一种用于橡胶溶胀特性测试的拉伸装置及测试方法与流程

本发明涉及橡胶特性测试领域，具体涉及一种用于橡胶溶胀特性测试的拉伸装置及测试方法。

背景技术：

橡胶因其具有良好的绝缘性、弹性、耐高低温特性等，广泛应用于工业和生活各方面。然后，这些橡胶在应用中不可避免地与某些有机溶剂长期共存，由于有机溶剂可引起橡胶发生溶胀，从而影响其性能。橡胶在应用中常处于拉伸状态，拉伸形变会影响橡胶在有机溶剂中的溶胀行为。因此，有必要对处于拉伸状态下的橡胶与有机溶剂之间产生的溶胀情况进行测定，以评估橡胶或溶剂之间的配合及适用性。

随着电力工业的发展，电缆及电缆附件在输配电网中得到了大量的使用。其中，电缆附件是电缆输配电网中最为薄弱的环节，主要以硅橡胶作为绝缘材料。在电缆附件的施工过程中，为了保证安装便利及密封，需要在电缆附件与电缆间涂覆硅脂。硅脂以相对硅橡胶为小分子的硅油作为基体，极易溶进硅橡胶，造成硅橡胶的溶胀。硅脂导致的硅橡胶溶胀，可对硅橡胶的力学性能造成影响，在一定程度上会影响到电缆附件的绝缘性能以及寿命。电缆附件及硅脂等厂家均对该溶胀过程给予了一定重视，但是针对该溶胀过程的检测均是把测定自然状态下硅脂对硅橡胶的溶胀，并没有对拉伸状态下的溶胀情况进行检测。然而，在电缆附件实际运行过程中，硅橡胶由于一定的过盈配合而处于拉伸状态，拉伸状态下的硅橡胶分子间隙相对自然状态下大得多，拉伸状态下的溶胀情况也与自然状态下的溶胀存在较大差异。因此，对拉伸状态下硅橡胶硅脂的溶胀情况的测定是十分重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于橡胶溶胀特性测试的拉伸装置及测试方法，解决目前的橡胶只在自然状态下测试溶胀性，导致测试结果与实际应用存在较大差异的问题。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：

一种用于橡胶溶胀特性测试的拉伸装置，包括框体、设置在框体内的动板以及带动动板来回运动的转动机构，所述框体和动板上对应设有用于分别夹住橡胶两端的第一夹持机构和第二夹持机构。

在本方案中，第一夹持机构与第二夹持机构将橡胶的两端夹住后，通过转动机构来调节动板的位置，进而实现第一夹持机构和第二夹持机构之间的间距调节，以获得橡胶所需的拉伸量、变形量，由于采用了框体对动板的运动轨迹进行约束，使得动板的运动稳定性和可靠性得到了保证。

进一步地，作为优选技术方案，所述转动机构包括螺杆以及转柄，所述螺杆的一端可转动地固定于动板上，另一端与转柄固定连接，且螺杆与框体实现螺纹配合。

在本方案中，采用螺杆来实现动板的位置调节，但是这与传统的螺杆传动不同，传统的螺杆传动往往是螺杆与动板实现螺纹配合，通过转动螺杆来实现动板在螺杆上的位置移动，这种方式下，动板在移动过程中，会有转动的趋势，之所以没有转动，是因为动板两端设有限位到槽或者动板上穿接有导杆，从而使得动板不转动而只做直线往复运动，这样势必导致动板与导杆或导槽之间的摩擦力增大，影响动板的运动，同时还会加快导杆、导槽的磨损，缩短其使用寿命。本方案的螺杆并非是与动板实现螺纹配合，而是与框体实现螺纹配合，相对于传统的螺杆传动，本方案的螺杆传动方式使得螺纹配合的地方到螺杆转动的施力点的距离更短，转动更省力，同时，由于螺杆是转动设置在动板上，在螺杆转动过程中，动板并不会随之转动，相对于传统的螺杆传动方式来说，本方案的动板的转动的趋势基本可以忽略，也就是说，动板只受到螺杆的拉力，而基本不受螺杆转动而带来的转动力，减小了动板两端与框体的摩擦，使操作省力，动板的运动更稳定、可靠。

进一步地，作为优选技术方案，所述框体包括两块平行导板、一块上静板以及一块下静板，两块平行导板上相对的一侧分别设有一条导槽，动板的两端分别插入到两块平行导板上的导槽内，上静板上设有用于使螺杆穿过且与螺杆配合的螺纹孔，所述第二夹持机构设置在下静板上。

