减震器的综合检测及评估方法
【专利摘要】本发明提供了震器的综合检测及评估方法，包括，化学测试，包括减震器橡胶部分的红外分析成分测试、DSC玻璃化转变测试、TGA含量测定；物理测试，包括减震器整体的动静刚度测试和/或压扭测试；所述红外分析成分测试用于鉴定减震器橡胶胶料；所述DSC玻璃化转变测试用于测试减震器橡胶的最低使用温度；所述TGA含量测定用于测定减震器橡胶成分的含量；所述压扭测试是在对减震器进行水平扭转的过程中在法向上施加垂直压力，测量不同垂直压力条件下的扭矩变化，并判断减震器是否失效；所述化学测试结果不合格则不再进行物理测试。
【专利说明】
减震器的综合检测及评估方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种测控系统，具体的说，涉及一种减震器的综合检测和评估方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 橡胶减震器作为一类重要的减震元件，已被广泛运用于各类机械、汽车、铁路机 车、水上运输工具、飞机及其他航空器。减震器承载着两个主要任务:通过调节车身振动来 修正路面不平到车辆上的传递;迅速衰减路面冲击带来的车轮、车桥振动从而为车辆提供 一个安全的抓地力。橡胶减震器之所以如此被广泛的运用，是因为它有效的利用了橡胶的 如下诸多特性:如：1)橡胶具有高弹性和黏弹性，内部摩擦大，减震效果好，有利于越过共振 区，衰减高频振动和噪声;2)与钢铁材质相比，橡胶的弹性变形很大，弹性模量很小;3)橡胶 的冲击刚度大于动刚度，动刚度又大于静刚度，有利于减少冲击变形和动态变形;4)应力-应变曲线为椭圆形滞后线，其面积等于各个震动周期转变为热量的振能阻尼，可通过配方 设计调整之;5)橡胶形状可以自由选择，硬度可以通过配方设计加以调整，可以满足不同方 向的刚度和强度的要求;6)没有滑动部分，易于保养，质量小，安装和拆卸方便。
[0004] 减震器的设计、应用范围及使用条件取决于使用的橡胶胶种以及整体的耐久性。 传统的评价减震器系统的方法只是采用简单的材质鉴定或力学疲劳测试，单独测试获得的 评价结果并不全面，也不能完全模拟减震器真实的使用环境，而且有些自制的性能检测装 置设计复杂、适应性低，不能进行高速减震器的综合性能测试，从而限制了减震器的进一步 开发和性能指标的把握。所以非常需要设计一个综合检测及评估方法，能模拟实际使用的 真实情况，整体评价减震器的使用性能，以更好的进行质量控制。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，包括， 化学测试，包括减震器橡胶部分的红外分析成分测试、DSC玻璃化转变测试、TGA含量测 定； 物理测试，包括减震器整体的动静刚度测试和/或压扭测试； 所述红外分析成分测试用于鉴定减震器橡胶胶料;所述DSC玻璃化转变测试用于测试 减震器橡胶的最低使用温度;所述TGA含量测定用于测定减震器橡胶成分的含量； 所述压扭测试是在对减震器进行水平扭转的过程中在法向上施加垂直压力，测量不同 垂直压力条件下的扭矩变化，并判断减震器是否失效； 所述化学测试结果不合格则不再进行物理测试。
[0007] 作为本发明一种优选的技术方案，所述判断减震器是否失效即判断橡胶减震器是 否发生断裂。
[0008] 作为本发明一种优选的技术方案，所述压扭测试中对减震器进行水平扭转时，设 垂直压力不变，所述水平扭转以减震器水平放置时的初始角度为〇°，顺时针水平扭转的角 度为正值，逆时针水平扭转的角度为负值，设置测试过程中水平扭转的角度范围为0°~± 10°，扭转的速度为0.5-30°/min。
[0009] 作为本发明一种优选的技术方案，所述水平扭转设置为周期性反复扭转，且1个扭 转周期设置如下， 首先从初始角度0°开始，顺时针/逆时针扭转X °，其中0° < IX Γ < 10°; 接着逆时针/顺时针扭转到初始角度0°，并继续逆时针/顺时针扭转γ°，其中〇°< |γ|° <10。； 最后顺时针/逆时针扭转到初始角度0°，完成1个扭转周期； 扭转时的速度为5-15°/min。
