一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置及方法
2023-12-02 00:06:31 4
一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置及方法，屬於機械摩擦、材料磨損腐蝕與控制領域。本裝置主要包括砂泵電機、聯軸器、砂泵、排出管、壓力調節閥、流量計、吸入管、鍍鉻鋼輪、聯接軸承、鋼輪旋轉電機、尾流口、橡膠試件、螺栓、試件加載裝置杆、絲槓、導軌、加載電機、儲液槽、支撐架、底座。橡膠試件放在試件加載裝置杆上與鍍鉻鋼輪相互作用，含砂料漿在砂泵與壓力調節閥作用下形成循環系統並根據測試要求可任意調節流量、流速。本發明在測試中解決了含砂料漿中砂粒沉積和流量、流速穩定性差的問題，設備操作簡單實用，測試數據準確性高。
【專利說明】一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置及方法，利用動態磨粒磨損和靜態液體浸泡共同作用的原理來測量不同配方的橡膠材料耐磨蝕性能，屬於機械摩擦、材料磨損腐蝕與控制領域。
【背景技術】
[0002]橡膠材料與金屬配副的漿料輸送設備在石油開採、礦山鑽探中應用廣泛，如螺杆泵中的橡膠定子與金屬轉子、渦輪鑽具的橡膠止推軸承以及螺杆混輸泵的金屬螺杆與橡膠襯套等。由於實際工況中輸送的料漿常為含有多種固相粒子的腐蝕性液體，服役環境惡劣，橡膠材料在使用過程中常易發生脫膠或溶膠，或被料漿中所攜帶的砂粒嚴重磨損，致使橡膠材料的使役性能大大降低，而金屬轉子耐腐蝕性高，磨損較少，這樣橡膠就直接影響這類配副工作壽命，甚至僅由於橡膠的磨損抗力降低就導致設備整體失效，造成巨額浪費和損失。因此，提高橡膠材料在含砂料漿中的磨蝕性能就成為人們極為關注和急需解決的問題。
[0003]目前，國內外各研究機構在橡膠磨粒磨損領域進行了一些研究，也取得了一些積極的成果。但是針對含砂料漿中橡膠磨粒磨損測試裝置而言，普遍還存在以下問題:1)測試結果的準確性取決於料漿中含砂均勻濃度，已有的測試裝置不能很好的解決砂粒沉降問題，導致砂粒濃度在料漿上層較小，下層較大，給測量結果準確性帶來影響；2)測量結果的準確性還取決於衝擊橡膠的含砂料漿的流量和流速，已有的測試裝置不能根據需要調整含砂料漿的流量和流速，導致穩定性較差，給測量結果準確性帶來影響。因此，研究和開發更適合潛油螺杆泵採油實際應用工況的，能更科學、更準確測量含砂料漿中橡膠磨粒磨損測試裝置是很有必要的。
【發明內容】
[0004]發明目的:
本發明的目的在於針對現有測試裝置的不足，為了解決砂粒沉積和流量、流速穩定性差的問題，為測試和評價含砂料漿中橡膠磨粒磨損性能提供新型測試裝置及方法。
[0005]技術方案:
本發明是通過以下技術方案實施的:
一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置，主要包括底座，其特徵在於:砂泵電機與砂泵固定在底座上，砂泵電機通過聯軸器連接砂泵，砂泵通過排出管與壓力調節閥和流量計連接，排出管尾端設有尾流口，排出管通過尾流口伸入儲液槽上部，儲液槽底部通過吸入管與砂泵相連，儲液槽通過支撐架固定在底座上；儲液槽內放置有試件加載裝置杆和鍍鉻鋼輪，試件加載裝置杆與鍍鉻鋼輪留有間隙；加載電機通過導軌、絲槓與試件加載裝置杆相連，橡膠試件放置在試件加載裝置杆上的卡槽內；鋼輪旋轉電機通過聯接軸承與鍍鉻鋼輪相連，排出管的尾流口伸入鍍鉻鋼輪與加載裝置杆試件卡槽上方，並留有間隙。
