橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，包括帶輪、軸承座、偏心輪、軸、聯(lián)軸器、伺服電機(jī)、絲杠、導(dǎo)軌、測速計(jì)、滑臺及機(jī)身，其解決了橡膠的疲勞試驗(yàn)機(jī)或橡膠的磨損試驗(yàn)機(jī)不能考慮疲勞和磨損兩種因素的交互作用對橡膠材料損傷的問題。
【專利說明】橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料試驗(yàn)技術(shù)，特別涉及一種可以對橡膠材料進(jìn)行疲勞磨損試驗(yàn)的試
驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]潛油螺桿泵采油技術(shù)與其它人工舉升技術(shù)(如柱塞式抽油機(jī)、電潛離心泵等)相t匕，因其適宜于高粘度、高含砂量原油開采，近年來在我國大慶、大港、遼河、勝利等油田的稠油井中的應(yīng)用迅速擴(kuò)大，為國家的能源開發(fā)做出突出貢獻(xiàn)。
[0003]潛油螺桿泵的橡膠定子，在轉(zhuǎn)子長期的滾動兼滑動運(yùn)行中，一方面被轉(zhuǎn)子磨損另一方面受到交變應(yīng)力作用而產(chǎn)生疲勞裂紋。橡膠定子一旦出現(xiàn)裂紋，必然會加劇其磨損速率，從而導(dǎo)致螺桿泵的效率降低，影響螺桿泵的可靠性和使用壽命。
[0004]為揭示螺桿泵內(nèi)橡膠定子的疲勞磨損的機(jī)理，選擇橡膠配方，計(jì)算橡膠定子的壽命，需要對橡膠材料進(jìn)行疲勞磨損試驗(yàn)研究。單純的橡膠疲勞試驗(yàn)機(jī)或者是橡膠磨損試驗(yàn)機(jī)都已有應(yīng)用，但是該種試驗(yàn)機(jī)不能考慮疲勞和磨損兩種因素的交互作用對橡膠材料的損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，目的在于解決橡膠的疲勞試驗(yàn)機(jī)或橡膠的磨損試驗(yàn)機(jī)不能考慮疲勞和磨損兩種因素的交互作用對橡膠材料損傷的問題。
[0006]技術(shù)方案:
一種橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:該試驗(yàn)機(jī)包括機(jī)座、兩個試驗(yàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)；兩個試驗(yàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別為動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)上，試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)和定執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)座上；動執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括第一伺服電機(jī)、與第一伺服電機(jī)連接的軸及設(shè)置在軸前端的調(diào)整輪；定執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括第二伺服電機(jī)與第二伺服電機(jī)連接的軸及設(shè)置在軸前端的調(diào)整機(jī)構(gòu)；與第一伺服電機(jī)連接的軸和與第二伺服電機(jī)連接的軸之間平行；試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)包括調(diào)整伺服電機(jī)、設(shè)置在機(jī)座上的導(dǎo)軌和設(shè)置在導(dǎo)軌上能沿導(dǎo)軌滑動的滑臺，調(diào)整伺服電機(jī)通過絲杠與滑臺的絲杠螺母連接，絲杠旋轉(zhuǎn)時帶動滑臺滑動，動執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在滑臺上。
[0007]動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的調(diào)整輪為同心帶輪或帶輪；同心帶輪通過鍵與動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸固定；同心帶輪和帶輪均為圓柱餅狀結(jié)構(gòu)，在在圓柱的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽。
[0008]定執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的調(diào)整機(jī)構(gòu)為可調(diào)帶輪或由曲軸和輔助帶輪組成的復(fù)合機(jī)構(gòu)；可調(diào)帶輪為圓柱餅狀結(jié)構(gòu)，在半徑方向上開有長條孔，長條孔一端的中心與帶輪的圓心重合，并在長條孔的內(nèi)壁表面上開有對稱的鍵槽，長條孔套在定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸上并通過插在鍵槽內(nèi)的鍵固定，在可調(diào)帶輪圓柱的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽；曲軸通過短軸與輔助帶輪連接，曲軸結(jié)構(gòu)為一端設(shè)有用于安裝軸的帶鍵槽通孔，另一端設(shè)有安裝短軸的長條孔；輔助帶輪通過軸承安裝在短軸上，在輔助帶輪的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽。
[0009]動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸通過軸承座設(shè)置在滑臺上，軸通過聯(lián)軸器與第一伺服電機(jī)連接。
[0010]定執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的軸通過軸承座設(shè)置在機(jī)座上，軸通過聯(lián)軸器與第二伺服電機(jī)連接。
[0011]在滑臺上設(shè)置有用于測量同心帶輪或帶輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和轉(zhuǎn)速的測速器。
