壓縮生熱檢測儀及其方法
【專利摘要】一種壓縮生熱檢測儀及其方法，包括一套或多套檢測單元，該檢測單元包括垂直壓縮裝置、垂直補償裝置和芯部中心溫度傳感器同步裝置；所述垂直壓縮裝置和垂直補償裝置分別固定在頂架，所述芯部中心溫度傳感器同步裝置通過一與過渡柱相同或相近力學性能的過渡柱和一與壓力傳感器相同或相近力學性能的墊塊安裝于垂直壓縮裝置的壓板和垂直補償裝置的托板之間，過渡柱剛好穿過中支座的孔，而不影響壓力傳感器對橡膠試樣壓縮應力測試的準確性。該裝置可以對試驗樣品進行垂直壓縮，垂直補償以及精準地測試試驗過程中樣品中心位置的溫度變化，能夠準確地模擬出實際工況。
【專利說明】壓縮生熱檢測儀及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓縮生熱檢測儀及其方法，特別是用于檢測橡膠在動態(tài)交變載荷或應變下生熱現象的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]橡膠在動態(tài)交變載荷下的生熱現象，一直是研究人員關心的指標。在實際應用中，各種輪胎和傳送皮帶在高速運行中的內部發(fā)熱，減振、隔音材料及其結構的粘彈性阻尼作用，都涉及材料滯后效應所導致的能量損耗分析。
[0003]當車輪滾動時，作用在輪胎上的部分車重和路面對車輪產生的沖擊負荷，使輪胎承受反復的壓縮變形，而壓縮變形所消耗的功，大部分轉化為熱。由于絕大多數輪胎的材料(橡膠和化學纖維等)是熱的不良導體，所以熱量難以散發(fā)，使胎體內部溫度迅速升高。試驗得知:輪胎內部溫度與輪胎的負荷和速度的乘積成正比。速度越快，負荷越大，溫度升高越快。
[0004]Goodrich橡膠壓縮生熱試驗機通過一個惰性杠桿系統(tǒng)對試樣施加一定的壓縮負荷，并通過一個傳動系統(tǒng)對試樣施加具有規(guī)定振幅的周期性高頻壓縮，在室溫或高于室溫條件下測定試樣在一定時間內的壓縮疲勞溫升和疲勞壽命。適用于硬度為30?85IRHD硫化橡膠。
[0005]普通的壓縮生熱儀原理如圖1所示，試樣的中心線到杠桿支點3的距離是127±0.5mm，負荷重鉈5的中心線到杠桿支點3的距離是288±0.5mm。試樣在負荷作用下，由上壓板帶動往復壓縮，并由于膠料的內阻而生熱。試樣所受壓縮負荷是采用天平杠桿平衡補償原理，并通過杠桿平衡調整裝置6來維持杠桿的平衡。其力學模型如圖2所示。由于在試驗過程中樣品的尺寸會發(fā)生熱脹冷縮變化，或者壓縮永久形變，試樣的高度產生變化，但儀器卻不能記錄樣品形狀高度尺寸的瞬態(tài)變化，儀器不能瞬態(tài)控制和保持預載荷靜態(tài)力的恒定，而且動態(tài)力也受到影響而發(fā)生波動，使得數據會隨著試驗的進行越來越不準確、不穩(wěn)定，重復性也比較差。而且，普通壓縮生熱儀的頻率(轉速調節(jié))、試驗溫度都是單一固定的，試樣的動態(tài)應變(即上壓板的沖程)也是固定不變的，均不能夠在不同的頻率、溫度、動態(tài)應變條件下進行壓縮生熱測試，功能單一。
[0006]目前市場上的壓縮生熱儀存在的缺點主要有以下幾點:
[0007]1.如圖3所示，天平杠桿平衡補償試樣下表面，由于杠桿支點與試樣支撐點不重合，當由于前后坨的重量差導致杠桿產生一定角度α的傾斜時，造成試樣下表面與承受壓力的上表面不平行，與車輪承受車身重力模型，周期性承受車身壓縮有偏差，不能在實驗條件下準確模擬出實際工況。
[0008]2.補償值是不準確的。壓縮是垂直方向，補償是傾斜方向。同樣，如圖3所示，橡膠試樣受到的壓縮是垂直方向的，但是由杠桿產生的補償是傾斜方向的，補償方向與垂直壓縮方向之間呈α夾角。