[0010] 作为本发明一种优选的技术方案，所述水平扭转包括至少5个扭转周期，测试并记 录最后1个扭转周期下扭矩的变化，并判断减震器是否失效。
[0011] 作为本发明一种优选的技术方案，每个扭转周期中扭转的角度范围是5° <|X|°< 10°且5° 彡 |Y|° 彡 10°。
[0012] 作为本发明一种优选的技术方案，所述1个扭转周期为水平扭转的角度依次从0° 至+8°，+8°至0°，0°至-8°，-8°至0° ;扭转速度为8°/min，重复10次所述1个扭转周期，测试并 记录最后1个扭转周期下扭矩的变化，并判断减震器是否失效。
[0013] 作为本发明一种优选的技术方案，所述垂直压力的范围设置为20kN~150kN。
[0014] 作为本发明一种优选的技术方案，分别在垂直压力为20kN、30kN、40kN、50kN、60 kN、70kN、80 kN、90kN、100kN、110 kN、120 kN的条件下重复10次权利要求7所述的扭转周 期，测试并记录最后一个扭转周期下扭矩的变化，并判断减震器是否失效。
[0015] 作为本发明一种优选的技术方案，所述动静刚度测试和/或压扭测试均采用MTS轴 向/扭转测试系统进行测试。
[0016] 本发明建立了 一个综合体系去评价橡胶类减震器，不仅从材料层面对减震器进行 一个评价，包括:成分、组分含量、使用的失效温度等，还从减震器整体上去评价整个减震体 系的一个情况，试验方法更贴合实际。
[0017] 说明书附图 图1为实施例1减震器标准样品A的红外分析图谱； 图2为实施例1减震器标准样品A的DSC玻璃化转变图谱； 图3为实施例1减震器标准样品A的TGA含量测定图； 图4为实施例1减震器标准样品A的压扭实验在垂直压力为20 kN下的扭矩-角度图； 图5为实施例1减震器标准样品A的压扭实验在垂直压力为50 kN下的扭矩-角度图； 图6为实施例1减震器标准样品A的压扭实验在垂直压力为100 kN下的扭矩-角度图。
[0018]
【具体实施方式】
[0019]参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公 开内容。本文中所用的术语"包含"、"包括"、"具有"、"含有"或其任何其它变形，意在覆盖非 排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要 素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的 要素。
[0020] 温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优 选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围 下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开 了范围"1~5"时，所描述的范围应被解释为包括范围"1~4"、"1~3"、"1~2"、"1~2和4~ 5"、"1~3和5"等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端 值和在该范围内的所有整数和分数。
[0021] 现在将在下文中详细地参照本发明的各示例性实施方式，其实施例在下文中描 述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于 这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利 要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其他实施方式。 [0022 ]本发明提供了 一种减震器的综合检测及评估方法，包括， 化学测试，包括减震器橡胶部分的红外分析成分测试、DSC玻璃化转变测试、TGA含量测 定； 物理测试，包括减震器整体的动静刚度测试和/或压扭测试； 所述红外分析成分测试用于鉴定减震器橡胶胶料;所述DSC玻璃化转变测试用于测试 减震器橡胶的最低使用温度;所述TGA含量测定用于测定减震器橡胶成分的含量； 所述压扭测试是在对减震器进行水平扭转的过程中在法向上施加垂直压力，测量不同 垂直压力条件下的扭矩变化，并判断减震器是否失效； 所述化学测试结果不合格则不再进行物理测试。