[0006]所述試件加載裝置杆上試件加載卡槽中心點與鍍鉻鋼輪圓心點在同一水平線上。[0007]所述鍍鉻鋼輪表面裝有翼片。
[0008]所述鍍鉻鋼輪圓周表面為凹形槽，凹形槽內寬大於尾流口寬和試件加載裝置杆杆寬。
[0009]所述鍍鉻鋼輪為鍍鉻45#鋼輪。
[0010]所述導軌為四根。
[0011]一種如上所述含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置的測試方法，其特徵在於:該方法步驟如下:
(1)首先在儲液槽內加入含砂料漿；
(2)將橡膠試件放置在試件加載裝置杆上的卡槽內；
(3)打開壓力調節閥，開啟砂泵電機，使砂泵運轉，觀察流量計，建立一個含砂料漿在儲液槽、吸入管、砂泵、壓力調節閥、排出管、尾流口，再到儲液罐的循環系統；
(4)調節壓力閥，觀察流量計直到達到測試要求所需流速；
(5 )開啟加載電機，使試件加載裝置杆上卡槽內試驗試件逐漸與鍍鉻鋼輪接觸，並逐漸達到試驗要求加載壓力；
(6)設定鋼輪旋轉電機轉速，開啟鋼輪旋轉電機，開始計時；
(7)當達到測試所設定的時間後，關閉鋼輪旋轉電機和加載電機，鬆開試件加載裝置杆和鍍鉻鋼輪；
(8)關閉電機砂泵，取出試驗試件，清洗去除試件表面的雜質，進行乾燥後稱量試樣的質量以及測量試件硬度，觀察表面形貌。
[0012]優點和效果:
本發明裝置結構簡單，安裝方便，便於操作，安全可靠。與現有裝置相比，本裝置克服了測試中砂粒沉積、含砂濃度不均問題，並能根據需要調整含砂料漿的流量和流速，解決了以往測試中穩定性較差，測量結果準確性較低的問題。本發明裝置更符合潛油螺杆泵採油實際應用工況環境，測試結果準確度高。
[0013]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發明整體結構示意圖；
圖2為鍍鉻鋼輪結構示意圖；
圖3為圖2側視圖；
圖4為試件加載裝置杆結構示意圖；
圖5為尾流口裝配結構示意圖。
[0014]附圖標記說明:
砂泵電機1、聯軸器2、砂泵3、排出管4、壓力調節閥5、流量計6、吸入管7、鍍鉻鋼輪8、聯接軸承9、鋼輪旋轉電機10、尾流口 11、橡膠試件12、螺栓13、試件加載裝置杆14、絲槓
15、導軌16、加載電機17、儲液槽18、支撐架19、底座20、凹形槽21。
[0015]【具體實施方式】:
下面結合附圖對本發明進行具體說明:
本發明提供一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置，如圖1-圖5中所示:該裝置包括砂泵電機1、聯軸器2、砂泵3、排出管4、壓力調節閥5、流量計6、吸入管7、鍍鉻鋼輪8、聯接軸承9、鋼輪旋轉電機10、尾流口 11、橡膠試件12、螺栓13、試件加載裝置杆14、絲槓15、導軌16、加載電機17、儲液槽18、支撐架19、底座20、凹形槽21。砂泵電機I與砂泵3固定在底座20上，砂泵電機I通過聯軸器2連接砂泵3，砂泵3通過排出管4與壓力調節閥5和流量計6相連，排出管4尾端設有尾流口 11，排出管4通過尾流口 11伸入儲液槽18上部，儲液槽18底部通過吸入管7與砂泵3相連，儲液槽18通過支撐架19固定在底座20上；儲液槽18內放置有試件加載裝置杆14和鍍鉻鋼輪8，試件加載裝置杆14與鍍鉻鋼輪8留有一定間隙，這樣設置是因為加載裝置杆14與鍍鉻鋼輪8之間要有一段行程，當橡膠試件12放置在試件加載裝置杆14上的卡槽內後，根據測試要求加載力，使橡膠試件12逐漸與鍍鉻鋼輪8貼近，進而進行測試；加載電機17通過導軌16、絲槓15與試件加載裝置杆14相連，橡膠試件12放置在試件加載裝置杆14上的卡槽內；鋼輪旋轉電機10通過聯接軸承9與鍍鉻鋼輪8相連，排出管4的尾流口 11伸入鍍鉻鋼輪8與加載裝置杆14試件卡槽上方，並留有間隙，這樣做的目的是使尾流口 11末端不與鍍鉻鋼輪8、加載裝置杆14和橡膠試件12接觸，以防止不必要的摩擦。
