CN205580905U - 橡胶材料力学性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种橡胶材料力学性能测试装置，它包括底座、固设在底座上的测试平台、垂向固设在底座上的两个平行导柱、固连在两平行导柱顶端的固定横梁和通过直线轴承设置在两平行导柱上的移动横梁；在移动横梁下方通过力传感器固设一冲击头、在移动横梁上设有质量砝码，设置在测试平台上的试件夹具，贴置在移动横梁上的加速度传感器，设置在移动横梁一侧上的位移传感器，在固设于底座上的支架上设置对应于位移传感器的标尺；所述的力传感器、加速度传感器和位移传感器分别通过数据采集卡与计算机通讯连接。本装置结构简单，易于操作，可实现冲击、碰撞、刺扎、回弹等特性实验，既能提高测试结果的准确性和效率又能降低整个测试过程成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料力学性能测试设备，具体涉及一种轮胎橡胶材料力学性能测试设备。
背景技术
橡胶材料应用非常广泛，如日常生活、企业生产、工业建设、航空事业等，生活中几乎无处不在，汽车轮胎就是典型的橡胶材料为主的工业产品，对其橡胶材料力学性能测试和分析是轮胎产品性能评价和改进的重要依据。
轮胎橡胶作为一种高分子材料，具有复杂的非线性动态力学特性，轮胎橡胶经过硫化等工艺后其动态粘弹特性更为显著。轮胎橡胶材料力学特性具有温度、振幅、频率、载荷等多因素相关性，其力学特性测试难度较大。为充分表征橡胶材料的动态力学特性，需要做大量的实验。获得这些实验数据后要进行不同橡胶材料性能的评价同样很困难。目前进行轮胎橡胶材料力学特性测试的主要手段是动态力学分析仪器(DMA)，由于理论和设备所限，所开展的实验都局限在线性小变形范围。基于以上原因，目前通过DMA实验获得橡胶动态力学特性开展的轮胎特性计算结果与轮胎特性实验结果差距很大。
DMA仪器成本高，实验工作量大，实用性差。另一种更为实用的橡胶特性测试方法已在橡胶工业界长期使用，即回弹测试法。该方法通过一钢球或小锤以指定初速度撞击橡胶试样，通过钢球或小锤的回弹高度评价橡胶的能量耗散特性。这在一定意义上反应出橡胶的动态力学特性。但仅通过回弹高度所评价出的仅是总的能量耗散，对碰撞过程的能量耗散变化缺乏表征，评价结论不够充分。
基于橡胶动态力学特性测试现有方法的不足，需要开发更为实用、有效的轮胎橡胶动态力学特性测试装置和相应测试方法。
发明内容
本实用新型目的是提供一种制备成本低廉、便于操作的橡胶材料力学性能测试装置，采用该装置可实现橡胶材料及制品的抗刺扎、回弹等力学特性的检测。
本实用新型橡胶材料力学性能测试装置，包括底座、固设在底座上的测试平台、垂向固设在底座上的两个平行导柱、固连在两平行导柱顶端的固定横梁和通过直线轴承设置在两平行导柱上的移动横梁；
在所述的移动横梁下方通过力传感器固设一冲击头、在移动横梁上设有可变换质量的砝码，设置在所述测试平台上的试件夹具，贴置在移动横梁上的加速度传感器，设置在移动横梁一侧上的位移传感器，在固设于底座上的支架上设置对应于位移传感器的标尺；
所述的力传感器、加速度传感器和位移传感器分别通过数据采集卡与计算机通讯连接。
在所述的移动横梁的中心穿置一主轴，所述的力传感器的一端螺接在该主轴的下端，其另一端螺接在所述的冲击头的尾端上；所述的可变换质量的砝码套置在该主轴上。
所述的冲击头的前端设为可用于对试件作刺扎实验时的圆锥体或作回弹实验时的球面体。
本实用新型橡胶材料力学性能测试装置工作原理是：
将待测试件装夹在试件夹具上，在移动横梁上放置设定的质量法砝码，根据不同性能测试选择所需形状的冲击头，采用人工操作的方式将移动横梁向上升到一定高度后，使移动横梁以自由落体的方式冲击或刺扎橡胶试件，利用力传感器、位移传感器和加速度传感器采集该装置测试橡胶试件过程中的冲击深度、冲击加速度、冲击力等物理量，以此检测不同橡胶材料对冲击、碰撞、刺扎、回弹的工况的响应程度，为应用橡胶的机器设备提供关键的力学理论依据。