[0023] 化学测试: 化学测试，包括减震器橡胶部分的红外分析成分测试、DSC玻璃化转变测试、TGA含量测 定。
[0024] 本发明所述红外分析成分测试是为了判断减震器橡胶部分使用的橡胶主要类型。 [0025]所述红外分析成分测试可以参考国家标准GB /T 7764-2001，适用于部分类型橡 胶的生胶、混炼胶、硫化胶单一或并用胶料，且并用胶中的小比例聚合物含量一般不应低于 20%(m/m)的鉴定。所述部分橡胶包括异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、丁睛橡胶、氯丁橡胶、丁基橡 胶、聚丁二烯橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、聚氨酯橡胶、氯醚橡胶、丁腈酯橡胶、硅橡 胶、氟橡胶。根据GB/T 7764-2001在进行测试分析时，是通过对减震器橡胶部分的样品进行 热解，将热解产物溶解在合适的有机溶剂中，再涂到盐片上制成薄膜，再进行红外光谱分析 测试获得红外光谱，通过与标准参比光谱进行比较，并参考特征吸收表来鉴定硫化橡胶或 生胶的类型。
[0026]本发明所述DSC玻璃化转变测试是为了评价橡胶减震器的最低使用温度。
[0027]所述DSC玻璃化转变测试可以参考国家标准GB/T 19466.2中叙述的测试方法。所 述玻璃化转变，即无定形聚合物或半结晶聚合物中的无定形区域从粘流态或橡胶态到硬 的、相对脆的玻璃态的一种可逆变化，玻璃化转变温度是发生玻璃化转变的温度范围的近 似中点的温度。
[0028] 对于本领域常用的橡胶类减震器，优选地DSC玻璃化转变测试的程序设定为以20 °C/min降到-80°c，然后以20°C/min升到常温，再重复此过程。通过第二次升温的曲线的热 流变化值做切线，来得到玻璃化转变点，并以此评价并推测橡胶减震器的最低使用温度。
[0029] 本发明所述TGA含量测定是为了检测橡胶的组成，如橡胶中助剂、橡胶、炭黑和无 机填料等的含量，可以通过测试结果控制原料的成分含量，以防止乱用添加剂，并用胶，乱 加填料等情况的发生。
[0030] 具体地，所述TGA含量测定可以参考国标GB/T14837中叙述的热重分析测试方法， 该方法可以测定硫化胶和混炼胶中总有机物、炭黑及灰分等组分含量，尤其适用于天然橡 胶、异戊橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶。但是不适合那些在裂解时形成 含碳残余物的橡胶，如含氯或含氮的橡胶，不适用于含有钴盐、铅盐和酚醛树脂的硫化胶或 混炼胶，也不适用于所含无机填料在测试范围内发生分解或失去结晶水的硫化胶或混炼 胶。若一定要使用时，必须对已知的填料特性进行适当的校正。
[0031] 具体地，测试可以通过如下步骤实现：1)以10°C/min的速率炉温升高至300°C;2) 在300°C恒温10min;3)以20°C/min的速率炉温升高至550°C;4)在550°C恒温15min;5)以20 °C/min的速率炉温降低至350°C ; 6)关闭氮气阀，打开空气阀；7)以20°C/min的速率炉温升 高至650 °C (如果有石墨存在，则升高至850 °C )。
[0032]上述TGA测试的分析结果可以获得300°C前橡胶中挥发性组分质量百分数、有机物 总量质量百分数、炭黑或石墨的质量百分数以及灰分的质量百分数。
