一种测量橡胶类材料回弹特性的快速回弹装置的制作方法

本发明涉及一种材料回弹特性测试的装置，尤其涉及一种测量橡胶类材料回弹特性的快速回弹装置，属于材料性能测试领域。

背景技术：

目前，在材料性能测试领域涉及材料回弹性能的测试方法还不是很多。橡胶类材料密封圈的密封特性在船舶、航天、汽车等多种领域有着至关重要的应用。回弹特性作为表征橡胶类材料动态密封效能的重要特性之一，反应了材料的受压达到熵平衡状态后弹性内能自由释放所表现出的变形特性。因此，研究橡胶类材料的回弹特性尤为重要。目前已有测试方法的机械结构相对较为复杂，回弹机构回弹速度相对较低，试验过程繁琐，对试验人员要求比较高。同时测量精度低，试验结果误差大，实用性不强。

本发明相比其它已有发明有明显的技术改进和提升。本发明主要包含高速双向气缸系统、回弹机构系统、综合操控台等三大主要部分组成。本发明中高速双向气缸系统、回弹机构系统等主体结构相对简单，试验系统操作简便。在测试材料回弹速率时，回弹机构系统可使压载材料上的上压头快速离开，极大的减小了测量误差。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的橡胶类材料回弹速率试验测试技术的不足而提供一种测量橡胶类材料回弹特性的快速回弹装置。

本发明的目的是这样实现的：包括装置底座、安装在装置底座上的下平台、通过支撑轴与下平台连接的上平台、安装在下平台中间位置的夹具、倒置在上平台上的双向加载气缸、设置在上平台和下平台之间的两根移动横梁滑动轴、通过轴承设置在两根移动横梁滑动轴上的移动横梁、设置在移动横梁下端面的两根压缩横梁滑动轴、与两根压缩横梁滑动轴下端部连接的下压缩横梁、通过轴承设置在两个压缩横梁滑动轴上的上压缩横梁、设置在上压缩横梁与下压缩横梁之间的两个弹簧、设置在下压缩横梁下端的上压头，所述弹簧套在对应的压缩横梁滑动轴上，所述双向加载气缸的输出端穿过上平台、移动横梁后与上压缩横梁连接，待测材料放置在夹具上。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述夹具包括夹具支座、设置在夹具支座内的可调位置的距离底座、设置在距离底座上的下压头、设置在下压头下端的压力传感器，待测材料放置在夹具上是指待测材料放置在下压头上。

2.所述上平台下端面还设置有阻尼块。

3.所述阻尼块是金属橡胶块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用高速双向加载气缸施加压缩载荷，并利用压缩弹簧缓冲掉气缸回弹过程中的加速时间，在载荷释放的过程中，下压头保持位置不变，而待测材料的载荷由压力传感器测量，上压头的位置采用加速度传感器或标尺传感器进行测量。对研究材料尤其是橡胶类材料的回弹特性设计了一个更好的试验装置。

本发明的测试系统操作简单、性能稳定、适用性广，可以通过待测材料压载装置的快速回弹，实现精确地测试多种材料的回弹特性。本发明在回弹时，利用高速双向加载气缸和弹簧恢复力的共同作用，可达到2m/s的速度；

附图说明

图1为本发明装置总体布置示意图；

图2为夹具结构示意图。

图中：1、高速双向加载气缸，2、活塞，3、连杆，4、上平台，5、阻尼块，6、压缩横梁滑动轴，7、移动横梁，8、上压缩横梁，9、弹簧，10、支撑轴，11、下压缩横梁，12、上压头，13、夹具，14、移动横梁滑动轴，15、下平台，16、装置底座，13-1、下压头，13-2、距离底座，13-3、压力传感器，13-4、夹具支座

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1-图2，本发明公开的一种测量橡胶类材料回弹特性的快速回弹装置，高速双向气缸系统、回弹机构系统、综合操控台等三大主要部分。所述高速双向气缸系统包含气,1、活塞2、连杆3、进气孔、出气孔、高压气室等部件，在气缸顶部和底部分别布置一个带有阀门的进气孔和出气孔，其中进气孔连接高压气室，出气孔与外界连接，气缸底部与上平台紧密连接，活塞最大运动速度可到达2m/s。

