CN207440043U - 一种松弛时间测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种松弛时间测试装置，用于测试材料熔体或溶液在不同外界环境作用下的松弛时间，包括驱动机构、测试杆、容器、加热器和波动发生器，驱动机构以一定速度驱动测试杆旋转一定角度，设置于一端的应力传感器采集应力数据，获得在一定的速度、温度及振动波作用下应力数据与时间的变化关系，即得松弛时间；本实用新型通过测试杆上安装温度应力传感器，实现待测材料应力数据的获取，实现松弛时间的测试；还通过设置加热器及波动发生器，实现不同温度、不同波动场强度和不同速度条件下的松弛时间测试，可以为材料性能研究、材料加工设备与加工技术方案提供方法和数据支持。

Description

一种松弛时间测试装置

技术领域

本实用新型属于高分子材料检测领域，具体涉及一种松弛时间测试装置。

背景技术

高分子材料及其溶液的松弛时间是影响其性能的关键因素，松弛时间除由材料本身的性能决定外，还跟外界温度、湿度、作用速度、外加物理场强度以及种类等密切相关。

目前已有的旋转流变仪，可以通过测试电机扭矩的变化来计算材料的黏度，但是不能够准确得到材料的松弛时间。因为不同材料的松弛时间相差非常大，有些材料的松弛时间有几小时、几天、甚至几十年，而针对高分子熔体和溶液，有些材料的松弛时间可能从10-10秒到几分钟不等，这样，就对测试装置的灵敏性和适应性要求很高，如果使用测试电机扭矩以及电机轴旋转角度的变化来计算松弛时间，则可能由于空间尺寸误差、或摩擦、惯性等阻力误差，从而导致测试数据有误，甚至根本测试不到数据（如松弛时间足够短的情况）。

现有技术中，高分子材料及其溶液的松弛时间的测试，特别是在某些外加物理场作用下的松弛时间测试存在一定的困难，没有一种设备能够准确测量松弛时间，给材料性能研究、材料加工设备与加工技术方案带来困难。

实用新型内容

为了克服现有技术无法准确测量材料的松弛时间的问题，本实用新型提供了一种松弛时间的测试方法。

本实用新型测试方法主要原理为：

在一定的气压（海拔）、温度、湿度环境下，对材料熔体或溶液施加一个变形（位移），这时材料就会产生一个应力，并且应力会慢慢松弛，当应力变为零时，这个时间段的长度则为该材料在该温度、湿度环境下的松弛时间。

在一定的气压（海拔）、温度、湿度环境下，对材料熔体或溶液施加一附加物理场（如超声波、电磁波、或其它振动波等），待稳定后，对材料施加一个变形（位移），这时材料会产生一个应力，然后应力会慢慢回复松弛，当应力变为零时，记录这个时间段的长度即为该材料在该环境、该物理场作用下的松弛时间。

本实用新型通过如下技术方案实现：

本实用新型提供了一种实现所述材料松弛时间测试方法的松弛时间测试装置，包括驱动机构、测试杆、容器、加热器、波动发生器和位置传感器；

所述测试杆一端设置有温度应力传感器，用于采集待测材料温度数据和应力数据，另一端与驱动机构连接；

具体的，温度应力传感器直接安装在测试杆上，直接与材料接触，可以非常准确、快速地采集到材料的温度、应力等参数，消除了由于尺寸误差、摩擦等引起的数据不准确等情况。

所述驱动机构包括驱动源、齿轮一和齿轮二，所述齿轮一和齿轮二啮合，所述齿轮一驱动源通过驱动轴连接，所述齿轮二与所述测试杆另一端键连接；所述齿轮二与位置传感器连接，可以即时采集控制齿轮二的旋转角度；

所述加热器设置于容器外壁，所述波动发生器设置于容器底部。

具体地，测试杆上端部直接与齿轮二刚性连接，位置传感器可以直接测试齿轮二的旋转角度（即测试杆的旋转角度），齿轮二直径远大于齿轮一，这样减少驱动源转动惯性对测试杆旋转角度精度的影响，从而提高测试精度。

进一步地，还包括数据采集控制系统，所述数据采集控制系统分别与所述温度应力传感器、波动发生器、驱动源电连接，用于采集分析待测材料温度、应力数据、波动场强度数据和驱动源驱动测试杆旋转的速度、角度与时间数据。

进一步地，所述测试杆自上而下依次穿过压紧螺母、齿轮二和轴承并与温度应力传感器螺纹连接，所述压紧螺母与测试杆螺纹连接。

具体地，所述测试杆内部中空,用于引出所述温度应力传感器的数据线和电源线。

进一步地，所述齿轮一为渐开线齿轮、也可以是摆线齿轮或圆弧齿轮，优选为渐开线齿轮。

具体地，为了更好的控制齿轮二的旋转角度，提高测试精度，所述齿轮二直径大于齿轮一直径。

进一步地，所述驱动源包括电力驱动、液压驱动或内燃机驱动，优选为电力驱动。

进一步地，还包括减速机，所述减速机设置于连接动力源与齿轮一的驱动轴上，用于调节测试杆旋转速度。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型通过测试杆上安装温度应力传感器，实现待测材料应力数据的获取，实现松弛时间的测试；还通过设置加热器及波动发生器，实现不同温度、不同波动场强度和不同速度条件下的松弛时间测试，可以为材料性能研究、材料加工设备与加工技术方案提供方法和数据支持。