[0009]3.不能實時測量芯部中心溫度。芯部中心溫度是橡膠材料反復壓縮產生熱量的真實反映。而市場上能實時測量的基本都是儀器內部環(huán)境溫度或試樣表面(如底部)溫度，只有停止壓縮試驗后，才能測量試樣的芯部中心溫度。但此時由于針狀溫度傳感器插入橡膠試樣時，其溫度與試樣內部的真實溫度相差較大，會使測試結果產生誤差。
[0010]4.儀器只能測量一個試樣溫度。
[0011]5.有些廠家也可以實時測量試樣內部溫度，普遍采用將試樣中間位置鉆孔，塞入測溫線或試樣制備時將測溫線硫化到試樣中間的方法。對于試樣鉆孔來說，若孔較小，測溫導線較軟，無法“塞入”試樣內，但如果鉆孔過大，又會導致試樣壓縮過程中破裂，同時試驗過程中，由于高頻率振動和試樣變形等,也會使測溫線從試樣中脫落并偏離中心點,不能準確反映芯部中心溫度，如圖4所示。對于將測溫線I硫化進試樣來說，在硫化過程中也無法保證測溫點始終在試樣的最中心位置。
[0012]6.目前，日本上島公司制造的壓縮生熱儀可實時測試樣品的芯部中心溫度。具體方法為，儀器包括一套溫度傳感器插入裝置，可將針狀溫度傳感器由橡膠試樣的頂部垂直插入試樣內部中心位置，并根據電腦反饋信息控制溫度傳感器的插入深度。在試驗開始前，將針狀溫度傳感器由試樣頂部插入試樣中心處。在試驗中，試樣高度隨時間而變化，根據高度變化的測定值，反饋給計算機，由計算機控制溫度傳感器插入裝置動作，從而調整針狀溫度傳感器的插入位置，使其始終處于試樣的中心位置。這種方法結構復雜，且在壓縮過程中溫度傳感器探針與橡膠試樣之間存在摩擦現象，設備的可靠性和操作性以及測試結果的準確性會受到一定影響。
【發(fā)明內容】
[0013]針對現有儀器存在的上述問題，本發(fā)明提出一種新型的橡膠材料用壓縮生熱檢測儀及其方法，以克服現有技術的缺陷。
[0014]所述的壓縮生熱檢測儀，其中包括一套或多套(最優(yōu)為兩套)檢測單元，該檢測單元包括垂直壓縮裝置、垂直補償裝置和芯部中心溫度傳感器同步裝置；所述垂直壓縮裝置和垂直補償裝置分別固定在頂架上；所述芯部中心溫度傳感器同步裝置通過一與過渡柱相同或相近力學性能(最好是與過渡柱相同材料、相同直徑尺寸)的過渡柱和一與壓力傳感器相同或相近力學性能(最好是與應力傳感器相同材料、相同形狀)的墊塊安裝于垂直壓縮裝置的壓板和垂直補償裝置的托板之間，過渡柱剛好穿過中支座的孔，而不影響壓力傳感器對橡膠試樣壓縮應力測試的準確性；所述垂直壓縮裝置包括一壓縮電機、一沖程調節(jié)機構、連桿、端部連接件、兩根長導向軸和一壓板；所述垂直補償裝置包括一補償電機、兩根短導向軸、絲杠、絲杠螺母、托板和中支座；所述芯部中心溫度傳感器同步裝置包括芯部中心溫度傳感器，彈簧底座，彈簧頂座，下彈簧，上彈簧和傳感器固定環(huán)。
[0015]優(yōu)選地，該壓縮生熱檢測儀包括一套或多套(最優(yōu)為兩套)可獨立運行的檢測單元，可以同時對一個或多個(最優(yōu)為兩個)橡膠試樣進行壓縮生熱檢測。
[0016]在上述方案中，垂直壓縮裝置可以對橡膠試樣進行垂直方向的壓縮。
[0017]在上述方案中，壓縮電機通過沖程調節(jié)機構、連桿、端部連接件和長導向軸帶動壓板對橡膠試樣進行壓縮。
[0018]在上述方案中，沖程調節(jié)機構采用偏心原理(但不局限于此)，包括螺栓、雙螺母，滑塊和偏心輪盤。
[0019]在上述方案中，壓板的垂直壓縮沖程由沖程調節(jié)機構來控制，并可以通過調節(jié)螺栓來更改壓縮沖程。
[0020]在上述方案中，垂直補償裝置可以對橡膠試樣的壓縮變形進行垂直方向的補償。[0021 ] 在上述方案中，對橡膠試樣施加的預載荷以及垂直補償裝置的運動由壓力傳感器檢測并控制；壓力傳感器通過一過渡柱安裝于橡膠試樣中支座和托板之間，通過檢測壓力值的大小控制補償電機的啟停，從而實現施加預載荷和垂直補償功能。
