橡膠材料的疲勞磨損試驗的製造方法
2023-05-31 02:24:56 1
橡膠材料的疲勞磨損試驗的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種橡膠材料的疲勞磨損試驗機，包括帶輪、軸承座、偏心輪、軸、聯軸器、伺服電機、絲槓、導軌、測速計、滑臺及機身，其解決了橡膠的疲勞試驗機或橡膠的磨損試驗機不能考慮疲勞和磨損兩種因素的交互作用對橡膠材料損傷的問題。
【專利說明】橡膠材料的疲勞磨損試驗機
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料試驗技術，特別涉及一種可以對橡膠材料進行疲勞磨損試驗的試
驗裝置。
【背景技術】
[0002]潛油螺杆泵採油技術與其它人工舉升技術(如柱塞式抽油機、電潛離心泵等)相t匕，因其適宜於高粘度、高含砂量原油開採，近年來在我國大慶、大港、遼河、勝利等油田的稠油井中的應用迅速擴大，為國家的能源開發做出突出貢獻。
[0003]潛油螺杆泵的橡膠定子，在轉子長期的滾動兼滑動運行中，一方面被轉子磨損另一方面受到交變應力作用而產生疲勞裂紋。橡膠定子一旦出現裂紋，必然會加劇其磨損速率，從而導致螺杆泵的效率降低，影響螺杆泵的可靠性和使用壽命。
[0004]為揭示螺杆泵內橡膠定子的疲勞磨損的機理，選擇橡膠配方，計算橡膠定子的壽命，需要對橡膠材料進行疲勞磨損試驗研究。單純的橡膠疲勞試驗機或者是橡膠磨損試驗機都已有應用，但是該種試驗機不能考慮疲勞和磨損兩種因素的交互作用對橡膠材料的損傷。
【發明內容】
[0005]發明目的:本發明提供一種橡膠材料的疲勞磨損試驗機，目的在於解決橡膠的疲勞試驗機或橡膠的磨損試驗機不能考慮疲勞和磨損兩種因素的交互作用對橡膠材料損傷的問題。
[0006]技術方案:
一種橡膠材料的疲勞磨損試驗機，其特徵在於:該試驗機包括機座、兩個試驗執行機構和試驗距離調整機構；兩個試驗執行機構分別為動執行機構和定執行機構，動執行機構設置在試驗距離調整機構上，試驗距離調整機構和定執行機構設置在機座上；動執行機構包括第一伺服電機、與第一伺服電機連接的軸及設置在軸前端的調整輪；定執行機構包括第二伺服電機與第二伺服電機連接的軸及設置在軸前端的調整機構；與第一伺服電機連接的軸和與第二伺服電機連接的軸之間平行；試驗距離調整機構包括調整伺服電機、設置在機座上的導軌和設置在導軌上能沿導軌滑動的滑臺，調整伺服電機通過絲槓與滑臺的絲槓螺母連接，絲槓旋轉時帶動滑臺滑動，動執行機構設置在滑臺上。
[0007]動執行機構上的調整輪為同心帶輪或帶輪；同心帶輪通過鍵與動執行機構的軸固定；同心帶輪和帶輪均為圓柱餅狀結構，在在圓柱的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽。
[0008]定執行機構上的調整機構為可調帶輪或由曲軸和輔助帶輪組成的複合機構；可調帶輪為圓柱餅狀結構，在半徑方向上開有長條孔，長條孔一端的中心與帶輪的圓心重合，並在長條孔的內壁表面上開有對稱的鍵槽，長條孔套在定執行機構的軸上並通過插在鍵槽內的鍵固定，在可調帶輪圓柱的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽；曲軸通過短軸與輔助帶輪連接，曲軸結構為一端設有用於安裝軸的帶鍵槽通孔，另一端設有安裝短軸的長條孔；輔助帶輪通過軸承安裝在短軸上，在輔助帶輪的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽。
[0009]動執行機構的軸通過軸承座設置在滑臺上，軸通過聯軸器與第一伺服電機連接。
[0010]定執行機構上的軸通過軸承座設置在機座上，軸通過聯軸器與第二伺服電機連接。
[0011]在滑臺上設置有用於測量同心帶輪或帶輪轉動的圈數和轉速的測速器。
