CN104749062B - 一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于橡胶磨耗检测技术领域，涉及一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试方法，具体包括试样的制作与固定、磨削机构的加荷、砂轮的回转、砂轮的偏转和试样颗粒的称量与结果比较；通过对磨削机构的加荷控制以实现不同载荷的调节，通过对砂轮回转的控制以实现不同转速的调节，通过对砂轮偏转的控制以实现不同磨耗角的调节；进行新的试验时，只需取下胶轮上的试样再重新粘贴新试样即可进行下一组实验而无需停机，从而实现连续式测试；该方法填补了现有技术中对短纤维径向胎面胶磨耗测试的技术空白，能够真实有效的反映不同环境条件下短纤维径向取向胎面胶的耐磨性；测试效率较高，能够适用于工业化生产。

Description

一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试方法

技术领域：

本发明属于橡胶磨耗检测技术领域，涉及一种橡胶磨耗测试方法，特别是一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试方法，用于测试短纤维径向取向胎面胶在不同环境条件下的磨耗性能。

背景技术：

目前为止，实验室内橡胶磨耗常见的测试方法有阿克隆磨耗、DIN磨耗和格拉西里磨耗等实验方法，所述阿克隆磨耗试验方法，是以环形试样，在一定速度、一定的负荷作用下，以一定的倾斜角与氧化铝砂轮进行滚动摩擦；该方法主要适用于邵氏硬度为55～80的橡胶材料，虽然涉及的装置结构简单、应用广泛，但是制备试样较麻烦，且相对滑动比例对不同的橡胶是不同的，导致对磨耗结果有一定的影响；所述DIN磨耗试样方法，是将圆柱形试样以一定的载荷压在旋转的砂纸辊筒上，试样在辊筒上做横向移动，测量一定行程后圆柱形试样的磨耗体积，该试验中，载荷和砂纸的粗糙度都对磨耗体积有决定性影响，因此需要定期校正载荷、更换砂纸，该试验方法具有所需试样小、试验方法简单易操作、数据误差小等优势，但是维护成本高、测试条件不可调；所述格拉西里磨耗试验方法是将试样压在以恒定速度旋转的砂纸圆盘上，测定一定行程(或功率)的体积磨耗量，该方法中试样的体积磨耗量随负荷、转速和温度的增加而增大，砂纸粒度对磨耗体积的影响较大，砂纸的粒子愈粗磨耗体积愈大。

经研究发现，将短纤维用于轮胎的实际生产和应用具有较好的效果，在胎面胶中添加少量短纤维能够显著改善胎面花纹的抗撕裂和抗割口增长性，从而提高胎面抗崩花掉块能力，延长轮胎的使用寿命；短纤维一般指其长径比在100～200之间，长度通常为3～5mm，适宜的长径比能够保证与橡胶基体有很高的粘合力和足够的屈挠性，且加工时不易断裂，从而保证所需要的补强强度；短纤维取向是指短纤维沿一定方向上的排列，短纤维在橡胶基体中得到良好的分散后，再使橡胶基体中的大多数短纤维按加工方向从优取向，在不同取向方向和取向程度下，可获得材料的各向异性，从而制得性能各异的制品；目前，短纤维在橡胶基体中的取向大致包括轴向、周向、径向以及混合取向，本发明研究设计出一种专门用于短纤维径向取向的胎面胶磨耗的连续式测试方法，在模仿车胎的运行状态下，模拟滚动阻力与车胎转弯时的滑动摩擦力，以测试出短纤维径向取向的胎面胶耐磨耗性能。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种短纤维径向取向胎面胶磨耗的连续式测试方法，实现在负荷、转速、磨耗角等实验参数均可调节的条件下，对短纤维径向取向的胎面胶进行磨耗测试，并根据实验数据预测出胎面胶的耐磨性。