[0022]在上述方案中，絲杠通過聯軸器直接與補償電機輸出軸連接，托板直接連接于絲杠螺母上，并由兩根短導向軸進行導向；當補償電機轉動時，通過絲杠的旋轉，帶動絲杠螺母和托板沿著兩根短導向軸垂直方向運動，實現補償功能。
[0023]在上述方案中，垂直補償裝置的補償量由位移傳感器和感應塊檢測并控制。位移傳感器安裝于頂架上，固定不動，感應塊安裝于托板上，隨托板沿垂直方向上下運動。
[0024]在上述方案中，可以同時檢測樣品室的溫度、樣品的底部溫度和樣品的芯部中心溫度。
[0025]在上述方案中，樣品室的溫度是由室溫溫度傳感器測量的，所述室溫溫度傳感器安裝于操作室內，可實時監(jiān)測操作室內的環(huán)境溫度。
[0026]在上述方案中，樣品的底部溫度是由底部溫度傳感器測量的，所述底部溫度傳感器沿斜上45度方向安裝于試樣中支座中，溫度傳感器探頭剛好與橡膠試樣的底部接觸，并實時監(jiān)測壓縮過程中橡膠試樣底部的溫度變化。
[0027]在上述方案中，芯部中心溫度傳感器隨著橡膠試樣的壓縮變形，垂直方向同步振動，水平方向位置不變，從而實現芯部中心溫度傳感器的探頭始終位于橡膠試樣的中心位置，并實時監(jiān)測壓縮過程中橡膠試樣芯部中心的溫度變化。
[0028]一種采用上述壓縮生熱檢測儀對試樣進行檢測的方法，包括如下步驟:當樣品在恒定壓縮應力的情況下進行，并測定其壓縮形變在試驗中的變化時，首先將壓板置于最高點處,并將事先打好孔的橡膠試樣放入恒溫的樣品室,使芯部中心溫度傳感器的探針剛好位于橡膠試樣的中心位置，然后在軟件中設置預載荷的大小以及壓縮頻率等參數；待溫度達到平衡后，補償電機開始啟動，帶動托板及橡膠試樣沿垂直方向向上運動，產生壓縮變形，并由壓力傳感器檢測壓力值的大??；當壓力值達到預先設定的預載荷值時，補償電機停止運動，壓縮電機啟動，開始壓縮試驗；隨著壓縮的進行，橡膠試樣會產生一定的永久壓縮變形，導致壓力傳感器檢測到的壓縮過程中的最小壓力值，即預載荷變小，此時便會控制補償電機啟動，實現垂直補償運動，直至預載荷重新回到原設定值，補償量即可由位移傳感器和感應塊反饋得到。在整個壓縮過程中，測試壓縮形變、樣品芯部中心溫度和樣品底部溫度隨壓縮時間的變化。
[0029]當樣品在恒定壓縮形變的情況下進行，并測定其壓縮應力在試驗中的變化時，首先將壓板置于最高點處，并將事先打好孔的橡膠試樣放入恒溫的樣品室，使芯部中心溫度傳感器的探針剛好位于橡膠試樣的中心位置，然后在軟件中設置預先給定的應變大小及壓縮頻率等參數；待溫度達到平衡后，補償電機開始啟動，帶動托板及橡膠試樣沿垂直方向向上運動，產生壓縮形變，直至達到預先給定的壓縮形變量，補償電機停止運動，壓縮電機啟動，開始壓縮試驗。隨著壓縮的進行，橡膠試樣會產生一定的永久壓縮變形，壓力傳感器檢測到的壓縮應力逐漸變小。在樣品產生相同的壓縮形變的情況下，測試壓縮應力、樣品芯部中心溫度和樣品底部溫度隨壓縮時間的變化。
[0030]本發(fā)明的壓縮生熱檢測儀具有如下的優(yōu)點:
[0031](I)垂直方向壓縮
[0032]如圖9所示，壓縮電機輸出軸通過一個沖程調節(jié)機構、連桿、端部連接件與兩根導向軸連接，電機啟動后帶動導向軸沿豎直方向上下運動，從而實現壓板沿豎直方向上下往復運動，壓縮橡膠試樣，并通過壓力傳感器檢測壓縮載荷。
[0033](2)垂直方向補償
[0034]試驗一段時間之后，橡膠試樣會產生一定程度的壓縮永久變形，為使試驗數據準確，利用補償電機和絲杠結構補償橡膠試樣的壓縮永久變形，結構原理如圖5、11所示。橡膠試樣通過中支座、過渡柱、壓力傳感器和托板連接于絲杠螺母上。當補償電機通過聯軸器帶動絲杠旋轉時，可通過絲杠螺母和托板帶動橡膠試樣沿豎直方向實現微小位移，以此補償橡膠試樣的壓縮永久變形量。