[0012]在機座上設置有用於測量可調帶輪或由曲軸和輔助帶輪組成的複合機構的轉動圈數和轉速的測速器。
[0013]在所有帶輪的帶槽內均設置有控制摩擦係數的摩擦帶。
[0014]優點及效果:本發明提供一種橡膠材料的疲勞磨損試驗機，包括帶輪、軸承座、偏心輪、軸、聯軸器、伺服電機、絲槓、導軌、測速計、滑臺及機身。
[0015]本發明的有益效果:
(1)本發明可同時或分別進行多種條件下的橡膠疲勞磨損試驗，試驗結果更加符合橡膠疲勞損傷實際情況；
(2)本發明的滑臺可在絲槓的作用下滑動，通過調整中心距來實現預加載荷的目的；
(3)本發明的帶輪上可安裝不同摩擦係數的摩擦帶，在進行橡膠疲勞損傷與摩擦關係試驗時，以達到模擬不同工作環境的要求；
(4)本發明能夠實現不同轉速(頻率)的試驗環境要求，產生不同的疲勞損傷原理；
(5)本發明採用可拆卸式帶輪和可調式帶輪，實現多種條件下的橡膠疲勞損傷試驗。
[0016]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為橡膠疲勞試驗機的結構圖；
圖2為圖1中滑臺和導軌沿A-A的截面圖；
圖3為可調帶輪的結構圖；
圖4為圖3的B— B剖視圖；
圖5為同心帶輪的結構圖；
圖6為圖5的側視結構圖；
圖7為橡膠疲勞試驗機的軸承座結構圖；
圖8為圖7的D — D示意圖；
圖9為曲軸的結構圖；
圖1 O為在圖1中的結構基礎上，可調帶輪的另一種安裝位置；
圖1 I為橡膠疲勞試驗機更換其他帶輪後的結構形式。
[0017]【具體實施方式】:下面結合附圖對本發明做進一步的說明:
如圖1所示，本發明提供一種橡膠材料的疲勞磨損試驗機，該試驗機包括機座7、兩個試驗執行機構和試驗距離調整機構；兩個試驗執行機構分別為動執行機構和定執行機構，動執行機構設置在試驗距離調整機構上，試驗距離調整機構和定執行機構設置在機座7上；動執行機構包括第一伺服電機12、與第一伺服電機12連接的軸15及設置在軸15前端的調整輪；定執行機構包括第二伺服電機6與第二伺服電機6連接的軸4及設置在軸4前端的調整機構；與第一伺服電機12連接的軸15和與第二伺服電機6連接的軸4之間平行；試驗距離調整機構包括調整伺服電機8、設置在機座7上的導軌13和設置在導軌13上能沿導軌13滑動的滑臺11，調整伺服電機8通過絲槓10與滑臺11的絲槓螺母11-1連接，絲槓10旋轉時帶動滑臺11滑動，動執行機構設置在滑臺11上。調整伺服電機8可帶動絲槓10旋轉，調整滑臺11的位置，即調整軸4與軸15之間的距離，來對試樣施加預定載荷。
[0018]如圖1和I I所示，動執行機構上的調整輪為同心帶輪17或帶輪7-6 ;同心帶輪17通過鍵與動執行機構的軸15固定；如圖5和6所示，同心帶輪17和帶輪7-6均為圓柱餅狀結構，在在圓柱的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽。
[0019]定執行機構上的調整機構為可調帶輪I或由曲軸7-1和輔助帶輪7-2組成的複合機構；如圖3和4所示，可調帶輪I為圓柱餅狀結構，在半徑方向上開有長條孔111，長條孔一端的中心與帶輪的圓心重合，並在長條孔111的內壁表面上開有對稱的鍵槽，長條孔111套在定執行機構的軸4上並通過插在鍵槽內的鍵固定，在可調帶輪I圓柱的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽；曲軸7-1通過短軸7-4與輔助帶輪7-2連接，如圖9所示，曲軸7-1結構為一端設有用於安裝軸4的帶鍵槽通孔，另一端設有安裝短軸7-4的長條孔；輔助帶輪7-2通過軸承7-3安裝在短軸7-4上，在輔助帶輪7-2的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽。