为了实现上述目的，本发明涉及的短纤维径向取向胎面胶磨耗测试方法具体包括以下工艺步骤：

(1)试样的制作与固定：将硫化成型的短纤维径向取向胎面胶的试样，折弯成轮胎形状粘接到胶轮上，粘接时不应受到张力，设计的试样长度不能完全包住胶轮而存在有槽口时，用现有技术中阿克隆磨耗试验机固定试样的方法，用一个粘性橡胶条补上槽口使得试样完全包在胶轮上；将砂轮套接在砂轮轴上并旋入砂轮挡板加以固定砂轮；

(2)磨削机构的加荷：包覆在胶轮上的试样对砂轮的压力由砝码提供，角度调节支架上的平衡块用于平衡重量，使试样处在垂直位置；通过调整挂设在砝码支架上砝码的质量以调节胶轮上试样对砂轮的荷载力，根据作用力与反作用力原理实现砂轮对胶轮上试样荷载力的调节；

(3)砂轮的回转：打开控制面板上的电源开关，将磨耗时间调至试验所需时间并按下“启动”按钮，由Ⅰ号电机通过Ⅰ号减速机控制的砂轮开始运转，由于磨削机构中的胶轮与砂轮紧密邻接，使包覆有试样的胶轮在与之等高且有压力接触的砂轮的带动下一起回转；

(4)砂轮的偏转：打开角度调节机构的Ⅱ号电机，通过Ⅱ号减速机带动曲柄上的连杆摆动，在连杆的传动作用下，遥杆带动电机座一起摆动，砂轮随固定在电机座上的Ⅰ号电机和Ⅰ号减速机一体式做连续的偏移运动，使包覆在胶轮上的试样与砂轮产生相对的滑动以实现试样的磨削；

(5)试样颗粒的称量与结果比较：在包覆有试样的胶轮的下方底座上铺设纸张用于收集磨削下来的试样颗粒，在对结果进行比较时，将荷载、转速、磨耗角三个变量中的任意两个变量固定，调整另一个变量的大小并收集磨削下来的颗粒，然后进行分组称量对比，颗粒质量大的耐磨性能差，颗粒质量小的耐磨性能好。

优选的，通过对步骤(2)磨削机构的加荷控制以实现不同载荷的调节；通过对步骤(3)砂轮回转的控制以实现不同转速的调节；通过对步骤(4)砂轮偏转的控制以实现不同磨耗角的调节。

优选的，步骤(4)结束后，只需取下胶轮上的试样再按照步骤(1)中的方法粘贴新的试样即可进行下一组实验而无需停机，从而实现连续式测试。

本发明涉及的短纤维径向取向胎面胶磨耗测试方法在短纤维径向取向胎面胶磨耗测试设备中实现，该设备主体结构包括磨削机构、回转机构、角度调节机构和电控箱共四大部分，磨削机构具体包括底座、固定支架、角度调节支架、胶轮、砝码支架、胶轮支架、砝码和平衡块，回转机构具体包括砂轮轴、砂轮挡板、砂轮、轴承、砂轮轴支架、Ⅰ号减速机和Ⅰ号电机，角度调节机构具体包括摇杆、电机座、连杆、曲柄、Ⅱ号减速机、Ⅱ号电机和摇杆支架，电控箱具体包括控制箱和控制面板；内空式框体结构的固定支架通过螺栓固定在底座上，胶轮与胶轮支架的径向通过螺钉固定在固定支架上的螺孔中，固定支架的底端通过螺钉安装有角度调节支架，角度调节支架靠近砂轮的一端固定焊接有平衡块，砝码支架通过铰链连接在胶轮支架上，砝码支架上挂设有砝码用于调节胶轮上试样对砂轮的压力，砝码支架与胶轮支架之间为转动副结构以便于胶轮支架改变压力方向；立体式箱体结构的控制箱固定安放在底座上并与固定支架相邻，控制箱的顶端设置有与内部电器部件电连接的控制面板用于实现对整体装置的电控；Ⅰ号电机固定安装在电机座上并通过Ⅰ号减速机与控制箱电连接，Ⅰ号减速机的另一端通过轴承与砂轮轴支架上的砂轮轴连接，砂轮安装在砂轮轴上并通过外部的砂轮挡板和内侧自身的阶梯轴固定，砂轮与磨削机构中的胶轮紧密邻接；角度调节机构中摇杆与回转机构中电机座为一体式结构，固定在底座上的摇杆支架与摇杆通过销轴连接，连杆的一端通过铰链与摇杆活动式连接，另一端通过曲柄与带Ⅱ号减速机的Ⅱ号电机对接，Ⅱ号电机固定安装在底座上并通过Ⅱ号减速机与控制箱电连接。