本方案中，框体由两块平行导板、一块上静板以及一块下静板围成，导板上形成供动板来回运动的导槽，螺杆与上静板实现螺纹配合，转动螺杆，可实现螺杆与上静板的相对位置的调节，进而使螺杆带动动板沿着导槽来回运动，动板的两端卡在两侧导板的导槽内，一来增强了动板的运动稳定性，二来能够提高橡胶拉伸的均衡性。

进一步地，作为优选技术方案，所述导槽为T形槽，动板的两端分别设有一个可自由转动的圆盘，圆盘位于T形槽内，且圆盘的其中一个圆形侧面与T形槽的底面相贴。在本方案中，圆盘既起到支撑作用，将动板与导槽之间的摩擦变为滚动摩擦，减小了动板的运动阻力，同时，由于圆盘与T形槽相贴，从而能够确保动板的运动过程中，动板始终与导板垂直，且动板始终与下静板平行，进而使得橡胶被拉伸后，整个橡胶不至于出现拉伸不均衡而影响橡胶溶胀性测试的精确度。

进一步地，作为优选技术方案，所述导槽为T形槽，动板的两端分别设有一个可自由转动的圆盘以及一块与T形槽的底部相贴限位板，限位板上设有容置腔，该容置腔横向贯穿限位板，所述圆盘位于该容置腔内，圆盘的直径长度等于T形槽的底部宽度且大于限位板的宽度。

在本方案中，用限位板来起到防止动板的两端出现波动，使动板始终保持在垂直于导板的状态，且动板在运动过程中始终与下静板平行，确保了橡胶各个部分在拉伸过程中保持良好的均衡性，而不会出现动板两端的橡胶拉伸长度不一，进而导致测试得到的橡胶的溶胀性偏差较大，精确度不高。

进一步地，作为优选技术方案，所述第一夹持机构包括第一夹板和若干第一螺丝，第一夹板通过第一螺丝固定于动板上，并通过调节第一螺丝来实现橡胶的夹紧与松开。

进一步地，作为优选技术方案，所述第二夹持机构包括第二夹板和若干第二螺丝，第二夹板通过第二螺丝固定于下静板上，并通过调节第二螺丝来实现橡胶的夹紧与松开。

一种采用上述拉伸装置实现测试的方法，包括以下步骤：

（a）取若干相同质量和体积均相同的橡胶试片，依次对橡胶试片进行标记区分，并记录各个橡胶试片的初始质量和体积；

（b）将各个橡胶试片夹持在不同的拉伸装置上，并将各个橡胶试片拉伸至测定所需的不同形变；

（c）将处于拉伸状态的各个橡胶试片连同拉伸装置一起浸入所要测定的溶剂中；

（d）每隔固定时间，取出拉伸装置及橡胶试片，将橡胶试片表面的溶剂清除后，记录此时橡胶试片的质量和体积；

（e）当连续两次测定得到的橡胶的质量和体积数据保持不变时，停止该橡胶试片的测定；

（f）得到各个橡胶试片对应于不同形变量下的质量变化和体积变化，绘制出橡胶试片在该测定溶剂中关于质量和体积的溶胀曲线。

进一步地，作为优选技术方案，所述步骤（a）和步骤（d）中橡胶试片的质量采用精密天平测量，体积采用排液法测量。

进一步地，作为优选技术方案，所述步骤（d）中采用酒精和清洁纸除去橡胶试片表面的溶剂。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过转动机构来调节动板的位置，进而实现第一夹持机构和第二夹持机构之间的间距调节，以获得橡胶所需的拉伸量、变形量，由于采用了框体对动板的运动轨迹进行约束，使得动板的运动稳定性和可靠性得到了保证。

（2）本发明通过将导槽设置为T形槽，动板的两端分别设置一个可自由转动的圆盘，圆盘位于T形槽内，且圆盘的其中一个圆形侧面与T形槽的底面相贴，圆盘既起到了支撑作用，将动板与导槽之间的摩擦变为滚动摩擦，减小了动板的运动阻力，同时，由于圆盘与T形槽相贴，从而能够确保动板的运动过程中，动板始终与导板垂直，且动板始终与下静板平行，进而使得橡胶被拉伸后，整个橡胶不至于出现拉伸不均衡而影响橡胶溶胀性测试的精确度。

（3）本发明通过将导槽设置为T形槽，动板的两端分别设置一个可自由转动的圆盘以及一块与T形槽的底部相贴限位板，限位板上设有容置腔，该容置腔横向贯穿限位板，圆盘位于该容置腔内，圆盘的直径长度等于T形槽的底部宽度且大于限位板的宽度，限位板起到了防止动板的两端出现波动的作用，使动板始终保持在垂直于导板的状态，且动板在运动过程中始终与下静板平行，确保了橡胶各个部分在拉伸过程中保持良好的均衡性，而不会出现动板两端的橡胶拉伸长度不一，进而导致测试得到的橡胶的溶胀性偏差较大，精确度不高。