[0035]由于橡膠試樣的壓縮方向和補償方向始終是豎直方向，所以試樣下表面與承受壓力的上表面也始終是平行的，可以準確模擬出實際工況。
[0036](3)可同時檢測試樣芯部中心溫度和試樣底部溫度，溫度傳感器放置位置如圖9所示。
[0037]芯部中心溫度傳感器同步裝置，包括芯部中心溫度傳感器、彈簧頂座、彈簧底座、上彈簧、下彈簧和溫度傳感器固定環(huán)。整個同步裝置通過一與過渡柱相同或相近力學性能(最好是與過渡柱相同材料、相同直徑尺寸)的過渡柱和一與壓力傳感器相同或相近力學性能(最好是與應力傳感器相同材料、相同形狀)的墊塊安裝于垂直壓縮裝置的壓板和垂直補償裝置的托板之間，過渡柱剛好穿過中支座的孔，而不影響壓力傳感器對橡膠試樣壓縮應力測試的準確性。
[0038]整個彈簧同步裝置的高度與上、下隔熱板的高度相同，當橡膠試樣產生壓縮形變時，上下彈簧產生同樣的形變，而位于彈簧同步裝置中部的溫度傳感器在壓縮過程中垂直方向始終處于橡膠試樣的中心位置。溫度傳感器與傳感器固定環(huán)之間通過螺紋連接固定，在壓縮過程中，水平方向不變。因此在整個實驗過程中，無論橡膠試樣如何形變，芯部中心溫度傳感器的端點始終處于橡膠試樣的中心位置。結構原理如圖12所示。
[0039]底部溫度傳感器沿向上傾斜45°的方向通過螺紋連接固定在橡膠試樣中支座上，橡膠試樣下隔熱板以及下壓板對應位置開孔，使得底部溫度傳感器探針伸出，剛好與橡膠試樣的底部接觸，即可實時監(jiān)測壓縮過程中橡膠試樣底部溫度的變化。結構原理如圖14所
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[0040]附圖及說明
[0041]圖1是現有壓縮生熱儀工作原理圖
[0042]圖2是現有壓縮生熱儀力學模型
[0043]圖3是試樣上下表面不平行不意圖
[0044]圖4是測溫線位置變化示意圖
[0045]圖5是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的立體圖
[0046]圖6是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的主視圖
[0047]圖7是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的俯視圖
[0048]圖8是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的左視圖
[0049]圖9是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的垂直壓縮原理圖
[0050]圖10是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的沖程調節(jié)原理圖
[0051]圖11是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的垂直補償原理圖
[0052]圖12是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的芯部中心溫度傳感器同步裝置結構示意圖
[0053]圖13是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的芯部中心溫度傳感器同步裝置結構分解示意圖
[0054]圖14是本發(fā)明壓縮生熱檢測儀的底部溫度傳感器位置剖視示意圖具體實施方案
[0055]本發(fā)明包括一套或多套(最優(yōu)為兩套)可獨立運行的檢測單元，每一個獨立的檢測單元包括一套垂直壓縮裝置、一套垂直補償裝置和芯部中心溫度傳感器同步裝置。