[0033] 300°C挥发性组分的质量百分数即为直至300°C恒温结束时质量变化的百分比。有 机物总量的质量百分数即为直至550°C恒温结束时质量变化的百分比。炭黑或石墨的质量 百分数即为在空气或氧气或是在氮气与空气或氧气的混合气体条件下，分别直至650°C (含 炭黑)或850°C (含石墨)恒温结束时质量变化的百分比。灰分的质量百分数即为在空气或氧 气、或它们与氮气的混合气体条件下，炭黑在650°C(石墨在850°C)恒温结束时残余物的质 量百分比，而且它可以从质量-温度或质量-时间曲线上直接读出。
[0034]此外为了获得高聚物总量的质量百分比，还需根据GB/T 3516对橡胶进行溶剂抽 出物的测试，以先获得橡胶的总烃含量，且高聚物总量为有机物总量与溶剂抽出物的差值。
[0035] 由此便可以得出一个完整的关于橡胶成分含量的基本数据表，可以直接用来控制 橡胶的组分。
[0036] 物理测试: 动静刚度测试:橡胶材料用作弹性元件时，其刚度系数因工作频率不同而改变。因此， 汽车减震器中的金属-橡胶件有静刚度和动刚度之分。
[0037] 静刚度是指:减震器在静载荷下抵抗变形的能力，一般用结构的在静载荷作用下 的变形多少来衡量。当载荷缓慢加于减振器，变形速度在lcm/min左右，甚至更低，且橡胶的 变形量不超过橡胶受试方向厚度的20%时，测得的力与变形的关系称为静刚度(KS)。动刚度 是指动载荷下抵抗变形的能力，即引起单位振幅所需要的动态力，一般用结构的固有频率 来衡量。减振器在以一定的振幅(不超过橡胶厚度的5%)和一定频率(一般为5~60Hz )交变 载荷作用下，测得的振动刚度称为动刚度(Kd)。动态特性是指当被测量随时间迅速变化时， 输出量与输入量之间的关系。橡胶材料的动态特性主要表现为应力和应变之间的关系，通 常由动态模量和阻尼角表示。对于橡胶隔振器的动态特性主要表现为力和位移之间的关 系，通常由动态刚度和阻尼来表示。而且橡胶隔振器的动刚度总是大于其静刚度。因为，橡 胶为黏弹性材料，由于阻尼的影响，当橡胶隔振器的主簧在外力作用下发生变形时，其形变 往往跟不上力的变化，从而宏观上表现为在动态加载条件下橡胶隔振器主簧的形变位移较 静态加载条件下相对要小。若定义动刚度与静刚度的比值为动静比，则橡胶隔振器的动静 比始终大于1。
[0038] 特别地，对于橡胶等粘弹性体减振元件，其动刚度是描述减振性能的关键指标。这 时往往使用复数形式的动刚度。在此情况下，复数动刚度等于复数力(频率的函数)与复数 的位移(频率的函数)的比值。该复数动刚度的实部即静刚度(频率为〇时的动刚度），虚部体 现了阻尼效应。虚部除以实部的商的反正切称为损失角（loss angle)。
[0039] 橡胶减震器的动静比主要受微观因素和宏观因素影响。微观因素主要指橡胶的微 观组织和胶料配方等，例如:橡胶内部分子和分子之间以及橡胶分子和填充剂之间的内摩 擦作用，导致振动能量的损耗，而能量的损耗表现为阻尼的变化，进而引起动静比的变化。 宏观因素是指橡胶隔振器的激励振幅、预载、频率和环境温度等。
[0040] 但是，普通动静刚度测试并未能完全反应工件在实际使用状态下的一个情况，往 往减震器在实际应用中是一个复杂的减震体系，受到的力是复杂多变的，所以为了更加准 确的评价减震器性能，本发明人发现给减震器施加法向垂直作用力的同时再旋转一定的角 度以施加水平扭矩力，测试并记录最后1个扭转周期下扭矩随扭转角度的变化，以此判断减 震器性能更能接近实际使用情况，对于缩短产品开发周期、节省产品开发成本、最终研制出 性能满足使用要求的高技术含量的减震器有着重要意义。