本发明与现有技术相比，填补了现有技术中对短纤维径向胎面胶磨耗测试的技术空白，能够真实有效的反映不同环境条件下短纤维径向取向胎面胶的耐磨性，其采用砂轮为主动轮、胶轮为从动轮，实现不停机更换试样，以便于进行连续批量测试；该方法测试效率高，特别适用于工业化生产。

附图说明：

图1为本发明涉及的测试方法的工艺流程示意框图。

图2为本发明的主体结构原理示意图。

图3为本发明的主体结构左视图。

图4为本发明中涉及的角度调节机构的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明作出进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下实施方式。

实施例1：

本实施例涉及的短纤维径向取向胎面胶磨耗测试方法具体包括以下步骤：

(1)试样的制作与固定：将硫化成型的短纤维径向取向胎面胶(以下简称试样)折弯成轮胎形状粘到胶轮4上，注意粘接时不应受到张力，如果设计的试样长度不能完全包住胶轮4而存在有槽口，则用现有技术中阿克隆磨耗试验机固定试样的方法，用一个粘性橡胶条补上槽口使得试样完全包在胶轮4上；将砂轮12套接在砂轮轴10上并旋入砂轮挡板11加以固定砂轮；

(2)磨削机构的加荷：包覆在胶轮4上的试样对砂轮12的压力由砝码7提供，角度调节支架3上的平衡块24用于平衡其压臂的重量，使试样处在垂直位置；通过调整挂设在砝码支架5上砝码7的质量以调节胶轮4上试样对砂轮12的荷载力，(利用作用力与反作用力原理)即实现砂轮12对胶轮4上试样荷载力的可调，例如根据杠杆比例关系，质量2000g的砝码作用在试样上的荷载力为49.44N；

(3)砂轮的回转：打开控制面板9上的电源开关，将磨耗时间调至试验所需时间并按下“启动”按钮，由Ⅰ号电机16通过Ⅰ号减速机15控制的砂轮12开始运转，由于磨削机构中的胶轮4与砂轮12紧密邻接，包覆有试样的胶轮4在与之等高且有压力接触的砂轮12的带动下一起回转；

(4)砂轮的偏转：打开角度调节机构的Ⅱ号电机22，通过Ⅱ号减速机21带动曲柄20上的连杆19摆动，在连杆19的传动作用下，遥杆17带动电机座18一起摆动，砂轮12随固定在电机座18上的Ⅰ号电机16和Ⅰ号减速机15一体式做连续的偏移运动，使包覆在胶轮4上的试样与砂轮12产生相对的滑动以实现试样的磨削；

(5)试样颗粒的称量与结果比较：在包覆有试样的胶轮4的下方底座1上铺设纸张用于收集磨削下来的试样颗粒，在对结果进行比较时，将荷载、转速、磨耗角三个变量中的任意两个变量固定，调整另一个变量的大小并收集磨削下来的颗粒，然后进行分组称量对比，颗粒质量大的，说明此条件下耐磨性能差，颗粒质量小的，说明此条件下耐磨性能好。

本实施例中通过磨削机构中加荷砝码7的控制以实现不同载荷的调节；通过砂轮回转的控制以实现不同转速的调节；通过砂轮偏转的控制以实现不同磨耗角的调节；步骤(4)结束后，只需取下胶轮4上的试样再按照步骤(1)中的方法粘贴新的试样即可进行下一组实验而无需停机，从而实现连续式测试。

