一种用于多点实验的橡胶加工分析仪的制作方法

本实用新型涉及橡胶粘弹特性检测领域，特别涉及一种用于多点实验的橡胶加工分析仪。

背景技术：

粘弹特性是指聚合物在加工过程中通常是从固体变为液体，再从液体变固体，所以加工过程中聚合物于不同条件下会分别表现出固体和液体的性质，即表现出弹性和粘性。但是由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，聚合物的形变和流动不可能是纯弹性和纯粘性的，塑料对应力的响应兼有弹性固体和粘性流体的双重特性称粘弹特性；

现有的橡胶粘弹特性的检测通常采用单点实验条件，即采用单一变量，如：对橡胶样片采用不同的转动角度、转动频率、加热温度或扭矩信息，分别进行实验，以获取橡胶粘弹特性的结果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于多点实验的橡胶加工分析仪。本技术方案通过固定部固定橡胶样片，利用执行部向橡胶样片施加剪切应力，并使橡胶样片产生剪切应变，再通过固定部对橡胶样片的剪切应变所产生的扭矩进行测试以获得测试结果；最后由计算机汇总转动角度和转动频率，以及固定部的扭矩信息和橡胶样片的加热温度，对该橡胶样片的粘弹特性进行分析；

由于橡胶不同的配方具有不同的粘弹特性，相同的配方也会存在粘弹性差异，而粘弹特性的差异决定其加工性差异；因此本技术方案通过综合分析转动角度、转动频率、加热温度和扭矩信息，改变传统的单点实验条件(即单一变量的实验条件)，为多点实验条件(即具有多种变量的实验条件)，对橡胶的动态粘弹特性进行分析，以获得橡胶样片在至少一种变量同时改变的情况下，其粘弹特性的特点；提高了橡胶样片粘弹特性分析的全面性和准确度，因此可快速全面的分析出在不同的变量条件下，橡胶样片的粘弹特性的差异，以便于研发人员及时对该情况进行解决，对后续加工及最终的成品质量无疑有着节省成本、降低人工、提高效率、节约能源、减少甚至消除废胶的好处。

本实用新型中的一种用于多点实验的橡胶加工分析仪，用于对橡胶样片的粘弹特性进行检测，包括：

固定部，用于连接所述橡胶样片的两端；

执行部，与所述固定部连接并带动所述固定部转动，所述橡胶样片位于所述固定部内部，所述固定部将因转动向所述橡胶样片施加剪切应力，并使所述橡胶样片产生剪切应变；所述执行部还对所述橡胶样片的剪切应变所产生的扭矩进行测试，并形成扭矩信息；所述执行部还可对所述橡胶样片进行加热；

计算机，与所述执行部和固定部连接，用于获取所述执行部的转动角度和转动频率，以及所述固定部的扭矩信息和所述橡胶样片的加热温度；所述计算机根据所述转动角度、转动频率、加热温度和扭矩信息，分析所述橡胶样片的粘弹特性。

上述方案中，所述固定部包括相互匹配的上模具和下模具，所述执行部包括动力装置；所述上模具的底部具有上模腔，所述下模具的顶部具有下模腔，所述上模腔和下模腔相互匹配；

所述橡胶样片位于所述上模腔和下模腔围绕所形成的空间内，所述动力装置与下模具连接并向所述下模具输出扭矩，使所述下模具向所述橡胶样片输出剪切应力；所述动力装置还向所述计算机输出所述橡胶样片的转动角度和转动频率。

上述方案中，所述执行部还包括扭矩传感器；所述上模具将随所述橡胶样片的剪切应变产生扭转，所述扭矩传感器连接在所述上模具上，用于测量对所述橡胶样片的剪切应变所产生的扭矩进行测试，并形成扭矩信息；所述扭矩传感器还与所述计算机连接，用于向所述计算机输出所述扭矩信息。

上述方案中，所述执行部还包括上加热板和下加热板；所述上加热板连接在所述上模具上，所述下加热板连接在所述下模具上，所述上加热板和下加热板分别用于对所述上模具和下模具加热，以通过改变所述上模腔和下模腔内的温度，控制所述橡胶样片的加热温度；所述上加热板和下加热板还与所述计算机连接，所述计算机通过所述上加热板和下加热板获取所述橡胶样片的加热温度。

上述方案中，所述动力装置包括直驱电机和控制器，所述控制器连接在所述直驱电机的底部；

所述直驱电机包括壳体、转子和定子，所述定子固定在所述壳体内，所述转子穿过所述定子，所述转子的一端还穿过所述壳体与所述下模具连接，所述控制器位于所述转子背向所述下模具的一端，所述定子通过电刷与所述控制器连接。

上述方案中，所述动力装置还包括编码器，所述控制器与所述编码器连接，并通过所述编码器获取频率信息和振幅信息；所述编码器与所述计算机连接；

所述控制器根据所述频率信息和振幅信息向所述直驱电机输出具有某一频率和振幅的脉冲信号，所述直驱电机根据所述脉冲信号，使所述转子将按照与所述脉冲信号的频率和振幅匹配的转动频率和转动角度转动。