[0056]如圖6所示，以其中一套檢測單元為例，垂直壓縮裝置和垂直補償裝置分別固定在頂架8上。垂直壓縮裝置中的長導向軸17沿頂架8中對應的孔進行垂直導向。垂直補償裝置中的絲杠下軸承盒23、上軸承盒27分別固定在頂架8上，同樣，兩根短導向軸28也分別固定在頂架8上。芯部中心溫度傳感器同步裝置安裝于垂直壓縮裝置的壓板18和垂直補償裝置的托板26之間。
[0057]如圖5?9所示，以其中一套垂直壓縮裝置為例，包括底座11、壓縮電機支架12、壓縮電機13、端部連接件14、連桿15、沖程調節(jié)機構16、長導向軸17、壓板18等機構。其中，壓縮電機13安裝于壓縮電機支架12,并固定于底座11上，壓縮電機13的輸出軸通過一個沖程調節(jié)機構16和連桿15與端部連接件14連接。長導向軸17的兩端分別與端部連接件14和壓板18連接。當壓縮電機啟動旋轉時，可以實現長導向軸17沿垂直方向往復運動，進而帶動壓板18壓縮橡膠試樣。
[0058]如圖5?8、11所示，以其中一套垂直補償裝置為例，包括補償電機21、補償電機支架22、絲杠下軸承盒23、絲杠24、絲杠螺母25、托板26、絲杠上軸承盒27、短導向軸28、聯軸器29等機構。其中，補償電機21通過補償電機支架22連接于設備頂架8上，補償電機輸出軸通過聯軸器29直接與絲杠24連接。絲杠螺母25與托板26連接，并由兩根短導向軸28進行豎直導向。當補償電機21啟動旋轉時，帶動絲杠24轉動，通過絲杠螺母25的作用，可以實現托板26沿豎直方向直線運動，并對橡膠試樣73的壓縮變形進行補償。垂直補償裝置的補償量由位移傳感器51和感應塊52檢測并控制。位移傳感器51安裝于頂架8上，固定不動，感應塊52安裝于托板26上，隨托板26沿垂直方向上下運動。本發(fā)明中采用的是滾珠絲杠和絲杠螺母結構，也可以采用普通螺桿和螺母來代替，同樣可以實現垂直補償的功能。
[0059]如圖9所示，壓板18可以隨長導向軸17豎直往復運動，實現對橡膠試樣73的高頻壓縮。壓板18的壓縮沖程直接取決于沖程調節(jié)機構16的偏心距e，兩者之間的關系為:壓縮沖程=2e，所以可以通過改變沖程調節(jié)機構16的偏心距e來調節(jié)壓板18的壓縮沖程。
[0060]如圖10所示為沖程調節(jié)機構16的偏心距e調節(jié)原理圖。沖程調節(jié)機構16由螺栓161、166、雙螺母162、165、滑塊163和偏心輪盤164等結構組成。通過調節(jié)螺栓161和166，使滑塊163在偏心輪盤164內部滑動，從而產生一定量的偏心距e。調節(jié)好偏心距e之后，擰緊雙螺母162和165，固定偏心距e，并可以有效防止因震動產生偏心距e的變化。
[0061]如圖5、11所示，壓力傳感器61通過一過渡柱63安裝于橡膠試樣中支座82和托板26之間。試驗開始之前，將壓板18置于最高點處，設置好預載荷之后，由補償電機21帶動托板26、橡膠試樣中支座82和橡膠試樣73向上運動，擠壓橡膠試樣73產生預變形，施加預載荷。預載荷值的大小由壓力傳感器61檢測，當達到預先設定的預載荷值之后，補償電機21停止動作，壓縮電機13啟動，開始壓縮橡膠試樣73。在整個高頻壓縮過程中，壓板18與橡膠試樣73始終處于接觸狀態(tài)，不會產生脫離。所以，由壓力傳感器61檢測到的壓力值呈波動變化，波谷最小值即為預載荷值。當橡膠試樣73產生壓縮永久變形之后，由于壓板18的壓縮沖程是固定不變的，壓力傳感器61檢測到的壓力最小值(即預載荷值)就會減小，此時便會控制補償電機21啟動，使托板26向上運動，補償橡膠試樣73產生的壓縮永久變形。當預載荷值重新恢復至初始設定值時，補償電機21停止運動，一次補償動作完成。補償量由位移傳感器51和感應塊52檢測得到。