[0041] 而且本发明所述减震器系统的综合检测和评价方法更倾向于评价高速列车、火车 等车体使用的减震器类型。高速列车车体下部通常装有许多关键功能设备，如变压器及冷 却单元，蓄电池和牵变流器等设备，此类设备在正常工作时自身将产生大于50Hz的高频振 动，特别是在启动时其自振频率高达100Hz。而且当设备振动频率与整个系统的固有振动频 率一致时，将产生共振现象，大大增大振幅，对整个系统产生极大的破坏，同时产生较大噪 音。随着机车车辆技术的发展，特别是高速列车技术的发展，车外设备的工作强度及要求越 来越高，需要车辆悬挂件更好地满足车辆的动力学要求，对橡胶减震器的性能要求也越来 越高。这些车体使用的用于连接设备与车体的减震器，应该需要有较小的静刚度，保证良好 的减振功能，能够大大的衰减设备振动产生的振幅保护设备；同时该部件需要有较大的动 刚度，能够大大的改变系统固有频率，避免产生共振现象(也称隔振），保护系统。但该部件 的静刚度也不能太小，静刚度太小将导致系统失稳；同时该部件的动刚度也不能太大，动刚 度太大将完全限制设备的振动而导致设备使用寿命过短。
[0042] 本发明所述的压扭测试与一般只测试垂直压力下的扭矩的传统测试方法不同，本 发明是在对减震器在法向上施加垂直压力的同时进行水平扭转，测量不同垂直压力条件下 的扭矩变化。
[0043] 作为本发明优选地实施方式，所述压扭测试中对减震器进行水平扭转时，设垂直 压力不变，所述水平扭转以减震器水平放置时的初始角度为〇°，顺时针水平扭转的角度为 正值，逆时针水平扭转的角度为负值，设置测试过程中水平扭转的角度范围为0°~± 10°， 扭转的速度为0.5-30° /min。
[0044] 作为本发明优选地实施方式，所述水平扭转设置为周期性反复扭转，且1个扭转周 期设置如下，首先从初始角度0°开始，顺时针/逆时针扭转χ°，其中0° < IX Γ < 10°;接着逆 时针/顺时针扭转到初始角度0°，并继续逆时针/顺时针扭转γ°，其中0° < |ΥΓ <10°;最后 顺时针/逆时针扭转到初始角度0°，完成1个扭转周期;扭转时的速度为5-15°/min。
[0045] 其中，所述| X Γ表示X°的绝对值，| Υ Γ表示Y°的绝对值。
[0046] 具体地，上述1个扭转周期因起始顺时针或逆时针方向不同，随后的方向也随之变 化。
[0047] 其中的一种实施方式是:首先从初始角度0°开始，顺时针扭转X °，其中0°< 1X1° <10°;接着逆时针扭转到初始角度0°，并继续逆时针扭转Υ °，其中0°<ΙΥΓ<10°;最后顺 时针扭转到初始角度0°，完成1个扭转周期。
[0048] 其中的另一种实施方式是:首先从初始角度0°开始，逆时针扭转X °，其中0° Six 1°彡10°;接着顺时针扭转到初始角度0°，并继续顺时针扭转Y °，其中0°彡|ΥΓ彡10°;最后 逆时针扭转到初始角度0°，完成1个扭转周期。
[0049] 作为本发明优选地实施方式，所述水平扭转包括至少5个扭转周期，测试并记录最 后1个扭转周期下扭矩的变化，以此判断减震器的压扭性能，并判断减震器是否失效。
[0050] 所述压扭性能之所以能够更准确的评价减震器的性能，是因为上述实施方式模拟 了减震器在使用过程中受到的来自周边环境的复杂作用力。测量所述扭矩的变化，即在固 定的垂直压力下，测量减震器受到的扭矩随角度的变化，通过扭矩-角度图线可以判断减震 器是否发生失效，评估不同减震器直接的性能差异。
[0051] 作为本发明优选地实施方式，本发明所述的每个扭转周期中，扭转的角度范围是 5°<|父|°<10°，5°<|￥|°<10°。在1个扭转周期中，如此周期反复以更好的模拟复杂的使 用环境复杂的作用力。
[0052] 作为本发明优选地实施方式，所述扭转角度在上述范围内可以随机地进行选择， 或者根据减震器实际使用环境进行选择。针对火车用橡胶减震器，所述1个扭转周期为水平 扭转的角度依次从0°至+8°，+8°至0°，0°至-8°，-8°至0° ;扭转速度为8°/min，重复10次所述 1个扭转周期，测试并记录最后1个扭转周期下扭矩的变化，以此判断减震器性能，即考量在 各个重压的过程中减震器同时受到扭转力影响下，减震器是否会失效。失效即橡胶减震器 发生完全断裂，而通常当橡胶减震器的裂纹达到一定程度的时候，其刚度降级往往已经达 到30%，因此，大部分情况下，在橡胶减震器还未断裂时就必须退出工作服务。
[0053]发明人在试验过程中意外的发现使用本发明检测系统对减震器进行评价，获得的 结果最接近实际，对于评价不同类型的减震器是否能满足高速列车、火车等车体的使用需 求，操作更加简单，评价效率更高。