本实施例中涉及的短纤维径向取向胎面胶磨耗测试方法是在短纤维径向取向胎面胶磨耗测试设备中进行，该设备主体结构包括磨削机构、回转机构、角度调节机构和电控箱共四大部分，磨削机构具体包括底座1、固定支架2、角度调节支架3、胶轮4、砝码支架5、胶轮支架6、砝码7和平衡块24，回转机构具体包括砂轮轴10、砂轮挡板11、砂轮12、轴承13、砂轮轴支架14、Ⅰ号减速机15和Ⅰ号电机16，角度调节机构具体包括摇杆17、电机座18、连杆19、曲柄20、Ⅱ号减速机21、Ⅱ号电机22和摇杆支架23，电控箱具体包括控制箱8和控制面板9；内空式框体结构的固定支架2通过螺栓固定在底座1上，胶轮4与胶轮支架6的径向通过螺钉固定在固定支架2上的螺孔中，固定支架2的底端通过螺钉安装有角度调节支架3，角度调节支架3靠近砂轮12的一端固定焊接有平衡块24，砝码支架5通过铰链连接在胶轮支架6上，砝码支架5上挂设有砝码7用于调节胶轮4上试样对砂轮12的压力，砝码支架5与胶轮支架6之间为转动副结构以便于胶轮支架6改变压力方向；立体式箱体结构的控制箱8固定安放在底座1上并与固定支架2相邻，控制箱8的顶端设置有与内部电器部件电连接的控制面板9用于实现对整体装置的电控；Ⅰ号电机16固定安装在电机座18上并通过Ⅰ号减速机15与控制箱8电连接，Ⅰ号减速机15的另一端通过轴承13与砂轮轴支架14上的砂轮轴10连接，砂轮12安装在砂轮轴10上并通过外部的砂轮挡板11和内侧自身的阶梯轴固定，砂轮12与磨削机构中的胶轮4紧密邻接；角度调节机构中摇杆17与回转机构中电机座18为一体式结构，固定在底座1上的摇杆支架23与摇杆17通过销轴连接，连杆19的一端通过铰链与摇杆17活动式连接，另一端通过曲柄20与带Ⅱ号减速机21的Ⅱ号电机22对接，Ⅱ号电机22固定安装在底座1上并通过Ⅱ号减速机21与控制箱8电连接。

本实施例中涉及的角度调节机构(如图4所示)，当Ⅱ号电机22带动曲柄20旋转时，在连杆19的传动作用下，遥杆17带动电机座18上的Ⅰ号电机16和Ⅰ号减速机15逐渐升高，从而在电机座18与底座1之间形成夹角，装配在电机座18上的Ⅰ号减速机15和砂轮12整体摆动，从而改变砂轮12的平面与胶轮4的平面与之间的角度(磨耗角)，该角度越小，试样与砂轮12之间的摩擦力越小，实现轮胎在平整路面的磨耗模拟；该角度越大，试样与砂轮12之间的摩擦力越大，实现轮胎在粗糙路面的磨耗模拟；砂轮12的平面与胶轮4的平面与之间的角度调节范围为0-45°。

Claims (2)

1.一种短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试方法，其特征在于在短纤维径向取向胎面胶磨耗测试设备中实现连续化测试，具体包括以下工艺步骤：

(1)试样的制作与固定：将硫化成型的短纤维径向取向胎面胶的试样，折弯成轮胎形状粘接到胶轮上，粘接时不应受到张力，设计的试样长度不能完全包住胶轮而存有槽口时，用现有技术中阿克隆磨耗试验机固定试样的方法，用一个粘性橡胶条补上槽口使得试样完全包在胶轮上；将砂轮套接在砂轮轴上并旋入砂轮挡板加以固定砂轮；