[0016]所述試件加載裝置杆14上試件加載卡槽中心點與鍍鉻鋼輪8圓心點在同一水平線上。
[0017]所述鍍鉻鋼輪8表面裝有翼片，起到攪拌機的作用，防止砂粒過渡沉積。
[0018]所述鍍鉻鋼輪8圓周表面為凹形槽21，凹形槽21內寬大於尾流口 11寬和試件加載裝置杆14寬。
[0019]所述導軌16可以根據實際需要設置，採用四根導軌時穩定性較好。
[0020]所述鍍鉻鋼輪8採用45#鋼時耐磨性較好。
[0021]一種如上所述含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置的測試方法，該方法步驟如下:
(O首先在儲液槽18內加入含砂料漿；
(2)將橡膠試件12放置在試件加載裝置杆14上的卡槽內；
(3)打開壓力調節閥5，開啟砂泵電機1，使砂泵3運轉，觀察流量計6，建立一個含砂料漿在儲液槽18、吸入管7、砂泵3、壓力調節閥5、排出管(4)、尾流口(11)，再到儲液罐18的循環系統；
(4)調節壓力閥5，觀察流量計6直到達到測試要求所需流速；
(5)開啟加載電機17，使試件加載裝置杆14上卡槽內試驗試件12逐漸與鍍鉻45#鋼輪8接觸，並逐漸達到試驗要求加載壓力；
(6)設定鋼輪旋轉電機10轉速，開啟鋼輪旋轉電機10，開始計時；
(7)當達到測試所設定的時間後，關閉鋼輪旋轉電機10和加載電機17，鬆開試件加載裝置杆14和鍍鉻鋼輪8 ；
(8)關閉電機砂泵1，取出試驗試件12，去除表面的雜質，然後稱量試樣的質量，觀察表明形貌，並進行試驗要求的其它方面測量。
[0022]實施例1:
用上述含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置進行測試，在室溫條件下，選取試驗件為丁腈橡膠(尺寸為40mm*25mm*5mm,成分為:丁腈-26,硫磺,氧化鋅,硬脂酸，高耐磨炭黑，防老劑，促進劑和石蠟等)利用上述含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置進行測試，具體操作步驟如下:
(O首先在儲液槽18內加入含砂料漿；(2)將試驗試件12放置在試件加載裝置杆14上的卡槽內；
(3)打開壓力調節閥5，開啟砂泵電機1，使砂泵3運轉，觀察流量計6，建立一個含砂料漿在儲液槽18、吸入管7、砂泵3、壓力調節閥5、排出管4、尾流口 11，再到儲液罐18的循環系統；
(4)調節壓力閥5，觀察流量計6直到達到測試要求所需流速；
(5)開啟加載電機17，使試件加載裝置14上卡槽內試驗試件12逐漸與鍍鉻45#鋼輪8接觸，並逐漸達到試驗要求加載壓力；
(6)設定鋼輪旋轉電機10轉速，開啟鋼輪旋轉電機10，開始計時；
(7)當達到測試所設定的時間後，關閉鋼輪旋轉電機10和加載電機17，鬆開試件加載裝置杆14和鍍鉻鋼輪8 ；
(8)關閉電機砂泵6，取出試驗試件12，去除表面的雜質，然後稱量試樣的質量；
(9)測試結果處理:對比試驗試件磨損前後的質量和表面形貌，利用檢測顯微鏡觀察丁腈橡膠磨損後的磨痕表面形貌並進行摩擦磨損機理分析。
[0023]本發明在測試中解決了含砂料漿中砂粒沉積和流量、流速穩定性差的問題，含砂料漿在砂泵與壓力調節閥的作用下形成循環系統並根據測試要求可任意調節流量、流速設備操作簡單實用，測試數據準確性高。
【權利要求】