本实用新型装置，具有结构简洁、造价低，实验方法操作以自由落体方式进行，操作简单方便快捷，可实现对橡胶材料及制品做冲击、碰撞、刺扎、回弹等实验项目，同时既能提高测试结果的准确性和效率又能降低整个测试过程成本等优点。与现有橡胶动态力学特性测试装置相比，本实用新型装置的显著优点是：1)与DMA仪器相比，本实用新型装置结构简单，操作容易，实验工作量少，可快速实现不同样本性能评价对比；2)与回弹仪器相比，本实用新型除可测出回弹高度外，可实现整个碰撞或其它接触过程中的力、加速度、位移等状态的测量，提供更充分的样本动态力学特征曲线，实现不同胶料的精确对比分析。
附图说明
图1为本实用新型橡胶材料力学性能测试装置的结构示意图；
图2为图1中所示的试件夹具3的结构示意图；
图3为图1中所示的冲击头16的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细说明。
参照图1，一种橡胶材料性能测试装置，包括底座1、固设在底座1上的测试平台2、垂向固设在底座1上的两个平行导柱4、固连在两平行导柱4顶端的固定横梁9和通过直线轴承14设置在两平行导柱4上的移动横梁5；在所述的移动横梁5下方通过力传感器15固设一冲击头16、在移动横梁5上设有可变换质量的砝码12，设置在所述测试平台2上的试件夹具3，贴置在移动横梁5上的加速度传感器5，设置在移动横梁5一侧上的位移传感器13，在固设于底座1上的支架11上设置对应于位移传感器13的标尺10；
所述的力传感器15、加速度传感器5和位移传感器13分别通过数据采集卡与计算机通讯连接。
所述的两平行导柱4，其上、下端均通过支座8分别与固定横梁9和底座1固定连接。
在所述的移动横梁5的中心穿置一主轴7，所述的力传感器15的一端螺接在该主轴7的下端，其另一端螺接在所述的冲击头16的尾端上；所述的可变换质量的砝码12套置在该主轴7上。
所述的冲击头16的前端设为可用于对试件作刺扎实验时的圆锥体(如图3中之a所示)，或作回弹实验时的球面体(如图3中之b所示)。
参照图2，所述的试件夹具3包括：一两端具有法兰盘状的空心柱体3.1和压片3.2；所述空心柱体3.1的两端法兰盘上分别设有与所述测试平台2用作螺栓连接的工艺孔和与所述压片3.2用作螺栓连接的工艺孔。
如图1中所示，所述的测试平台2上设有阵列分布的用以安装所述试件夹具3的螺纹孔。
基于以上装置可实现以下性能测试：
实施例1：
该测试装置为试件做刺扎测试；
步骤一、将测试装置的各组件安装完毕，刺扎头16为图3中a，开启采集系统模块，设定采集系统的各项参数。
步骤二、将橡胶试件17放置于空心柱体3.1上，压片3.2放置于橡胶试件上并用螺栓与空心柱体3.1预紧，防止测试过程中橡胶试件17由于承受刺扎力而发生位置移动。
步骤三、将移动横梁5抬高至一定高度，以自由落体方式刺扎夹具3上的橡胶试件17；为使移动横梁5刺扎试件的初始速度有所不同，将质量砝码12用螺栓固定其上，以改变移动横梁的载荷质量，也可通过改变移动横梁5抬高高度(此高度可任意设定)，从而对试件产生不同的刺扎力、刺扎深度、刺扎速度。
步骤四测试过程中采集记录试件的刺扎深度、刺扎力、刺扎加速度，由此数据能够分析出橡胶试件的粘弹特性、能耗特性、抗刺扎特性等材料特性。
实施例2
橡胶试件回弹测试步骤如下；
步骤一、将测试装置的各组件安装完毕，移动横梁5上的冲击头16为图3中b形状，其冲击头材料可以是钢、铝、塑料，开启采集系统模块，设定采集系统的各项参数。
步骤二、将一块橡胶试件17放置于空心柱体3.1上，压片3.2放置橡胶试件上并用螺栓与空心柱体3.1预紧，防止回弹测试过程中橡胶试件17由于承受冲击力时位置移动。
步骤三、将移动横梁5抬高至指定高度，以自由落体方式冲击夹具3上的橡胶试件17；为使移动横梁5冲击试件的初始速度有所不同，将质量砝码12用螺栓固定其上，以改变移动横梁的载荷质量，也可通过改变移动横梁5的抬高高度(此高度可任意设定)，从而产生对试件不同的回弹力、冲击深度、冲击速度，同时能够记录测试时间，探究橡胶试件的回弹响应程度。
步骤四、测试过程中试件的回弹力、冲击深度、冲击加速度信号由三个传感器同时采集得到，由此数据能够分析出橡胶试件的滞回特性、吸能特性、耐冲击性等材料特性；
以上所述的仅是以橡胶试件为实施对象阐述本实用新型的最佳实施方案，其他试件同样实施，并非用以限制本实用新型的范围，即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所做的简单、等效变化与修改，皆是本实用新型专利的权利要求保护范围。
