橡胶材料的疲劳磨损试验的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种橡胶材料的疲劳磨损试验机，包括带轮、轴承座、偏心轮、轴、联轴器、伺服电机、丝杠、导轨、测速计、滑台及机身，其解决了橡胶的疲劳试验机或橡胶的磨损试验机不能考虑疲劳和磨损两种因素的交互作用对橡胶材料损伤的问题。
【专利说明】橡胶材料的疲劳磨损试验机
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料试验技术，特别涉及一种可以对橡胶材料进行疲劳磨损试验的试
验装置。
【背景技术】
[0002]潜油螺杆泵采油技术与其它人工举升技术(如柱塞式抽油机、电潜离心泵等)相t匕，因其适宜于高粘度、高含砂量原油开采，近年来在我国大庆、大港、辽河、胜利等油田的稠油井中的应用迅速扩大，为国家的能源开发做出突出贡献。
[0003]潜油螺杆泵的橡胶定子，在转子长期的滚动兼滑动运行中，一方面被转子磨损另一方面受到交变应力作用而产生疲劳裂纹。橡胶定子一旦出现裂纹，必然会加剧其磨损速率，从而导致螺杆泵的效率降低，影响螺杆泵的可靠性和使用寿命。
[0004]为揭示螺杆泵内橡胶定子的疲劳磨损的机理，选择橡胶配方，计算橡胶定子的寿命，需要对橡胶材料进行疲劳磨损试验研究。单纯的橡胶疲劳试验机或者是橡胶磨损试验机都已有应用，但是该种试验机不能考虑疲劳和磨损两种因素的交互作用对橡胶材料的损伤。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明提供一种橡胶材料的疲劳磨损试验机，目的在于解决橡胶的疲劳试验机或橡胶的磨损试验机不能考虑疲劳和磨损两种因素的交互作用对橡胶材料损伤的问题。
[0006]技术方案:
一种橡胶材料的疲劳磨损试验机，其特征在于:该试验机包括机座、两个试验执行机构和试验距离调整机构；两个试验执行机构分别为动执行机构和定执行机构，动执行机构设置在试验距离调整机构上，试验距离调整机构和定执行机构设置在机座上；动执行机构包括第一伺服电机、与第一伺服电机连接的轴及设置在轴前端的调整轮；定执行机构包括第二伺服电机与第二伺服电机连接的轴及设置在轴前端的调整机构；与第一伺服电机连接的轴和与第二伺服电机连接的轴之间平行；试验距离调整机构包括调整伺服电机、设置在机座上的导轨和设置在导轨上能沿导轨滑动的滑台，调整伺服电机通过丝杠与滑台的丝杠螺母连接，丝杠旋转时带动滑台滑动，动执行机构设置在滑台上。
[0007]动执行机构上的调整轮为同心带轮或带轮；同心带轮通过键与动执行机构的轴固定；同心带轮和带轮均为圆柱饼状结构，在在圆柱的外圆面上开有用于安装试样的带槽。
[0008]定执行机构上的调整机构为可调带轮或由曲轴和辅助带轮组成的复合机构；可调带轮为圆柱饼状结构，在半径方向上开有长条孔，长条孔一端的中心与带轮的圆心重合，并在长条孔的内壁表面上开有对称的键槽，长条孔套在定执行机构的轴上并通过插在键槽内的键固定，在可调带轮圆柱的外圆面上开有用于安装试样的带槽；曲轴通过短轴与辅助带轮连接，曲轴结构为一端设有用于安装轴的带键槽通孔，另一端设有安装短轴的长条孔；辅助带轮通过轴承安装在短轴上，在辅助带轮的外圆面上开有用于安装试样的带槽。
[0009]动执行机构的轴通过轴承座设置在滑台上，轴通过联轴器与第一伺服电机连接。
[0010]定执行机构上的轴通过轴承座设置在机座上，轴通过联轴器与第二伺服电机连接。