1.一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置，主要包括底座(20)，其特徵在於:砂泵電機(I)與砂泵(3)固定在底座(20 )上，砂泵電機(I)通過聯軸器(2 )連接砂泵(3 )，砂泵(3 )通過排出管(4)與壓力調節閥(5)和流量計(6)連接，排出管(4)尾端設有尾流口(11)，排出管(4 )通過尾流口( 11)伸入儲液槽(18 )上部，儲液槽(18 )底部通過吸入管(7 )與砂泵(3 )相連，儲液槽(18)通過支撐架(19)固定在底座(20)上；儲液槽(18)內放置有試件加載裝置杆(14)和鍍鉻鋼輪(8)，試件加載裝置杆(14)與鍍鉻鋼輪(8)留有間隙；加載電機(17)通過導軌(16)、絲槓(15)與試件加載裝置杆(14)相連，橡膠試件(12)放置在試件加載裝置杆(14)上的卡槽內；鋼輪旋轉電機(10)通過聯接軸承(9)與鍍鉻鋼輪(8)相連，排出管(4)的尾流口(11)伸入鍍鉻鋼輪(8)與加載裝置杆(14)試件卡槽上方，並留有間隙。
2.根據權利要求1所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置，其特徵在於:所述試件加載裝置杆(14)上試件加載卡槽中心點與鍍鉻鋼輪(8)圓心點在同一水平線上。
3.根據權利要求1或2所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置，其特徵在於:所述鍍鉻鋼輪(8)表面裝有翼片。
4.根據權利要求1所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置，其特徵在於:所述鍍鉻鋼輪(8)圓周表面為凹形槽(21)，凹形槽(21)內寬大於尾流口(11)寬和試件加載裝置杆(14)杆寬。
5.根據權利要求1所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置，其特徵在於:所述鍍鉻鋼輪(8)為鍍鉻45#鋼輪。
6.根據權利要求1所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置，其特徵在於:所述導軌(16)為四根。
7.—種如權利要求1所述含砂料漿橡膠磨粒磨損測試裝置的測試方法，其特徵在於:該方法步驟如下:(O首先在儲液槽(18)內加入含砂料漿；(2)將橡膠試件(12)放置在試件加載裝置杆(14)上的卡槽內；(3)打開壓力調節閥(5)，開啟砂泵電機(1)，使砂泵(3)運轉，觀察流量計(6)，建立一個含砂料漿在儲液槽(18)、吸入管(7)、砂泵(3)、壓力調節閥(5)、排出管(4)、尾流口(II)，再到儲液罐(18)的循環系統；(4)調節壓力閥(5)，觀察流量計(6)直到達到測試要求所需流速；(5)開啟加載電機(17)，使試件加載裝置杆(14)上卡槽內試驗試件(12)逐漸與鍍鉻鋼輪(8)接觸，並逐漸達到試驗要求加載壓力；(6 )設定鋼輪旋轉電機(10 )轉速，開啟鋼輪旋轉電機(10 )，開始計時；(7)當達到測試所設定的時間後，關閉鋼輪旋轉電機(10)和加載電機(17)，鬆開試件加載裝置杆(14)和鍍鉻鋼輪(8)；(8)關閉電機砂泵(1)，取出試驗試件(12)，清洗去除試件表面的雜質，進行乾燥後稱量試樣的質量以及測量試件硬度，觀察表面形貌。
【文檔編號】G01N3/56GK103454174SQ201310428554
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】王世傑, 王哲, 呂曉仁 申請人:瀋陽工業大學