本发明涉及一种冲击试验方法以及装置，更详细而言，涉及一种能掌握与传送带等对象物的实际使用相符的耐冲击性的冲击试验方法以及装置。
背景技术
以铁矿石、石灰石等矿物资源为首，各种输送物通过传送带被输送。在输送物被投入至传送带的上覆盖橡胶时，上覆盖橡胶受到冲击，若该输送物的表面锋利，则有时也会在上覆盖橡胶的表面产生割伤。上覆盖橡胶的耐冲击性根据橡胶特性、使用环境等而不同。
以往，提出了各种评价对象物的耐冲击性的方法(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的方法中，以使落锤与试验片碰撞而使其破损(使其贯通)为前提。另一方面，就传送带等对象物而言，在通常的实际使用中，对象物不容易因所投入的输送物而贯通并破损。即，在专利文献1所提出的方法中，由于没有与传送带等对象物的实际使用条件对应，因此，无法充分掌握实际使用时的耐冲击性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-224632号公报
技术实现要素：
发明所要解决的问题
本发明的目的在于提供一种能掌握与传送带等对象物的实际使用相符的耐冲击性的冲击试验方法以及装置。
技术方案
为了达成上述目的，本发明的冲击试验方法使冲击赋予体自由落下而与试验样品碰撞，所述冲击试验方法的特征在于，对自由落下的所述冲击赋予体与所述试验样品碰撞时的作用于所述试验样品的冲击力和所述冲击赋予体相对于所述试验样品的陷入量进行测定，基于该测定出的冲击力和陷入量，计算出所述冲击赋予体与所述试验样品碰撞时由所述试验样品吸收的损耗能。
本发明的冲击试验装置具备：设置台，供试验样品设置；以及冲击赋予体，相对于设置于该设置台的所述试验样品自由落下，所述冲击试验装置的特征在于，具备：载荷计，测定作用于所述试验样品的冲击力；位移计，测定所述冲击赋予体相对于所述试验样品的陷入量；以及运算部，供所述载荷计和所述位移计的测定数据输入，所述冲击试验装置构成为：基于自由落下的所述冲击赋予体与所述试验样品碰撞时由所述载荷计和所述位移计分别测定出的冲击力和陷入量，通过所述运算部计算出所述冲击赋予体与所述试验样品碰撞时由所述试验样品吸收的损耗能。
有益效果
根据本发明，基于自由落下的所述冲击赋予体与所述试验样品碰撞的过程中的作用于所述试验样品的冲击力和所述冲击赋予体相对于所述试验样品的陷入量，计算出由所述试验样品吸收的损耗能，因此，能掌握与传送带等对象物的实际使用对应的损耗能。然后，该损耗能与对象物的耐冲击性密切相关，因此，能基于计算出的损耗能高精度地掌握与对象物的实际使用相符的耐冲击性。
附图说明
图1是对冲击试验装置的基本构造进行举例示出的说明图。
图2是对通过自由落下的冲击赋予体而变形的试验样品示意性地进行举例示出的说明图。
图3是对室温下的冲击力与陷入量的关系进行举例示出的曲线图。
图4是对70℃下的冲击力与陷入量的关系进行举例示出的曲线图。
图5是对试验样品的表面温度的经时变化进行举例示出的曲线图。
图6是对传送带线路进行简化并举例示出的说明图。
图7是图6的a-a剖面图。
图8是表示与传送带碰撞时的输送物的速度的说明图。
具体实施方式
以下，基于图中所示的实施方式，对本发明的冲击试验方法以及装置进行说明。在实施方式中，以将评价耐冲击性的对象物设为传送带的上覆盖橡胶的情况为例进行说明。
在图6所举例示出的传送带线路中，通过另一传送带17输送来的输送物c被投入至传送带11，并通过该传送带11输送至输送目的地。输送物c有时也会通过料斗等投入至传送带11。传送带11架设于带轮15a、15b之间，并以规定的张力张紧设置。
如图7所举例示出，传送带11由帆布、钢帘线等芯体构成的芯体层12、以及夹着芯体层12的上覆盖橡胶13和下覆盖橡胶14构成。芯体层12是承受用于张紧设置传送带11的张力的构件。在传送带11的传输侧，下覆盖橡胶14由支承辊16支承，在回行侧，上覆盖橡胶13由支承辊16支承。在传送带11的传输侧，在带宽度方向配置有三个支承辊16，通过这些支承辊16，传送带11以规定的槽角a呈凹状支承。通过驱动侧的带轮15a旋转驱动，传送带11向一个方向以规定的行驶速度v1进行运转。输送物s被投入至上覆盖橡胶13上，且装载于上覆盖橡胶13而被输送。