[0011]在滑台上设置有用于测量同心带轮或带轮转动的圈数和转速的测速器。
[0012]在机座上设置有用于测量可调带轮或由曲轴和辅助带轮组成的复合机构的转动圈数和转速的测速器。
[0013]在所有带轮的带槽内均设置有控制摩擦系数的摩擦带。
[0014]优点及效果:本发明提供一种橡胶材料的疲劳磨损试验机，包括带轮、轴承座、偏心轮、轴、联轴器、伺服电机、丝杠、导轨、测速计、滑台及机身。
[0015]本发明的有益效果:
(1)本发明可同时或分别进行多种条件下的橡胶疲劳磨损试验，试验结果更加符合橡胶疲劳损伤实际情况；
(2)本发明的滑台可在丝杠的作用下滑动，通过调整中心距来实现预加载荷的目的；
(3)本发明的带轮上可安装不同摩擦系数的摩擦带，在进行橡胶疲劳损伤与摩擦关系试验时，以达到模拟不同工作环境的要求；
(4)本发明能够实现不同转速(频率)的试验环境要求，产生不同的疲劳损伤原理；
(5)本发明采用可拆卸式带轮和可调式带轮，实现多种条件下的橡胶疲劳损伤试验。
[0016]【专利附图】
【附图说明】:
图1为橡胶疲劳试验机的结构图；
图2为图1中滑台和导轨沿A-A的截面图；
图3为可调带轮的结构图；
图4为图3的B— B剖视图；
图5为同心带轮的结构图；
图6为图5的侧视结构图；
图7为橡胶疲劳试验机的轴承座结构图；
图8为图7的D — D示意图；
图9为曲轴的结构图；
图1 O为在图1中的结构基础上，可调带轮的另一种安装位置；
图1 I为橡胶疲劳试验机更换其他带轮后的结构形式。
[0017]【具体实施方式】:下面结合附图对本发明做进一步的说明:
如图1所示，本发明提供一种橡胶材料的疲劳磨损试验机，该试验机包括机座7、两个试验执行机构和试验距离调整机构；两个试验执行机构分别为动执行机构和定执行机构，动执行机构设置在试验距离调整机构上，试验距离调整机构和定执行机构设置在机座7上；动执行机构包括第一伺服电机12、与第一伺服电机12连接的轴15及设置在轴15前端的调整轮；定执行机构包括第二伺服电机6与第二伺服电机6连接的轴4及设置在轴4前端的调整机构；与第一伺服电机12连接的轴15和与第二伺服电机6连接的轴4之间平行；试验距离调整机构包括调整伺服电机8、设置在机座7上的导轨13和设置在导轨13上能沿导轨13滑动的滑台11，调整伺服电机8通过丝杠10与滑台11的丝杠螺母11-1连接，丝杠10旋转时带动滑台11滑动，动执行机构设置在滑台11上。调整伺服电机8可带动丝杠10旋转，调整滑台11的位置，即调整轴4与轴15之间的距离，来对试样施加预定载荷。
[0018]如图1和I I所示，动执行机构上的调整轮为同心带轮17或带轮7-6 ;同心带轮17通过键与动执行机构的轴15固定；如图5和6所示，同心带轮17和带轮7-6均为圆柱饼状结构，在在圆柱的外圆面上开有用于安装试样的带槽。
[0019]定执行机构上的调整机构为可调带轮I或由曲轴7-1和辅助带轮7-2组成的复合机构；如图3和4所示，可调带轮I为圆柱饼状结构，在半径方向上开有长条孔111，长条孔一端的中心与带轮的圆心重合，并在长条孔111的内壁表面上开有对称的键槽，长条孔111套在定执行机构的轴4上并通过插在键槽内的键固定，在可调带轮I圆柱的外圆面上开有用于安装试样的带槽；曲轴7-1通过短轴7-4与辅助带轮7-2连接，如图9所示，曲轴7-1结构为一端设有用于安装轴4的带键槽通孔，另一端设有安装短轴7-4的长条孔；辅助带轮7-2通过轴承7-3安装在短轴7-4上，在辅助带轮7-2的外圆面上开有用于安装试样的带槽。