(2)磨削机构的加荷：包覆在胶轮上的试样对砂轮的压力由砝码提供，角度调节支架上的平衡块用于平衡重量，使试样处在垂直位置；通过调整挂设在砝码支架上砝码的质量以调节胶轮上试样对砂轮的荷载力，根据作用力与反作用力原理实现砂轮对胶轮上试样荷载力的调节；

(3)砂轮的回转：打开控制面板上的电源开关，将磨耗时间调至试验所需时间并按下启动按钮，由Ⅰ号电机通过Ⅰ号减速机控制的砂轮开始运转，由于磨削机构中的胶轮与砂轮紧密邻接，使包覆有试样的胶轮在与之等高且有压力接触的砂轮的带动下一起回转；

(4)砂轮的偏转：打开角度调节机构的Ⅱ号电机，通过Ⅱ号减速机带动曲柄上的连杆摆动，在连杆的传动作用下，遥杆带动电机座一起摆动，砂轮随固定在电机座上的Ⅰ号电机和Ⅰ号减速机一体式做连续的偏移运动，使包覆在胶轮上的试样与砂轮产生相对的滑动以实现试样的磨削；

(5)试样颗粒的称量与结果比较：在包覆有试样的胶轮的下方底座上铺设纸张用于收集磨削下来的试样颗粒，在对结果进行比较时，将荷载、转速、磨耗角三个变量中的任意两个变量固定，调整另一个变量的大小并收集磨削下来的颗粒，然后进行分组称量对比，颗粒质量大的耐磨性能差，颗粒质量小的耐磨性能好；

所述短纤维径向取向胎面胶磨耗测试设备主体结构包括磨削机构、回转机构、角度调节机构和电控箱，磨削机构具体包括底座、固定支架、角度调节支架、胶轮、砝码支架、胶轮支架、砝码和平衡块，回转机构具体包括砂轮轴、砂轮挡板、砂轮、轴承、砂轮轴支架、Ⅰ号减速机和Ⅰ号电机，角度调节机构具体包括摇杆、电机座、连杆、曲柄、Ⅱ号减速机、Ⅱ号电机和摇杆支架，电控箱具体包括控制箱和控制面板；内空式框体结构的固定支架通过螺栓固定在底座上，胶轮与胶轮支架的径向通过螺钉固定在固定支架上的螺孔中，固定支架的底端通过螺钉安装有角度调节支架，角度调节支架靠近砂轮的一端固定焊接有平衡块，砝码支架通过铰链连接在胶轮支架上，砝码支架上挂设有砝码用于调节胶轮上试样对砂轮的压力，砝码支架与胶轮支架之间为转动副结构以便于胶轮支架改变压力方向；立体式箱体结构的控制箱固定安放在底座上并与固定支架相邻，控制箱的顶端设置有与内部电器部件电连接的控制面板用于实现对整体装置的电控；Ⅰ号电机固定安装在电机座上并通过Ⅰ号减速机与控制箱电连接，Ⅰ号减速机的另一端通过轴承与砂轮轴支架上的砂轮轴连接，砂轮安装在砂轮轴上并通过外部的砂轮挡板和内侧自身的阶梯轴固定，砂轮与磨削机构中的胶轮紧密邻接；角度调节机构中摇杆与回转机构中电机座为一体式结构，固定在底座上的摇杆支架与摇杆通过销轴连接，连杆的一端通过铰链与摇杆活动式连接，另一端通过曲柄与带Ⅱ号减速机的Ⅱ号电机对接，Ⅱ号电机固定安装在底座上并通过Ⅱ号减速机与控制箱电连接。

2.根据权利要求1所述的短纤维径向取向胎面胶磨耗连续式测试方法，其特征在于通过对步骤(2)磨削机构的加荷控制以实现不同载荷的调节；通过对步骤(3)砂轮回转的控制以实现不同转速的调节；通过对步骤(4)砂轮偏转的控制以实现不同磨耗角的调节；步骤(4)结束后，只需取下胶轮上的试样再按照步骤(1)中的方法粘接新的试样即能进行下一组实验而无需停机，从而达到实现连续式测试的功能。