[0012]在機(jī)座上設(shè)置有用于測量可調(diào)帶輪或由曲軸和輔助帶輪組成的復(fù)合機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)速的測速器。
[0013]在所有帶輪的帶槽內(nèi)均設(shè)置有控制摩擦系數(shù)的摩擦帶。
[0014]優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明提供一種橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，包括帶輪、軸承座、偏心輪、軸、聯(lián)軸器、伺服電機(jī)、絲杠、導(dǎo)軌、測速計(jì)、滑臺及機(jī)身。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明可同時或分別進(jìn)行多種條件下的橡膠疲勞磨損試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果更加符合橡膠疲勞損傷實(shí)際情況；
(2)本發(fā)明的滑臺可在絲杠的作用下滑動，通過調(diào)整中心距來實(shí)現(xiàn)預(yù)加載荷的目的；
(3)本發(fā)明的帶輪上可安裝不同摩擦系數(shù)的摩擦帶，在進(jìn)行橡膠疲勞損傷與摩擦關(guān)系試驗(yàn)時，以達(dá)到模擬不同工作環(huán)境的要求；
(4)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)不同轉(zhuǎn)速(頻率)的試驗(yàn)環(huán)境要求，產(chǎn)生不同的疲勞損傷原理；
(5)本發(fā)明采用可拆卸式帶輪和可調(diào)式帶輪，實(shí)現(xiàn)多種條件下的橡膠疲勞損傷試驗(yàn)。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為橡膠疲勞試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為圖1中滑臺和導(dǎo)軌沿A-A的截面圖；
圖3為可調(diào)帶輪的結(jié)構(gòu)圖；
圖4為圖3的B— B剖視圖；
圖5為同心帶輪的結(jié)構(gòu)圖；
圖6為圖5的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；
圖7為橡膠疲勞試驗(yàn)機(jī)的軸承座結(jié)構(gòu)圖；
圖8為圖7的D — D示意圖；
圖9為曲軸的結(jié)構(gòu)圖；
圖1 O為在圖1中的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，可調(diào)帶輪的另一種安裝位置；
圖1 I為橡膠疲勞試驗(yàn)機(jī)更換其他帶輪后的結(jié)構(gòu)形式。
[0017]【具體實(shí)施方式】:下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
如圖1所示，本發(fā)明提供一種橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)包括機(jī)座7、兩個試驗(yàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)；兩個試驗(yàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別為動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)上，試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)和定執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)座7上；動執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括第一伺服電機(jī)12、與第一伺服電機(jī)12連接的軸15及設(shè)置在軸15前端的調(diào)整輪；定執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括第二伺服電機(jī)6與第二伺服電機(jī)6連接的軸4及設(shè)置在軸4前端的調(diào)整機(jī)構(gòu)；與第一伺服電機(jī)12連接的軸15和與第二伺服電機(jī)6連接的軸4之間平行；試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)包括調(diào)整伺服電機(jī)8、設(shè)置在機(jī)座7上的導(dǎo)軌13和設(shè)置在導(dǎo)軌13上能沿導(dǎo)軌13滑動的滑臺11，調(diào)整伺服電機(jī)8通過絲杠10與滑臺11的絲杠螺母11-1連接，絲杠10旋轉(zhuǎn)時帶動滑臺11滑動，動執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在滑臺11上。調(diào)整伺服電機(jī)8可帶動絲杠10旋轉(zhuǎn)，調(diào)整滑臺11的位置，即調(diào)整軸4與軸15之間的距離，來對試樣施加預(yù)定載荷。
[0018]如圖1和I I所示，動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的調(diào)整輪為同心帶輪17或帶輪7-6 ;同心帶輪17通過鍵與動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸15固定；如圖5和6所示，同心帶輪17和帶輪7-6均為圓柱餅狀結(jié)構(gòu)，在在圓柱的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽。