[0054] 对于垂直压力，本发明优选地施加范围是20kN~150kN。
[0055] 作为本发明优选地实施方式，可以分别在垂直压力为20kN、30kN、40kN、50kN、60 kN、70kN、80 kN、90kN、100kN、110kN、120 kN的条件下重复10次上面所述的扭转周期，测试 并记录最后1个扭转周期下扭矩的变化，以此判断减震器性能。
[0056] 作为本发明优选地实施方式，所述动静刚度测试和压扭测试均可采用MTS轴向/扭 转测试系统进行测试，具体的可以选择MTS-809轴向/扭转测试系统。
[0057]本发明所述的试验综合评价方法不仅考虑了材料层面对减震器进行一个评价，包 括:成分、组分含量、使用的失效温度等，还从减震器整体上去评价整个减震体系的一个情 况。
[0058] 下面通过一些实施方案和实施例、对比例对本发明进行更详细地描述，但应理解， 这些实施例仅仅是示例性的而非限制性的。使用到的仪器包括Thermo Fisher的Nicolet IS10傅里叶变换红外光谱仪，ΤΑ的Q20差示扫描量热仪，ΤΑ的Q50热重分析仪以及MTS-809轴 向/扭转测试系统。
[0059] 减震器标准样品A:以圆筒型减震器为实验对象，其中圆筒型试件两端的金属板与 自行制备获得的橡胶胶体硫化在一起，两个连接螺栓分别与MTS-809轴向/扭转测试系统的 作动端和固定端相连。所述橡胶胶体的制备方法：以重量份计，橡胶减震器标准样品A中橡 胶部分的原料是:天然橡胶100;氧化锌10;硬脂酸4;防老剂4;N550炭黑38;软化剂4; 硫化剂S 2.5;促进剂TMTD 1.5。上述原料均为橡胶工业市售产品。根据上述原料重量份比 例配合各种胶料，在X(S)K-160型开炼机上混炼。加料顺序为生胶-炭黑及其他助剂-硫化 剂-薄通-下片;混炼温度为40~50°C，时间为30 min。
[0060] 减震器标准样品B:与减震器标准样品A的圆筒型减震器外型相同，购自上海豪傲 机电设备有限公司。
[0061 ] 实施例1: 对上述减震器标准样品A进行综合检测及评估，包括如下步骤： (1)红外分析成分测试:参考国家标准GB/T 7764-2001，对减震器橡胶部分用丙酮/环 己烷抽提橡胶48h，干燥后，用火焰裂解法裂解减震器橡胶，然后对裂解液使用傅里叶变换 红外光谱仪进行红外分析，结果如附图1。
[0062] (2)DSC玻璃化转变测试:参考国标GB/T 19466.2,可以测试减震器橡胶的最低使 用温度;使用差示扫描量热仪对橡胶以20°C/min降到-80°C，然后以20°C/min升到常温，再 重复此过程;通过第二次升温的曲线的热流变化值做切线，来得到玻璃化转变点，以推测最 低使用温度，结果如附图2。
[0063] (3)TGA含量测定：参考国标GB/T 14837,用以控制胶料的成分含量，以防止乱用 添加剂，并用胶，乱加填料等情况。测试通过使用热重分析仪，经过以下步骤实现：1)以10 °C/min的速率炉温升高至300°C;2)在300°C恒温10min;3)以20°C/min的速率炉温升高至 550°C;4)在550°C恒温15min;5)以20°C/min的速率炉温降低至350°C;6)关闭氮气阀，打开 空气阀；7)以20°C/min的速率炉温升高至650°C。除了此项测试外，还应根据GB/T 3516进行 抽提，得到橡胶的总烃含量，由此得出一个完整的数据表，结果如附图3。
[0064] (4)压扭测试:测试通过使用MTS-809轴向/扭转测试系统，在样品垂直方向上加载 20kN、30kN、40kN、50kN、60 kN、70kN、80 kN、90kN、100kN、110 kN各种压力，同时进行水平扭 转，首先从初始角度0°开始，顺时针扭转8° ;接着逆时针扭转到初始角度0°，并继续逆时针 扭转8° ;最后顺时针扭转到初始角度0°，完成1个扭转周期，扭转速度为8° /min，重复10次所 述1个扭转周期，测试并记录最后1个扭转周期下扭矩的变化，并观察减震器是否失效。压扭 测试的部分扭矩变化如附图4~6,其中纵坐标是扭矩大小，单位是N · m;横坐标是扭转角 度，单位是度(°)。
