行测试，其中摩擦试块均选用抽油杆材料XSYD，调整试验管前后两侧弹簧的压力均为30kg，设定电机转速均为35r/min，试验时间均为100小时，通过设定同样的试验条件对两种不同管材进行耐磨试验，从而得到两种管材的耐磨性能对比结果。

实施例七：

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例提供的测试管材耐磨性能的系统，采用第一套磨损系统对普通碳钢管材的耐磨性能进行测试，采用第二套磨损系统对陶瓷内衬复合钢管的耐磨性能进行测试，采用第三套磨损系统对超高分子量聚乙烯管材的耐磨性能其中摩擦试块均选用抽油杆材料XSYD，调整试验管前后两侧弹簧的压力均为30kg，设定电机转速均为35r/min，试验时间均为100小时，通过设定同样的试验条件对三种不同管材进行耐磨试验，从而得到三种管材的耐磨性能对比结果。

本实用新型提供的一种测试管材耐磨性能的系统的有益效果是：

1、采用一套驱动电机便可实现对一种或多种试验管段的同时测试，提高了效率的同时，还保证了测试结果的可对比性，解决了金属或非金属管材的耐磨性能评价，也可实现各种片材的耐磨性能测试。

2、驱动电机的电机转盘与曲柄连杆机构配合，可通过控制电动机转速来调整曲柄连杆机构的往复运动速度，及时调整摩擦速度。

3、试验管段两侧的支撑杆上方添加了弹簧施压机构，可使试验管段均匀受力磨损，有效防止偏磨现象的发生。

4、弹簧施压机构中的弹簧位移可随意调整，以此调整摩擦试块与试验管段之间的摩擦力，进而调整耐磨测试效率。

5、冷却装置的添加，可降低摩擦生热，提高耐磨试验效率。

6、摩擦试块的材质可随意更换，完全满足不同工况条件下对不同管材耐磨情况的模拟，扩大了耐磨评价范围。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种测试管材耐磨性能的系统，其特征在于，包括：

驱动电机、曲柄连杆机构、连接楔块、至少一个导向轮、至少一根支撑杆、至少两个弹簧施压机构、至少一个摩擦试块及固定架；

所述驱动电机与所述曲柄连杆机构连接，所述曲柄连杆机构通过所述连接楔块与所述支撑杆连接；

所述导向轮通过固定座固定在工作台上，且与所述曲柄连杆机构活动连接；

所述摩擦试块固定在支撑杆下方，与固定在工作台上的试验管段内表面紧密接触；

所述弹簧施压机构一端与所述固定架连接，另一端与所述支撑杆活动连接。

2.如权利要求1所述测试管材耐磨性能的系统，其特征在于，所述弹簧施压机构包括：

支撑轴、弹簧、螺母、滚轮及U型框；

所述支撑轴插接于所述固定架的横梁上，且上端与所述螺母螺接；

所述弹簧套接在所述支撑轴上，且底端与所述支撑轴底端固定连接；

所述U型框与所述支撑轴底端固定连接，所述U型框与所述滚轮活动连接；

所述滚轮与所述支撑杆活动连接。

3.如权利要求2所述测试管材耐磨性能的系统，其特征在于，还包括：

至少一个冷却装置，所述冷却装置包括循环泵、胶管、储液池、支架及冷却喷头；

所述储液池和循环泵通过所述胶管相连，并固定在工作台下方；

所述循环泵和冷却喷头通过所述胶管相连，并固定在工作台的支架上；

所述冷却喷头对准试验管段。

4.如权利要求3所述测试管材耐磨性能的系统，其特征在于，还包括：

至少一个V型块及至少一个压板；

所述V型块设置在试验管段下方；

所述压板固定在工作台上，且覆盖在试验管段上。

5.如权利要求4所述测试管材耐磨性能的系统，其特征在于：

所述V型块、压板的数量与试验管段的数量相等，所述试验管段的数量与支撑杆及冷却装置的数量相等。

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