上述方案中，所述上加热板连接在所述上模具背向上模腔的一侧表面上，所述下加热板连接在所述下模具背向下模腔的一侧表面上。

上述方案中，所述固定部还包括连接机构，所述连接机构包括相互匹配的上连接板和下连接板，所述上连接板的一侧和下连接板的一侧相互挤压固定所述橡胶样片，使所述橡胶样片与所述连接机构连接。

上述方案中，所述上连接板朝向所述橡胶样片的一侧连接有上密封半环，所述下连接板朝向所述橡胶样片的一侧连接有下密封半环；所述上密封半环和下密封半环相互匹配，并相互挤压固定所述橡胶样片，以提高所述橡胶样片与所述连接机构的摩擦力。

上述方案中，两个所述上连接板分别位于所述上模具相对的两侧，两个所述下连接板分别位于所述下模具相对的两侧；

所述橡胶样片位于所述下模具的下模腔内，所述橡胶样片的两端分别位于所述两个下连接板内，所述上模具压向所述下模具使所述橡胶样片位于由所述上模腔和下模腔围绕形成的空间内；所述两个上连接板压向所述两个下连接板，并配合所述两个下连接板挤压固定所述橡胶样片的两端。

本实用新型的优点和有益效果在于：本实用新型提供一种用于多点实验的橡胶加工分析仪，改变传统的单点实验条件，为多点实验条件，对橡胶的动态粘弹特性进行分析，以获得橡胶样片在至少一种变量同时改变的情况下，其粘弹特性的特点；提高了橡胶样片粘弹特性分析的全面性和准确度，因此可快速全面的分析出在不同的变量条件下，橡胶样片的粘弹特性的差异，以便于研发人员及时对该情况进行解决，对后续加工及最终的成品质量无疑有着节省成本、降低人工、提高效率、节约能源、减少甚至消除废胶的好处。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种用于多点实验的橡胶加工分析仪的结构示意图；

图2为本实用新型一种用于多点实验的橡胶加工分析仪中直驱电机和控制器的结构示意图；

图3为本实用新型一种用于多点实验的橡胶加工分析仪中直驱电机和控制器的剖视图。

图中：1、固定部 2、执行部 3、计算机 4、橡胶样片

11、上模具 12、下模具 13、上模腔 14、下模腔

15、连接机构 151、上连接板 152、下连接板

153、上密封半环 154、下密封半环

21、动力装置 22、扭矩传感器 23、上加热板

24、下加热板 211、直驱电机 212、控制器 213、编码器

2111、壳体 2112、转子 2113、定子

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1-图3所示，本实用新型是一种用于多点实验的橡胶加工分析仪，用于对橡胶样片4的粘弹特性进行检测，包括：

固定部1，用于连接橡胶样片4的两端；

执行部2，与固定部1连接并带动固定部1转动，橡胶样片4位于固定部1内部，固定部1将因转动向橡胶样片4施加剪切应力，并使橡胶样片4产生剪切应变；执行部2还对橡胶样片4的剪切应变所产生的扭矩进行测试，并形成扭矩信息；执行部2还可对橡胶样片4进行加热；

计算机3，与执行部2和固定部1连接，用于获取执行部2的转动角度和转动频率，以及固定部1的扭矩信息和橡胶样片4的加热温度；计算机3根据转动角度、转动频率、加热温度和扭矩信息，分析橡胶样片4的粘弹特性。

上述技术方案的工作原理是：通过固定部1固定橡胶样片4，利用执行部2向橡胶样片4施加剪切应力，并使橡胶样片4产生剪切应变，再通过固定部1对橡胶样片4的剪切应变所产生的扭矩进行测试以获得测试结果；最后由计算机3汇总转动角度和转动频率，以及固定部1的扭矩信息和橡胶样片4的加热温度，对该橡胶样片4的粘弹特性进行分析；

由于橡胶不同的配方具有不同的粘弹特性，相同的配方也会存在粘弹性差异，而粘弹特性的差异决定其加工性差异；因此本技术方案通过综合分析转动角度、转动频率、加热温度和扭矩信息，改变传统的单点实验条件(即单一变量的实验条件)，为多点实验条件(即具有多种变量的实验条件)，对橡胶的动态粘弹特性进行分析，提高了橡胶样片4粘弹特性分析的全面性，因此可快速全面的分析出在不同的变量条件下，橡胶样片4的粘弹特性的差异，以便于研发人员及时对该情况进行解决，对后续加工及最终的成品质量无疑有着节省成本、降低人工、提高效率、节约能源、减少甚至消除废胶的好处。

具体的，固定部1包括相互匹配的上模具11和下模具12，执行部2包括动力装置21；上模具11的底部具有上模腔13，下模具12的顶部具有下模腔14，上模腔13和下模腔14相互匹配；