（4）本发明通过采用本拉伸装置对橡胶的溶胀性进行测试，可有效提高溶胀性测试的精确度，整个测试过程简单、可靠，得到的橡胶溶胀性曲线能够直观地反映出橡胶在溶剂中的溶胀特性，便于合理地选择橡胶的适用场景。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为圆盘与动板的连接关系结构示意图；

图3为圆盘与限位板、动板之间的连接关系结构示意图；

图4为限位板与圆盘之间的位置关系结构示意图。

图中附图标记对应的名称为：1、导板，2、上静板，3、下静板，4、动板，5、螺杆，6、导槽，7、第一夹板，8、第一螺丝，9、第二夹板，10，第二螺丝，11、转柄，12、圆盘，13、限位板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

如图1~图4所示，本实施例所述的一种用于橡胶溶胀特性测试的拉伸装置，包括框体、设置在框体内的动板4以及带动动板4来回运动的转动机构，框体和动板4上对应设有用于分别夹住橡胶两端的第一夹持机构和第二夹持机构。

具体地，本实施例的转动机构可采用如下结构来实现：转动机构包括螺杆5以及转柄11，螺杆5的一端可转动地固定于动板4上，另一端与转柄11固定连接，且螺杆5与框体实现螺纹配合。

本实施例的框体包括两块平行导板1、一块上静板2以及一块下静板3，两块平行导板1上相对的一侧分别设有一条导槽6，动板4的两端分别插入到两块平行导板1上的导槽6内，上静板2上设有用于使螺杆5穿过且与螺杆5配合的螺纹孔，第二夹持机构设置在下静板3上。

为了确保动板4在运动过程中始终与导板1垂直，且动板4始终与下静板3平行，进而使得橡胶被拉伸后，整个橡胶不至于出现拉伸不均衡而影响橡胶溶胀性测试的精确度，本实施例可将导槽6设置为T形槽，动板4的两端分别设有一个可自由转动的圆盘12，圆盘12位于T形槽内，且圆盘12的其中一个圆形侧面与T形槽的底面相贴。

另外，本实施例还可采用另外一种结构形式来防止橡胶拉伸出现不均衡的情况，具体是：将导槽6设置为T形槽，动板4的两端分别设有一个可自由转动的圆盘12以及一块与T形槽的底部相贴限位板13，限位板13上设有容置腔，该容置腔横向贯穿限位板13，圆盘12位于该容置腔内，圆盘12的直径长度等于T形槽的底部宽度且大于限位板13的宽度，圆盘12起到支撑的作用，减小动板4与导槽6之间的摩擦，限位板13使动板4始终维持在垂直于导板1的状态。

优选的，本实施例的第一夹持机构包括第一夹板7和若干第一螺丝8，第一夹板7通过第一螺丝8固定于动板4上，并通过调节第一螺丝8来实现橡胶的夹紧与松开。

优选的，本实施例的第二夹持机构包括第二夹板9和若干第二螺丝10，第二夹板9通过第二螺丝10固定于下静板3上，并通过调节第二螺丝10来实现橡胶的夹紧与松开。

一种采用上述拉伸装置实现测试的方法，包括以下步骤：

（a）取若干相同质量和体积均相同的橡胶试片，依次对橡胶试片进行标记区分，并记录各个橡胶试片的初始质量和体积，具体地，可采用精密天平来测量橡胶的质量，可采用排液法测量橡胶的体积；

（b）将各个橡胶试片夹持在不同的拉伸装置上，并将各个橡胶试片拉伸至测定所需的不同形变；

（c）将处于拉伸状态的各个橡胶试片连同拉伸装置一起浸入所要测定的溶剂中；

（d）每隔固定时间，取出拉伸装置及橡胶试片，将橡胶试片表面的溶剂清除后，记录此时橡胶试片的质量和体积，具体的清除方式可以是：采用酒精和清洁纸除去橡胶试片表面的溶剂；

（e）当连续两次测定得到的橡胶的质量和体积数据保持不变时，停止该橡胶试片的测定；

（f）得到各个橡胶试片对应于不同形变量下的质量变化和体积变化，绘制出橡胶试片在该测定溶剂中关于质量和体积的溶胀曲线，比如横坐标为橡胶形变量、纵坐标为橡胶质量的二维坐标系，横坐标为橡胶形变量、纵坐标为橡胶体积的二维坐标系，从而可直观地看出形变量对橡胶溶胀性的影响。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。