在该传送带线路中，如图8所举例示出，该传送带11和另一传送带17以上下差h进行配置。在另一传送带17，输送物c以水平方向速度v0(v0<v1)输送。在所投入的输送物c从另一传送带17碰撞到传送带11的瞬间，输送物c为水平方向速度v0。另一方面，输送物c的垂直方向速度从零加速至v2。该垂直方向速度v2为(2gh)1/2。因此，输送物c与传送带11的上覆盖橡胶13碰撞时的实际的碰撞速度vr为(v02+v22)1/2＝(v02+2gh)1/2。g为重力加速度。这样自由落下的输送物c与上覆盖橡胶13碰撞时，赋予至上覆盖橡胶13的冲击能e为mgh。m为输送物c的质量。
上覆盖橡胶13会吸收冲击能e的规定比例。由上覆盖橡胶13吸收的能量(损耗能e1)的量根据橡胶种类而不同。由该橡胶种类吸收的损耗能e1的量与该橡胶种类的耐冲击性存在相关关系，因此，通过计算出损耗能e1，能掌握该橡胶种类的耐冲击性。
如图1所举例示出，本发明的冲击试验装置1具备：设置台2，供试验样品s设置；冲击赋予体10，相对于试验样品s自由落下；载荷计5；位移计6；以及运算部8。在该实施方式中，还具有温度传感器7以及温度调节器9。试验样品s是作为评价耐冲击性的对象物(上覆盖橡胶13)而实际使用的构件的相当品。
作为冲击赋予体10，理想的是具备下端形状、重量等规格不同的多种冲击赋予体10a、10b、10c、10d。从这些多种规格中，选择与在实际使用中对上覆盖橡胶13赋予冲击的输送物c近似的规格的冲击赋予体10。
在冲击试验装置1中，梁部3a在直立设置的状态的框架3之间延伸，在该梁部3a设有保持机构4。梁部3a能以在高度位置任意移动的方式固定。通过保持机构4拆装自如地保持的冲击赋予体10a构成为：通过解除保持而朝向设置于平板状的设置台2的试验样品s自由落下。
载荷计5设置于设置台2的下方，测定作用于试验样品s的冲击力。如图2所举例示出，位移计6测定相对于试验样品s自由落下而碰撞的冲击赋予体10a的陷入量h。在冲击赋予体10a的下端形状锋利的情况下，该陷入量h为伤口深度。载荷计5以及位移计6的测定数据被输入至运算部8。作为运算部8，可以使用各种计算机等。
温度传感器7测定试验样品s的表面温度。通过温度传感器7测定出的表面温度被输入至运算部8。作为温度传感器7，可以使用红外线热像仪(thermography)等。
温度调节器9对试验样品s进行加热或冷却，将试验样品s的温度设定为任意的温度。在该实施方式中，设置于设置台2的下表面的温度调节器9对设置台2进行加热或冷却，由此，间接地对试验样品s进行加热或冷却而设定为任意的温度。作为温度调节器9，除此之外，还可以使用利用罩体覆盖整个试验装置并能将该罩体内部设定为任意的环境温度的恒温箱等。
接着，对使用了该冲击试验装置1的试验方法的步骤进行说明。
将试验样品s设置于图1所举例示出的设置台2。从多种冲击赋予体10中选择与传送带11的实际使用条件近似的适当的冲击赋予体10a安装至保持机构4。此外，使梁部3a移动而将冲击赋予体10设定于适当的高度位置(例如，距离试验样品s的表面为高度h的位置)。通过温度调节器9将试验样品s设定为规定温度。
接着，解除保持机构4对冲击赋予体10的保持，使冲击赋予体10自由落下而与试验样品s碰撞。此时，通过从距离试验样品s的表面为高度h的位置自由落下的冲击赋予体10赋予的冲击能e为mgh(e＝mgh)。在此，m为冲击赋予体10的已知的质量。
在自由落下的冲击赋予体与试验样品接触至弹回而远离试验样品的期间的碰撞过程中，通过载荷计5依次测定作用于试验样品s的冲击力。此外，通过位移计6依次测定图2所举例示的冲击赋予体10相对于试验样品s的陷入量h。通过载荷计5测定出的冲击力以及通过位移计6测定出的陷入量h被输入至运算部8。
如图3、图4所举例示出，通过该冲击试验来测定冲击力以及陷入量h。图3示出了以相同的试验条件在室温下对四种试验样品s(s1～s4)进行试验的情况下(在试验样品s为20℃左右的情况下)的测定数据。图4示出了仅改变四种试验样品s(s1～s4)的温度而设为70℃进行试验的情况下的测定数据。