Claims (6)
1.一种橡胶材料性能测试装置，包括底座(1)、固设在底座(1)上的测试平台(2)、垂向固设在底座(1)上的两个平行导柱(4)、固连在两平行导柱(4)顶端的固定横梁(9)和通过直线轴承(14)设置在两平行导柱(4)上的移动横梁(5)，其特征在于还包括：
在所述的移动横梁(5)下方通过力传感器(15)固设一冲击头(16)、在移动横梁(5)上设有可变换质量的砝码(12)，设置在所述测试平台(2)上的试件夹具(3)，贴置在移动横梁(5)上的加速度传感器(5)，设置在移动横梁(5)一侧上的位移传感器(13)，在固设于底座(1)上的支架(11)上设置对应于位移传感器(13)的标尺(10)；
所述的力传感器(15)、加速度传感器(5)和位移传感器(13)分别通过数据采集卡与计算机通讯连接。
2.根据权利要求1所述的橡胶材料性能测试装置，其特征在于，在所述的移动横梁(5)的中心穿置一主轴(7)，所述的力传感器(15)的一端螺接在该主轴(7)的下端，其另一端螺接在所述的冲击头(16)的尾端上；所述的可变换质量的砝码(12)套置在该主轴(7)上。
3.根据权利要求2所述的橡胶材料性能测试装置，其特征在于，所述的冲击头(16)的前端设为可用于对试件作刺扎实验时的圆锥体或作回弹实验时的球面体。
4.根据权利要求1所述的橡胶材料性能测试装置，其特征在于，所述的试件夹具(3)包括：一两端具有法兰盘状的空心柱体(3.1)和压片(3.2)。
5.根据权利要求4所述的橡胶材料性能测试装置，其特征在于，所述空心柱体(3.1)的两端法兰盘上分别设有与所述测试平台(2)用作螺栓连接的工艺孔和与所述压片(3.2)用作螺栓连接的工艺孔。
6.根据权利要求1或4所述的橡胶材料性能测试装置，其特征在于，所述的测试平台(2)上设有阵列分布的用以安装所述试件夹具(3)的螺纹孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620410466.3U CN205580905U (zh) | 2016-05-09 | 2016-05-09 | 橡胶材料力学性能测试装置 |
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| CN201620410466.3U CN205580905U (zh) | 2016-05-09 | 2016-05-09 | 橡胶材料力学性能测试装置 |
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| CN201620410466.3U Active CN205580905U (zh) | 2016-05-09 | 2016-05-09 | 橡胶材料力学性能测试装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN205580905U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105784524A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-07-20 | 吉林大学 | 橡胶材料力学性能测试装置 |
| CN107817181A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-20 | 南昌叁润科技有限公司 | 一种建筑砖头专用质量检测设备 |
| CN109916745A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-21 | 文志敏 | 一种用于检测水闸堤坝承受力的检测装置 |
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2016
- 2016-05-09 CN CN201620410466.3U patent/CN205580905U/zh active Active
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