橡胶样片4位于上模腔13和下模腔14围绕所形成的空间内，动力装置21与下模具12连接并向下模具12输出扭矩，使下模具12向橡胶样片4输出剪切应力；动力装置21还向计算机3输出橡胶样片4的转动角度和转动频率。

进一步的，执行部2还包括扭矩传感器22；上模具11将随橡胶样片4的剪切应变产生扭转，扭矩传感器22连接在上模具11上，用于测量对橡胶样片4的剪切应变所产生的扭矩进行测试，并形成扭矩信息；扭矩传感器22还与计算机3连接，用于向计算机3输出扭矩信息；扭矩传感器22通过上模具11因橡胶样片4的剪切应变所产生的扭转，对橡胶样片4的剪切应变所产生的扭矩进行测试并形成扭矩信息。

进一步的，执行部2还包括上加热板23和下加热板24；上加热板23连接在上模具11上，下加热板24连接在下模具12上，上加热板23和下加热板24分别用于对上模具11和下模具12加热，以通过改变上模腔13和下模腔14内的温度，控制橡胶样片4的加热温度；上加热板23和下加热板24还与计算机3连接，计算机3通过上加热板23和下加热板24获取橡胶样片4的加热温度；同时计算机3还可控制上加热板23和下加热板24的功率，进而控制橡胶样片4的加热温度，进而可实现分析在不同温度条件下橡胶样片4的粘弹特性，提高橡胶样片4粘弹特性分析的全面性。

具体的，动力装置21包括直驱电机211和控制器212，控制器212连接在直驱电机211的底部；

直驱电机211包括壳体2111、转子2112和定子2113，定子2113固定在壳体2111内，转子2112穿过定子2113，转子2112的一端还穿过壳体2111与下模具12连接，控制器212位于转子2112背向下模具12的一端，定子2113通过电刷与控制器212连接。

进一步的，动力装置21还包括编码器213，控制器212与编码器213连接，并通过编码器213获取频率信息和振幅信息；编码器213与计算机3连接；

控制器212根据频率信息和振幅信息向直驱电机211输出具有某一频率和振幅的脉冲信号，直驱电机211根据脉冲信号，使转子2112将按照与脉冲信号的频率和振幅匹配的转动频率和转动角度转动；其中，该脉冲信号的频率和振幅为可变的；通过利用编码器213改变直驱电机211输出的转动频率和转动角度，进而改变多点实验条件中的转动频率和转动角度两个参数，进而提高橡胶样片4粘弹特性分析的全面性。

优选的，上加热板23连接在上模具11背向上模腔13的一侧表面上，下加热板24连接在下模具12背向下模腔14的一侧表面上。

进一步的，固定部1还包括连接机构15，连接机构15包括相互匹配的上连接板151和下连接板152，上连接板151的一侧和下连接板152的一侧相互挤压固定橡胶样片4，使橡胶样片4与连接机构15连接。

优选的，上连接板151朝向橡胶样片4的一侧连接有上密封半环153，下连接板152朝向橡胶样片4的一侧连接有下密封半环154；上密封半环153和下密封半环154相互匹配，并相互挤压固定橡胶样片4，以提高橡胶样片4与连接机构15的摩擦力。

优选的，两个上连接板151分别位于上模具11相对的两侧，两个下连接板152分别位于下模具12相对的两侧；

橡胶样片4位于下模具12的下模腔14内，橡胶样片4的两端分别位于两个下连接板152内，上模具11压向下模具12使橡胶样片4位于由上模腔13和下模腔14围绕形成的空间内；两个上连接板151压向两个下连接板152，并配合两个下连接板152挤压固定橡胶样片4的两端。

现提供两例通过上述技术方案所开展的实验实施例：

1、利用上述技术方案，通过编码器213编制振幅信息以制定直驱电机的转动角度，通过计算机3调节上加热板23及下加热板24的功率，使得橡胶样片4处于7％剪切应变，100℃温度条件下；再通过调节编码器213的频率信息，使直驱电机211分别以0.1Hz、2Hz及20Hz的转动频率对橡胶样片4进行检测，并获得其滞后损失(TenDelta)，及橡胶样片4的粘弹特性曲线；其中，滞后损失即为扭矩传感器22所输出的扭矩信息。显见其加工性变化及变化趋势有着很大的差异，造成这些差异的主要原因是由胶料的支化差异、平均分子量、分子量分布及凝胶差异引起的。

2、利用上述技术方案，通过编码器213编制振幅信息以制定直驱电机的转动角度，通过计算机3调节上加热板23及下加热板24的功率，使得橡胶样片4处于100％剪切应变，100℃温度条件下；在通过调节编码器213的频率信息，使直驱电机211分别以0.1Hz与1.0Hz的转动频率对橡胶样片4进行检测，并获得其滞后损失(TenDelta)，及橡胶样片4的粘弹特性曲线，其中，滞后损失即为扭矩传感器22所输出的扭矩信息；其加工性差异是由胶料的凝胶、高剪切速率的粘度及口型膨胀的差异引起的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。