在运算部8中，基于所输入的测定数据，计算出冲击赋予体10与试验样品s碰撞时由试验样品s吸收的损耗能e1。在图3、图4中，各试验样品s的数据曲线的向右上升的范围示出了冲击赋予体10与试验样品s接触到陷入至最深处的冲击力与陷入量h的关系。因此，通过在该范围对该数据曲线进行积分，能计算出陷入能e2。
另一方面，这些数据曲线的向左下降的范围示出了冲击赋予体10在试验样品s陷入至最深处到弹回而远离试验样品10的冲击力与陷入量h的关系。因此，通过在该范围对数据曲线进行积分，能计算出反弹能e3。
因此，通过从陷入能e2中减去反弹能e3，能计算出由试验样品s吸收的损耗能e1(e1＝e2-e3)。即，在图3、图4中，由各数据曲线s1、s2、s3、s4包围的面积为各试验样品s的损耗能e1。
在本发明中，能掌握在由冲击赋予体10赋予的冲击能e之中、由试验样品s作为损耗能e1吸收的比例(e1/e)。该比例(e1/e)根据橡胶种类(特别是粘弹性特性)而不同，与橡胶的耐冲击性密切关联。因此，当制成收集了该比例(e1/e)与橡胶的耐冲击性的相关关系的数据的数据库时，基于该数据库和计算出的损耗能e1，能高精度地掌握与对象物(传送带11)的实际使用相符的耐冲击性。
此外，当比较图3和图4的数据时，可知损耗能e1依赖于试验样品s的温度。因此，通过使试验样品s的温度在多个水平不同进行冲击试验来获取上述的各测定数据，掌握损耗能e的温度依赖性为好。即，按照试验样品s的温度来制成数据库为好。由此，通过使用与传送带11的使用环境温度相符的温度条件下的数据库，能更加高精度地掌握与对象物(传送带11)的实际使用相符的耐冲击性。
在该实施方式中，能通过温度传感器7依次测定冲击赋予体10刚弹回之后的试验样品s的表面温度。通过温度传感器7测定出的表面温度被输入至运算部8。如图5所举例示出，可以测定出室温的试验样品的表面温度来掌握其经时变化。
在运算部8中，基于所测定的表面温度和陷入量h，计算出冲击赋予体10与试验样品s碰撞时在试验样品s产生的热能e4。热能e4可以通过e4＝mcδt计算出来。m为温度上升后的试验样品s的质量，c为试验样品s的比热，δt为试验样品s的上升温度。
根据图5的测定数据可知，由与冲击赋予体10的碰撞引起的试验样品s的上升温度δt(最大上升温度δt)。试验样品s的比热c是预先已知的。
温度上升后的试验样品s的质量m例如如下计算出来。冲击赋予体10的陷入量h通过位移计6来测定。然后，由于冲击赋予体10的形状是预先已知的，因此，例如，将陷入至最深处时冲击赋予体10的陷入至试验样品s的部分的最大横截面积与最大陷入量相乘而计算出的体积v设为温度上升后的试验样品s的体积v。由于试验样品s的比重ρ是预先已知的，因此，通过将体积v与比重ρ相乘，能计算出温度上升后的试验样品s的质量m。然后，通过将这些质量m、比热c以及上升温度δt相乘，能计算出热能e4。
由此，能掌握在由自由落下的冲击赋予体10赋予的冲击能e之中、由试验样品s转换成热能e4的比例(e4/e)。该比例(e4/e)根据橡胶种类(橡胶特性之中特别是粘弹性特性)而不同，与橡胶的耐冲击性密切关联。因此，当制成收集了该比例(e4/e)与橡胶的耐冲击性的相关关系的数据的数据库时，基于该数据库和计算出的热能e4，能高精度地掌握与对象物(传送带11)的实际使用相符的耐冲击性。
在实施方式中，虽然以将评价耐冲击性的对象物设为传送带11的上覆盖橡胶13为例，但对象物并不限定于此。对象物为在石头、沙土等各种碰撞体碰撞而弹回的条件下使用、且在碰撞体不容易贯通的条件下使用的物质即可。具体而言，除了上覆盖橡胶13之外，还可以将传送带11的下覆盖橡胶14、轮胎的胎面橡胶等橡胶构件、传送带11的芯体层12等作为对象物进行举例示出。
符号说明
1冲击试验装置
2设置台
3框架
3a梁部
4保持机构
5载荷计
6位移计
7温度传感器
8运算部
9温度调节器
10冲击赋予体
11传送带
12芯体层
13上覆盖橡胶
14下覆盖橡胶
15a、15b带轮
16支承辊
17另一传送带
s(s1、s2、s3、s4)试验样品