附图说明

图1为松弛时间测试装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种实现材料松弛时间测试的松弛时间测试装置，包括驱动机构、测试杆5、容器10、加热器11和波动发生器12。

驱动机构包括驱动源3、齿轮1和齿轮4，齿轮1和齿轮4啮合，齿轮1与驱动源3通过驱动轴2连接，齿轮4与测试杆5一端键连接；齿轮1为渐开线齿轮，齿轮4直径大于齿轮1直径；驱动源3与齿轮1之间还设置有减速机，用于调节测试杆5旋转速度。

齿轮4与位置传感器8连接，位置传感器8可以即时采集齿轮4的旋转角度，然后将数据传送给控制系统，从而控制驱动源3的运动。

测试杆5另一端设置有温度应力传感器14；具体的，测试杆5自上而下依次穿过压紧螺母7、齿轮4和轴承9并与温度应力传感器14螺纹连接，压紧螺母7与测试杆5螺纹连接；测试杆5内部中空,用于引出温度应力传感器14的数据线和电源线。

加热器11设置于容器10外壁，波动发生器12设置于容器10底部。

松弛时间测试装置还包括数据采集控制系统，数据采集控制系统分别与温度应力传感器14、波动发生器12、位置传感器8、驱动源3电连接，用于采集分析待测材料温度、初始应力数据、旋转角度、波动场强度数据和驱动源驱动测试杆旋转的速度与时间数据。

通过设置松弛时间测试装置实现材料松弛时间的测试，具体方式如下：

首先，将材料13熔体或溶液加入容器10，然后将端部为应力传感器14的测试杆5浸入材料13中，应力传感器14与材料13完全接触，然后对材料13保持一定温度直至稳定，这时，应力传感器14会采集到一个应力数据，将该数据自动设置为初始应力；

然后，将测试杆5以一定的速度旋转一定角度，位置传感器采集齿轮4的旋转角度，然后控制驱动源停止转动，并锁止转动。应力传感器14自动采集应力数据，同时数据采集控制系统开始计时，以时间为横坐标，应力为纵坐标，自动绘制应力-时间变化图谱，测试杆5以一定的速度旋转一定角度后起，到应力数据达到初始应力时所对应的时间段长度，就是该材料在该温度下、该作用速度作用下的松弛时间。

在测试时，通过启动波动发生器12、加热器11对材料13施加一定强度的波动场作用和温度，波动场可以是超声波，也可以是其它物理波动，实现待测材料在某温度下、某作用速度下、某强度波动场作用下的松弛时间。

如其它参数确定，通过改变测试杆的旋转速度，则可以测试材料在不同作用速度下的松弛时间。

如果改变材料温度，则可以测试不同温度下材料的松弛时间。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护之内。

Claims (7)

1.一种松弛时间测试装置，其特征在于，包括驱动机构、测试杆、容器、加热器、波动发生器和位置传感器；

所述测试杆一端设置有温度应力传感器，另一端与驱动机构连接；

所述驱动机构包括驱动源、齿轮一和齿轮二，所述齿轮一和齿轮二啮合，所述齿轮一驱动源通过驱动轴连接，所述齿轮二与所述测试杆另一端键连接；所述齿轮二与所述位置传感器连接；

所述加热器设置于容器外壁，所述波动发生器设置于容器底部；

还包括数据采集控制系统，所述数据采集控制系统分别与所述温度应力传感器、波动发生器、位置传感器、驱动源电连接，用于采集分析待测材料温度、初始应力数据、波动场强度数据和驱动源驱动测试杆旋转的速度、角度与时间数据。

2.根据权利要求1所述的松弛时间测试装置，其特征在于，所述测试杆自上而下依次穿过压紧螺母、齿轮二和轴承并与温度应力传感器螺纹连接，所述压紧螺母与测试杆螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的松弛时间测试装置，其特征在于，所述测试杆内部中空,用于引出所述温度应力传感器的数据线和电源线。

4.根据权利要求1所述的松弛时间测试装置，其特征在于，所述齿轮一为渐开线齿轮、也可以是摆线齿轮或圆弧齿轮。

5.根据权利要求1所述的松弛时间测试装置，其特征在于，所述齿轮二直径大于齿轮一直径。

6.根据权利要求1所述的松弛时间测试装置，其特征在于，所述驱动源包括电力驱动、液压驱动或内燃机驱动。

7.根据权利要求1所述的松弛时间测试装置，其特征在于，还包括减速机，所述减速机设置于连接动力源与齿轮一的驱动轴上。