[0020]动执行机构的轴15通过轴承座16设置在滑台11上，轴15通过联轴器14与第一伺服电机12连接。、
定执行机构上的轴4通过轴承座2设置在机座7上，轴4通过联轴器5与第二伺服电机6连接。
[0021]在滑台11上设置有用于测量同心带轮17或带轮7-6转动的圈数和转速的测速器18。
[0022]在机座7上设置有用于测量可调带轮I或由曲轴7-1和辅助带轮7-2组成的复合机构的转动圈数和转速的测速器3。
[0023]在所有带轮的带槽内均设置有控制摩擦系数的摩擦带。
[0024]伺服电机6和12可以控制带轮或曲轴，使其有不同的转速和转向。
[0025]如图1和I I所示，试样19为带状结构，并且可以套在带轮上的带槽内。
[0026]本发明可以将这些带轮或曲轴进行有需要的搭配，其中，可调带轮I与同心带轮17进行搭配时，当可调带轮I的旋转中心与自身的结构中心不重合时，通过调整带轮I和同心带轮17的转速和转向，使带轮和试样之间相互滑动，并在调整带轮I的偏心作用下拉伸试样，因此可以测量试样的疲劳与摩擦和拉伸的关系；
当可调带轮I的旋转中心与结构中心重合时，通过调整带轮I和同心带轮17的转速和转向，只使带轮和试样之间相互滑动，因此可以测量试样的疲劳与摩擦关系；
曲轴7-1、辅助带轮7-2和带轮7-6搭配时，通过驱动曲轴7-1拉伸试样19，可以测量试样的疲劳与拉伸的关系；
如图7和8所示，轴承座的结构包括上盖61、轴承62、下座63和连接螺栓64，在上盖61和下座63上均设有用于固定轴承的槽，如俯视图所示；
进行试验之前，以图所示为例，将试样19安装到可调带轮I和同心带轮17的带槽内，调整伺服电机8通过联轴器9带动丝杠10转动使滑台11运动，调整定执行机构的轴4和动执行机构轴15之间的距离，对试样19施加载荷，由于定执行机构的轴4可以安装在可调带轮I上长条孔的不同位置，使可调带轮I有不同的偏心量，当可调带轮I的旋转中心不与结构中心重合时，如图1所示，通过该组带轮的配合可以测量试样的疲劳损伤与摩擦和拉伸有关的试验参数；当可调带轮I的旋转中心与结构中心重合时，通过该组带轮的配合可以测量试样的疲劳损伤与摩擦有关的试验参数。
[0027]进行试验时，第一伺服电机12和第二伺服电机6，可调整电机转速及转向，达到预定的试验要求。通过测速计3与测速计18累计转动的圈数和转速，计算试验频率，拉伸或摩擦的次数，达到预定次数后，通过控制系统断开电机电源，结束试验。通过对实验数据的分析，可得到在产生疲劳的主要原因(频率)已定的条件下，橡胶疲劳磨损与其它各试验条件的关系。
[0028]本发明还配有拓展系统，如图7所示。图7结构用来测试试样的疲劳损伤与拉伸的关系。其结构为在图1的基础上在轴15上安装辅助带轮7-6，并用螺母7-7固定；轴4上的可调带轮I被曲轴7-1代替，并在曲轴7-1上，通过轴承7-3、短轴7-4和螺母7_5和7-8安装辅助带轮7-2。试样19安装在辅助带轮7-2和带轮7-6的带槽内，只通过定执行机构的轴4的旋转，带动曲轴7-1使试样19往复拉伸，并可以调整短轴7-4的位置调整拉伸量，进行试样的疲劳磨损与拉伸的关系试验。
[0029]带轮7-6的结构与同心带轮17的结构相似，但是没有键槽。
[0030]曲轴7-1结构如图9所示，一端设有用于安装轴4的带键槽通孔，另一端设有安装短轴7_4的长条孔。