[0019]定執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的調(diào)整機(jī)構(gòu)為可調(diào)帶輪I或由曲軸7-1和輔助帶輪7-2組成的復(fù)合機(jī)構(gòu)；如圖3和4所示，可調(diào)帶輪I為圓柱餅狀結(jié)構(gòu)，在半徑方向上開有長條孔111，長條孔一端的中心與帶輪的圓心重合，并在長條孔111的內(nèi)壁表面上開有對稱的鍵槽，長條孔111套在定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸4上并通過插在鍵槽內(nèi)的鍵固定，在可調(diào)帶輪I圓柱的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽；曲軸7-1通過短軸7-4與輔助帶輪7-2連接，如圖9所示，曲軸7-1結(jié)構(gòu)為一端設(shè)有用于安裝軸4的帶鍵槽通孔，另一端設(shè)有安裝短軸7-4的長條孔；輔助帶輪7-2通過軸承7-3安裝在短軸7-4上，在輔助帶輪7-2的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽。
[0020]動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸15通過軸承座16設(shè)置在滑臺11上，軸15通過聯(lián)軸器14與第一伺服電機(jī)12連接。、
定執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的軸4通過軸承座2設(shè)置在機(jī)座7上，軸4通過聯(lián)軸器5與第二伺服電機(jī)6連接。
[0021]在滑臺11上設(shè)置有用于測量同心帶輪17或帶輪7-6轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和轉(zhuǎn)速的測速器18。
[0022]在機(jī)座7上設(shè)置有用于測量可調(diào)帶輪I或由曲軸7-1和輔助帶輪7-2組成的復(fù)合機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)速的測速器3。
[0023]在所有帶輪的帶槽內(nèi)均設(shè)置有控制摩擦系數(shù)的摩擦帶。
[0024]伺服電機(jī)6和12可以控制帶輪或曲軸，使其有不同的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
[0025]如圖1和I I所示，試樣19為帶狀結(jié)構(gòu)，并且可以套在帶輪上的帶槽內(nèi)。
[0026]本發(fā)明可以將這些帶輪或曲軸進(jìn)行有需要的搭配，其中，可調(diào)帶輪I與同心帶輪17進(jìn)行搭配時，當(dāng)可調(diào)帶輪I的旋轉(zhuǎn)中心與自身的結(jié)構(gòu)中心不重合時，通過調(diào)整帶輪I和同心帶輪17的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使帶輪和試樣之間相互滑動，并在調(diào)整帶輪I的偏心作用下拉伸試樣，因此可以測量試樣的疲勞與摩擦和拉伸的關(guān)系；
當(dāng)可調(diào)帶輪I的旋轉(zhuǎn)中心與結(jié)構(gòu)中心重合時，通過調(diào)整帶輪I和同心帶輪17的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，只使帶輪和試樣之間相互滑動，因此可以測量試樣的疲勞與摩擦關(guān)系；
曲軸7-1、輔助帶輪7-2和帶輪7-6搭配時，通過驅(qū)動曲軸7-1拉伸試樣19，可以測量試樣的疲勞與拉伸的關(guān)系；
如圖7和8所示，軸承座的結(jié)構(gòu)包括上蓋61、軸承62、下座63和連接螺栓64，在上蓋61和下座63上均設(shè)有用于固定軸承的槽，如俯視圖所示；
進(jìn)行試驗(yàn)之前，以圖所示為例，將試樣19安裝到可調(diào)帶輪I和同心帶輪17的帶槽內(nèi)，調(diào)整伺服電機(jī)8通過聯(lián)軸器9帶動絲杠10轉(zhuǎn)動使滑臺11運(yùn)動，調(diào)整定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸4和動執(zhí)行機(jī)構(gòu)軸15之間的距離，對試樣19施加載荷，由于定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸4可以安裝在可調(diào)帶輪I上長條孔的不同位置，使可調(diào)帶輪I有不同的偏心量，當(dāng)可調(diào)帶輪I的旋轉(zhuǎn)中心不與結(jié)構(gòu)中心重合時，如圖1所示，通過該組帶輪的配合可以測量試樣的疲勞損傷與摩擦和拉伸有關(guān)的試驗(yàn)參數(shù)；當(dāng)可調(diào)帶輪I的旋轉(zhuǎn)中心與結(jié)構(gòu)中心重合時，通過該組帶輪的配合可以測量試樣的疲勞損傷與摩擦有關(guān)的試驗(yàn)參數(shù)。
[0027]進(jìn)行試驗(yàn)時，第一伺服電機(jī)12和第二伺服電機(jī)6，可調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，達(dá)到預(yù)定的試驗(yàn)要求。通過測速計(jì)3與測速計(jì)18累計(jì)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和轉(zhuǎn)速，計(jì)算試驗(yàn)頻率，拉伸或摩擦的次數(shù)，達(dá)到預(yù)定次數(shù)后，通過控制系統(tǒng)斷開電機(jī)電源，結(jié)束試驗(yàn)。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可得到在產(chǎn)生疲勞的主要原因(頻率)已定的條件下，橡膠疲勞磨損與其它各試驗(yàn)條件的關(guān)系。
[0028]本發(fā)明還配有拓展系統(tǒng)，如圖7所示。圖7結(jié)構(gòu)用來測試試樣的疲勞損傷與拉伸的關(guān)系。其結(jié)構(gòu)為在圖1的基礎(chǔ)上在軸15上安裝輔助帶輪7-6，并用螺母7-7固定；軸4上的可調(diào)帶輪I被曲軸7-1代替，并在曲軸7-1上，通過軸承7-3、短軸7-4和螺母7_5和7-8安裝輔助帶輪7-2。試樣19安裝在輔助帶輪7-2和帶輪7-6的帶槽內(nèi)，只通過定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸4的旋轉(zhuǎn)，帶動曲軸7-1使試樣19往復(fù)拉伸，并可以調(diào)整短軸7-4的位置調(diào)整拉伸量，進(jìn)行試樣的疲勞磨損與拉伸的關(guān)系試驗(yàn)。
[0029]帶輪7-6的結(jié)構(gòu)與同心帶輪17的結(jié)構(gòu)相似，但是沒有鍵槽。