[0065]根据红外分析图谱可以分析出减震器橡胶为天然橡胶，根据DSC玻璃化转变测试 可以推测橡胶减震器最低使用温度在59.50~61.91°C的范围内，根据TGA含量测定可以得 到橡胶组分的数据表，如下表1所示。
[0066] 表 1
从上述分析测试的结果可以看出化学测试结果与原减震器标准样品A的橡胶组分基本 一致。20~100kN下压扭实验的结果图中扭矩-角度迟滞回线均未发生明显变化，但是在110 kN压力条件下，原橡胶减震器A中部发生断裂，即失效，并未获得完整的扭矩-角度迟滞回 线。
[0067] 对减震器标准样品B进行与上述测试方法相同的测试及评估，经过化学测试后，得 出该样品也是以天然橡胶为主，最低使用温度在62.32~64.66°C的范围内，TGA含量测定 如下表2所示： 表2
综上，橡胶减震器A和橡胶减震器B均通过了化学测试分析，而且橡胶减震器B在压扭实 验中，110 kN的压力条件下仍然保持形态完整，未发生失效。
[0068] 所以，可以推断橡胶减震器B的力学性能优于橡胶减震器A。
[0069] 实施例2: 与实施例1的综合检测及评估方法基本相同，区别在于 (4)压扭测试:测试通过加载20kN、40kN、60 kN、80 kN、100kN、120 kN各种压力下，同时 进行水平扭转，首先从初始角度0°开始，顺时针扭转10°，接着逆时针扭转到初始角度0°，并 继续逆时针扭转8°，最后顺时针扭转到初始角度0°，完成1个扭转周期，扭转速度为10°/ min;再从初始角度0°开始，顺时针扭转8°，接着逆时针扭转到初始角度0°，并继续逆时针扭 转10°，最后顺时针扭转到初始角度0°，完成第2个扭转周期，扭转速度为8° /min;按照上述 第1扭转周期和第2扭转周期的顺序，作为1个总的扭转周期，连续重复5次，测试并记录最后 1个扭转周期下扭矩的变化，并观察减震器是否失效。
[0070] 结果表明，橡胶减震器A在100 kN的压力条件下就出现了中部断裂现象，即失效。 橡胶减震器B的扭矩-角度迟滞回线均未发生明显变化，而且在120 kN压力条件下，仍然没 有发生失效。所以，采用上述方法同样可以推断橡胶减震器B的力学性能优于橡胶减震器A。
[0071] 对比例： 对橡胶减震器A和橡胶减震器B:采用丹麦B&K公司生产的B&K2010分析仪为主体组成 的机械阻抗测试系统及配套软件测试自振频率和阻尼比;采用深圳市瑞格尔仪器有限公司 的RNJIOONm微机控制电子扭转试验机测试静扭矩。
[0072] 测试结果如表3: 表3
从表3可以看出橡胶减震器B与橡胶减震器A相比具有更好的阻尼比和静扭矩，而且自 振频率较低，与本发明提出的方法分析的结果基本一致，其中阻尼比需根据橡胶扭振减震 器动态特性图及公式进行计算，评价较为麻烦。本发明方法则可以直接使用MTS-809轴向/ 扭转测试系统就能对橡胶减震器进行评价。
[0073] 本发明建立了一个综合体系去评价橡胶类减震器，不仅从材料层面对减震器进行 一个评价，包括:成分、组分含量、使用的失效温度等，还从减震器整体上去评价整个减震体 系的一个情况，试验方法更贴合实际。
[0074] 前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求 旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例 的组合的选择的实施方式的说明。因此，
【申请人】的用意是所附的权利要求不被说明本发明 的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未 被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附 的权利要求覆盖。