[0031 ] 本发明结构合理，操作科学，效果明显，适合于在橡胶疲劳试验领域推广应用。
【权利要求】
1.一种橡胶材料的疲劳磨损试验机，其特征在于:该试验机包括机座(7)、两个试验执行机构和试验距离调整机构；两个试验执行机构分别为动执行机构和定执行机构，动执行机构设置在试验距离调整机构上，试验距离调整机构和定执行机构设置在机座(7)上；动执行机构包括第一伺服电机(12)、与第一伺服电机(12)连接的轴(15)及设置在轴(15)前端的调整轮；定执行机构包括第二伺服电机(6)与第二伺服电机(6)连接的轴(4)及设置在轴(4)前端的调整机构；与第一伺服电机(12)连接的轴(15)和与第二伺服电机(6)连接的轴(4)之间平行；试验距离调整机构包括调整伺服电机(8)、设置在机座(7)上的导轨(13)和设置在导轨(13)上能沿导轨(13)滑动的滑台(11)，调整伺服电机(8)通过丝杠(10)与滑台(11)的丝杠螺母(11-1)连接，丝杠(10)旋转时带动滑台(11)滑动，动执行机构设置在滑台(11)上。
2.根据权利要求1所述的橡胶材料的疲劳磨损试验机,其特征在于:动执行机构上的调整轮为同心带轮(17)或带轮(7-6);同心带轮(17)通过键与动执行机构的轴(15)固定；同心带轮(17)和带轮(7-6)均为圆柱饼状结构，在在圆柱的外圆面上开有用于安装试样的带槽。
3.根据权利要求1所述的橡胶材料的疲劳磨损试验机,其特征在于:定执行机构上的调整机构为可调带轮(I)或由曲轴(7-1)和辅助带轮(7-2)组成的复合机构；可调带轮(I)为圆柱饼状结构，在半径方向上开有长条孔(111)，长条孔一端的中心与带轮的圆心重合，并在长条孔(111)的内壁表面上开有对称的键槽，长条孔(111)套在定执行机构的轴(4)上并通过插在键槽内的键固定，在可调带轮(I)圆柱的外圆面上开有用于安装试样的带槽；曲轴(7-1)通过短轴(7-4)与辅助带轮(7-2)连接，曲轴(7-1)结构为一端设有用于安装轴(4)的带键槽通孔，另一端设有安装短轴(7-4)的长条孔；辅助带轮(7-2)通过轴承(7-3)安装在短轴(7-4)上，在辅助带轮(7-2)的外圆面上开有用于安装试样的带槽。
4.根据权利要求2所述的橡胶材料的疲劳磨损试验机，其特征在于:动执行机构的轴(15)通过轴承座(16)设置在滑台(11)上，轴(15)通过联轴器(14)与第一伺服电机(12)连接。
5.根据权利要求3所述的橡胶材料的疲劳磨损试验机，其特征在于:定执行机构上的轴(4)通过轴承座(2)设置在机座(7)上，轴(4)通过联轴器(5)与第二伺服电机(6)连接。
6.根据权利要求2所述的橡胶材料的疲劳磨损试验机，其特征在于:在滑台(11)上设置有用于测量同心带轮(17)或带轮(7-6)转动的圈数和转速的测速器(18)。
7.根据权利要求3所述的橡胶材料的疲劳磨损试验机，其特征在于:在机座(7)上设置有用于测量可调带轮(I)或由曲轴(7-1)和辅助带轮(7-2)组成的复合机构的转动圈数和转速的测速器(3)。
8.根据权利要求2或3所述的橡胶材料的疲劳磨损试验机，其特征在于:在所有带轮的带槽内均设置有控制摩擦系数的摩擦带。
【文档编号】G01N3/56GK103822838SQ201410066621
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】闫明, 刘栋, 佟玲, 吕晓仁, 王世杰 申请人:沈阳工业大学