[0030]曲軸7-1結(jié)構(gòu)如圖9所示，一端設(shè)有用于安裝軸4的帶鍵槽通孔，另一端設(shè)有安裝短軸7_4的長條孔。
[0031 ] 本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作科學(xué)，效果明顯，適合于在橡膠疲勞試驗(yàn)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:該試驗(yàn)機(jī)包括機(jī)座(7)、兩個試驗(yàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)；兩個試驗(yàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別為動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)上，試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)和定執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)座(7)上；動執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括第一伺服電機(jī)(12)、與第一伺服電機(jī)(12)連接的軸(15)及設(shè)置在軸(15)前端的調(diào)整輪；定執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括第二伺服電機(jī)(6)與第二伺服電機(jī)(6)連接的軸(4)及設(shè)置在軸(4)前端的調(diào)整機(jī)構(gòu)；與第一伺服電機(jī)(12)連接的軸(15)和與第二伺服電機(jī)(6)連接的軸(4)之間平行；試驗(yàn)距離調(diào)整機(jī)構(gòu)包括調(diào)整伺服電機(jī)(8)、設(shè)置在機(jī)座(7)上的導(dǎo)軌(13)和設(shè)置在導(dǎo)軌(13)上能沿導(dǎo)軌(13)滑動的滑臺(11)，調(diào)整伺服電機(jī)(8)通過絲杠(10)與滑臺(11)的絲杠螺母(11-1)連接，絲杠(10)旋轉(zhuǎn)時帶動滑臺(11)滑動，動執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置在滑臺(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī),其特征在于:動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的調(diào)整輪為同心帶輪(17)或帶輪(7-6);同心帶輪(17)通過鍵與動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸(15)固定；同心帶輪(17)和帶輪(7-6)均為圓柱餅狀結(jié)構(gòu)，在在圓柱的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī),其特征在于:定執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的調(diào)整機(jī)構(gòu)為可調(diào)帶輪(I)或由曲軸(7-1)和輔助帶輪(7-2)組成的復(fù)合機(jī)構(gòu)；可調(diào)帶輪(I)為圓柱餅狀結(jié)構(gòu)，在半徑方向上開有長條孔(111)，長條孔一端的中心與帶輪的圓心重合，并在長條孔(111)的內(nèi)壁表面上開有對稱的鍵槽，長條孔(111)套在定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸(4)上并通過插在鍵槽內(nèi)的鍵固定，在可調(diào)帶輪(I)圓柱的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽；曲軸(7-1)通過短軸(7-4)與輔助帶輪(7-2)連接，曲軸(7-1)結(jié)構(gòu)為一端設(shè)有用于安裝軸(4)的帶鍵槽通孔，另一端設(shè)有安裝短軸(7-4)的長條孔；輔助帶輪(7-2)通過軸承(7-3)安裝在短軸(7-4)上，在輔助帶輪(7-2)的外圓面上開有用于安裝試樣的帶槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸(15)通過軸承座(16)設(shè)置在滑臺(11)上，軸(15)通過聯(lián)軸器(14)與第一伺服電機(jī)(12)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:定執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的軸(4)通過軸承座(2)設(shè)置在機(jī)座(7)上，軸(4)通過聯(lián)軸器(5)與第二伺服電機(jī)(6)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:在滑臺(11)上設(shè)置有用于測量同心帶輪(17)或帶輪(7-6)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和轉(zhuǎn)速的測速器(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:在機(jī)座(7)上設(shè)置有用于測量可調(diào)帶輪(I)或由曲軸(7-1)和輔助帶輪(7-2)組成的復(fù)合機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)速的測速器(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的橡膠材料的疲勞磨損試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:在所有帶輪的帶槽內(nèi)均設(shè)置有控制摩擦系數(shù)的摩擦帶。
【文檔編號】G01N3/56GK103822838SQ201410066621
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】閆明, 劉棟, 佟玲, 呂曉仁, 王世杰 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)