[0020]動執行機構的軸15通過軸承座16設置在滑臺11上，軸15通過聯軸器14與第一伺服電機12連接。、
定執行機構上的軸4通過軸承座2設置在機座7上，軸4通過聯軸器5與第二伺服電機6連接。
[0021]在滑臺11上設置有用於測量同心帶輪17或帶輪7-6轉動的圈數和轉速的測速器18。
[0022]在機座7上設置有用於測量可調帶輪I或由曲軸7-1和輔助帶輪7-2組成的複合機構的轉動圈數和轉速的測速器3。
[0023]在所有帶輪的帶槽內均設置有控制摩擦係數的摩擦帶。
[0024]伺服電機6和12可以控制帶輪或曲軸，使其有不同的轉速和轉向。
[0025]如圖1和I I所示，試樣19為帶狀結構，並且可以套在帶輪上的帶槽內。
[0026]本發明可以將這些帶輪或曲軸進行有需要的搭配，其中，可調帶輪I與同心帶輪17進行搭配時，當可調帶輪I的旋轉中心與自身的結構中心不重合時，通過調整帶輪I和同心帶輪17的轉速和轉向，使帶輪和試樣之間相互滑動，並在調整帶輪I的偏心作用下拉伸試樣，因此可以測量試樣的疲勞與摩擦和拉伸的關係；
當可調帶輪I的旋轉中心與結構中心重合時，通過調整帶輪I和同心帶輪17的轉速和轉向，只使帶輪和試樣之間相互滑動，因此可以測量試樣的疲勞與摩擦關係；
曲軸7-1、輔助帶輪7-2和帶輪7-6搭配時，通過驅動曲軸7-1拉伸試樣19，可以測量試樣的疲勞與拉伸的關係；
如圖7和8所示，軸承座的結構包括上蓋61、軸承62、下座63和連接螺栓64，在上蓋61和下座63上均設有用於固定軸承的槽，如俯視圖所示；
進行試驗之前，以圖所示為例，將試樣19安裝到可調帶輪I和同心帶輪17的帶槽內，調整伺服電機8通過聯軸器9帶動絲槓10轉動使滑臺11運動，調整定執行機構的軸4和動執行機構軸15之間的距離，對試樣19施加載荷，由於定執行機構的軸4可以安裝在可調帶輪I上長條孔的不同位置，使可調帶輪I有不同的偏心量，當可調帶輪I的旋轉中心不與結構中心重合時，如圖1所示，通過該組帶輪的配合可以測量試樣的疲勞損傷與摩擦和拉伸有關的試驗參數；當可調帶輪I的旋轉中心與結構中心重合時，通過該組帶輪的配合可以測量試樣的疲勞損傷與摩擦有關的試驗參數。
[0027]進行試驗時，第一伺服電機12和第二伺服電機6，可調整電機轉速及轉向，達到預定的試驗要求。通過測速計3與測速計18累計轉動的圈數和轉速，計算試驗頻率，拉伸或摩擦的次數，達到預定次數後，通過控制系統斷開電機電源，結束試驗。通過對實驗數據的分析，可得到在產生疲勞的主要原因(頻率)已定的條件下，橡膠疲勞磨損與其它各試驗條件的關係。
[0028]本發明還配有拓展系統，如圖7所示。圖7結構用來測試試樣的疲勞損傷與拉伸的關係。其結構為在圖1的基礎上在軸15上安裝輔助帶輪7-6，並用螺母7-7固定；軸4上的可調帶輪I被曲軸7-1代替，並在曲軸7-1上，通過軸承7-3、短軸7-4和螺母7_5和7-8安裝輔助帶輪7-2。試樣19安裝在輔助帶輪7-2和帶輪7-6的帶槽內，只通過定執行機構的軸4的旋轉，帶動曲軸7-1使試樣19往復拉伸，並可以調整短軸7-4的位置調整拉伸量，進行試樣的疲勞磨損與拉伸的關係試驗。
[0029]帶輪7-6的結構與同心帶輪17的結構相似，但是沒有鍵槽。
[0030]曲軸7-1結構如圖9所示，一端設有用於安裝軸4的帶鍵槽通孔，另一端設有安裝短軸7_4的長條孔。
[0031 ] 本發明結構合理，操作科學，效果明顯，適合於在橡膠疲勞試驗領域推廣應用。
【權利要求】