【主权项】
1. 减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，包括， 化学测试，包括减震器橡胶部分的红外分析成分测试、DSC玻璃化转变测试、TGA含量测 定； 物理测试，包括减震器整体的动静刚度测试和/或压扭测试； 所述红外分析成分测试用于鉴定减震器橡胶胶料;所述DSC玻璃化转变测试用于测试 减震器橡胶的最低使用温度;所述TGA含量测定用于测定减震器橡胶成分的含量； 所述压扭测试是在对减震器进行水平扭转的过程中在法向上施加垂直压力，测量不同 垂直压力条件下的扭矩变化，并判断减震器是否失效； 所述化学测试结果不合格则不再进行物理测试。2. 根据权利要求1所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，所述判断减震器 是否失效即判断橡胶减震器是否发生断裂。3. 根据权利要求1所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，所述压扭测试中 对减震器进行水平扭转时，设垂直压力不变，所述水平扭转以减震器水平放置时的初始角 度为0°，顺时针水平扭转的角度为正值，逆时针水平扭转的角度为负值，设置测试过程中水 平扭转的角度范围为0°~± 10°，扭转的速度为〇. 5-30° /min。4. 根据权利要求3所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，所述水平扭转设 置为周期性反复扭转，且1个扭转周期设置如下， 首先从初始角度0°开始，顺时针/逆时针扭转X°，其中0° < IX Γ < 10°; 接着逆时针/顺时针扭转到初始角度0°，并继续逆时针/顺时针扭转Y°，其中0° < I Yl° <10。； 最后顺时针/逆时针扭转到初始角度0°，完成1个扭转周期； 扭转时的速度为5-15°/min。5. 根据权利要求4所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，所述水平扭转包 括至少5个扭转周期，测试并记录最后1个扭转周期下扭矩的变化，并判断减震器是否失效。6. 根据权利要求4所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，每个扭转周期中 扭转的角度范围是5°彡| X Γ彡10°且5°彡| Υ Γ彡10°。7. 根据权利要求4所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，所述1个扭转周 期为水平扭转的角度依次从0°至+8°，+8°至0°，0°至-8°，-8°至0° ;扭转速度为8°/min，重复 10次所述1个扭转周期，测试并记录最后1个扭转周期下扭矩的变化，并判断减震器是否失 效。8. 根据权利要求3所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，所述垂直压力的 范围设置为20kN~150kN。9. 根据权利要求4所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，分别在垂直压力 为 201^、301^、401^、501^、60 1^、701^、80 1^、901^、1001^、110 1^、120 1^的条件下重复10 次权利要求7所述的扭转周期，测试并记录最后一个扭转周期下扭矩的变化，并判断减震器 是否失效。10. 根据权利要求1所述的减震器的综合检测及评估方法，其特征在于，所述动静刚度 测试和/或压扭测试均采用MTS轴向/扭转测试系统进行测试。
【文档编号】G01N3/08GK105973834SQ201610307077
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】马浩, 朱禹, 王樱夷, 钱铭炎, 曾澜
【申请人】上海瀚海检测技术股份有限公司