所述回弹机构系统主要包含压缩横梁滑动轴6、移动横梁7、上压缩横梁8、弹簧9、支撑轴10、下压缩横梁11、上压头12、上平台4、下平台15等部件，该系统利用弹簧加载。弹簧采用节距为22mm的直径为12mm的60si2mn材料制成，两端圈并紧并磨平的圆柱螺旋压缩弹簧，有效圈数为10圈，总圈数为12圈。上压缩横梁、下压缩横梁以及移动横梁所用材料相同，均为高强度合金钢，其中上压缩横梁质量较大，从而在碰撞移动横梁后两者能以较大速度向上运动；所述夹具包含下压头13-1、距离底座13-2、压力传感器13-3、夹具支座13-4等部件，下压头可根据待测材料尺寸调整上下高度；

本发明的上平台与下平台之间有四根支撑轴10和两根移动横梁滑动轴14，移动横梁7通过轴向滑动轴承安装在两根移动横梁滑动轴14上，移动横梁7与下压缩横梁11之间有两根压缩横梁滑动轴6，上压缩横梁8通过轴向滑动轴承安装在压缩横梁滑动轴上，弹簧安装在上压缩横梁与下压缩横梁之间的压缩横梁滑动轴上，在上平台底部安装有移动横梁撞击吸能阻尼块，夹具装置安装在下平台上底面，装置中每根轴端部均由螺旋固定所述阻尼块是安装在上平台底面的金属橡胶。

在试验时，夹具中的压力传感器可测试压缩载荷，调节待测加载的位置，其加载精度可达0.001mm。回弹机构系统利用回弹弹簧可使上压头快速回弹，回弹速率≥1000mm/s。选择合适的位移测量装置即可精确的测量密封圈的位移-时间曲线，从而精准测出密封圈的回弹特性。

结合图1和图2，本发明的一种测量橡胶类材料回弹特性的快速回弹装置，包括高速双向加载气缸1、活塞2、连杆3、上平台4、阻尼块5、压缩横梁滑动轴6、移动横梁7、上压缩横梁8、弹簧9、支撑轴10、下压缩横梁11、上压头12、夹具13、移动横梁滑动轴14、下平台15、装置底座16等部件。

(1)本发明装置在不工作时，处于自由状态，弹簧9在上压缩横梁8自重下呈压缩状态，上压缩横梁8与移动横梁7紧密接触，上压头12与夹具13未接触。

(2)试验时，首先通过控制综合试验台使高速双向加载气缸1进行加载。活塞2向下移动，下压缩横梁11伴随着向下运动，弹簧9在此阶段不发生压缩变形。

(3)随着下压缩横梁11向下运动，当上压头12与待测材料接触后，继续向下运动直至与夹具支座13-4接触后，移动横梁7和下压缩横梁11位置保持不变，在高速双向气缸1的作用下，上压缩横梁8继续向下运动压缩弹簧9，通过综合控制台控制，当压载达到实验需求时，停止活塞2的向下运动。

(4)开始卸载，高速双向加载气缸1内活塞2快速向上运动，但在上压缩横梁8碰到移动横梁7之前，弹簧9的压力使得活塞2获得加速度并保证上压头12仍与待测材料保持压缩状态。

(5)当上压缩横梁8碰到移动横梁7时，上压缩横梁8、移动横梁7与活塞2以相同速度向上运动，同时开始测试待测材料的回弹特性。

(6)试验测试结束，装置恢复原始状态，通过压力传感器测量待测材料的载荷-时间曲线，利用位移测量装置获得回弹位移-时间曲线。

(7)关闭计算机等测量装置，切断电源。

综上，本发明是一种测量橡胶类材料回弹特性的快速回弹装置属于材料性能测试领域的发明装置，该装置旨在通过快速回弹机构精确地测定橡胶类材料的回弹性能。该测试系统由高速双向气缸系统、回弹机构系统、综合操控台等三大主要部分组成。该发明装置可在高速双向气缸和压缩弹簧共同作用下，实现待测橡胶类材料的快速回弹，从而可精准的测量其回弹特性。该测试系统操作简单、性能稳定、回弹速度快、适用性广，可以精确地测试多种材料的回弹特性。