1.一種橡膠材料的疲勞磨損試驗機，其特徵在於:該試驗機包括機座(7)、兩個試驗執行機構和試驗距離調整機構；兩個試驗執行機構分別為動執行機構和定執行機構，動執行機構設置在試驗距離調整機構上，試驗距離調整機構和定執行機構設置在機座(7)上；動執行機構包括第一伺服電機(12)、與第一伺服電機(12)連接的軸(15)及設置在軸(15)前端的調整輪；定執行機構包括第二伺服電機(6)與第二伺服電機(6)連接的軸(4)及設置在軸(4)前端的調整機構；與第一伺服電機(12)連接的軸(15)和與第二伺服電機(6)連接的軸(4)之間平行；試驗距離調整機構包括調整伺服電機(8)、設置在機座(7)上的導軌(13)和設置在導軌(13)上能沿導軌(13)滑動的滑臺(11)，調整伺服電機(8)通過絲槓(10)與滑臺(11)的絲槓螺母(11-1)連接，絲槓(10)旋轉時帶動滑臺(11)滑動，動執行機構設置在滑臺(11)上。
2.根據權利要求1所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗機,其特徵在於:動執行機構上的調整輪為同心帶輪(17)或帶輪(7-6);同心帶輪(17)通過鍵與動執行機構的軸(15)固定；同心帶輪(17)和帶輪(7-6)均為圓柱餅狀結構，在在圓柱的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽。
3.根據權利要求1所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗機,其特徵在於:定執行機構上的調整機構為可調帶輪(I)或由曲軸(7-1)和輔助帶輪(7-2)組成的複合機構；可調帶輪(I)為圓柱餅狀結構，在半徑方向上開有長條孔(111)，長條孔一端的中心與帶輪的圓心重合，並在長條孔(111)的內壁表面上開有對稱的鍵槽，長條孔(111)套在定執行機構的軸(4)上並通過插在鍵槽內的鍵固定，在可調帶輪(I)圓柱的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽；曲軸(7-1)通過短軸(7-4)與輔助帶輪(7-2)連接，曲軸(7-1)結構為一端設有用於安裝軸(4)的帶鍵槽通孔，另一端設有安裝短軸(7-4)的長條孔；輔助帶輪(7-2)通過軸承(7-3)安裝在短軸(7-4)上，在輔助帶輪(7-2)的外圓面上開有用於安裝試樣的帶槽。
4.根據權利要求2所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗機，其特徵在於:動執行機構的軸(15)通過軸承座(16)設置在滑臺(11)上，軸(15)通過聯軸器(14)與第一伺服電機(12)連接。
5.根據權利要求3所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗機，其特徵在於:定執行機構上的軸(4)通過軸承座(2)設置在機座(7)上，軸(4)通過聯軸器(5)與第二伺服電機(6)連接。
6.根據權利要求2所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗機，其特徵在於:在滑臺(11)上設置有用於測量同心帶輪(17)或帶輪(7-6)轉動的圈數和轉速的測速器(18)。
7.根據權利要求3所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗機，其特徵在於:在機座(7)上設置有用於測量可調帶輪(I)或由曲軸(7-1)和輔助帶輪(7-2)組成的複合機構的轉動圈數和轉速的測速器(3)。
8.根據權利要求2或3所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗機，其特徵在於:在所有帶輪的帶槽內均設置有控制摩擦係數的摩擦帶。
【文檔編號】G01N3/56GK103822838SQ201410066621
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】閆明, 劉棟, 佟玲, 呂曉仁, 王世傑 申請人:瀋陽工業大學