[0062]如圖12所示為一種芯部中心溫度傳感器同步裝置，由芯部中心溫度傳感器72、彈簧底座74、彈簧頂座75、下彈簧76、上彈簧77、傳感器固定環(huán)78等組成，此結構分解示意圖如圖13所示。在壓縮試驗開始之前，將橡膠試樣73沿中心位置開孔，并將芯部中心溫度傳感器72的探頭部分插入橡膠試樣73的中心孔，即可測量橡膠試樣73的芯部中心溫度。在此同步裝置中，上彈簧77和下彈簧76完全相同，可以保證在壓縮振動過程中，上下兩彈簧的壓縮變形完全相同，便可使傳感器固定環(huán)78和傳感器72在豎直方向始終處于橡膠試樣73的中心位置。傳感器固定環(huán)78套在彈簧頂座75和彈簧底座74的導向臂外圓外部,芯部中心溫度傳感器末端帶有M4外螺紋，穿過彈簧底座74和固定環(huán)78的孔后，由一個M4螺母擰緊便可保證在壓縮振動過程中，芯部中心溫度傳感器在水平方向不會產生位移，并始終檢測橡膠試樣73的芯部中心溫度。
[0063]芯部中心溫度傳感器同步裝置通過一與過渡柱63相同或相近力學性能(最好是與過渡柱63相同材料、相同直徑尺寸)的過渡柱67和一與壓力傳感器61相同或相近力學性能(最好是與應力傳感器61相同材料、相同形狀)的墊塊65安裝于垂直壓縮裝置的壓板18和垂直補償裝置的托板26之間，彈簧底座74的底部與樣品下隔熱板81的底部處于同一水平上，以保證在托板26上下移動時，上下彈簧77、76的形變和橡膠試樣73的形變完全同步。過渡柱67剛好穿過中支座82的孔，而不影響壓力傳感器61對橡膠試樣73壓縮應力測試的準確性。
[0064]在壓縮過程中，若橡膠試樣73完全與金屬(或導熱性能良好的材料)接觸，壓縮產生的熱量便會傳遞出去，影響測試結果。因此，本次發(fā)明中，隔熱板80、81采用隔熱性能良好且硬度高的材料(諸如但不限于酚醛樹脂材料)進行隔熱，既具有高硬度，不會對壓縮量產生影響，又具有良好的耐熱性，不會對溫度測量產生影響。
[0065]如圖9所示，底部溫度傳感器71沿向上傾斜45°的方向通過螺紋連接固定在橡膠試樣中支座82上。其詳細位置剖視圖如圖14所示，在橡膠試樣中支座82的對應位置設計有M4的內螺紋孔，下隔熱板81和下壓板79的對應位置設計有一細長孔。當底部溫度傳感器71通過螺紋固定在橡膠試樣中支座82上時，底部溫度傳感器的探針剛好通過下隔熱板81和下壓板79的細長孔，與橡膠試樣底部相接觸，即可實時監(jiān)測壓縮過程中橡膠試樣底部的溫度變化。其中，底部溫度傳感器的結構與芯部中心溫度傳感器的結構類似，如圖13所
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【權利要求】
1.一種壓縮生熱檢測儀，其包括一套或多套(最優(yōu)為兩套)檢測單元，該檢測單元包括垂直壓縮裝置、垂直補償裝置和芯部中心溫度傳感器同步裝置；所述垂直壓縮裝置和垂直補償裝置分別固定在頂架8上，所述芯部中心溫度傳感器同步裝置通過一與過渡柱63相同或相近力學性能(最好是與過渡柱63相同材料、相同直徑尺寸)的過渡柱67和一與壓力傳感器61相同或相近力學性能(最好是與應力傳感器61相同材料、相同形狀)的墊塊65安裝于垂直壓縮裝置的壓板18和垂直補償裝置的托板26之間，過渡柱67剛好穿過中支座82的孔，而不影響壓力傳感器61對橡膠試樣73壓縮應力測試的準確性；所述垂直壓縮裝置包括一壓縮電機13、一沖程調節(jié)機構16、連桿15、端部連接件14、兩根長導向軸17和一壓板18 ;所述垂直補償裝置包括一補償電機21、兩根短導向軸28、絲杠24、絲杠螺母25、托板26和中支座82 ;所述芯部中心溫度傳感器同步裝置包括芯部中心溫度傳感器72，彈簧底座74，彈簧頂座75，下彈簧76，上彈簧77和傳感器固定環(huán)78。
2.根據權利要求1的壓縮生熱檢測儀，其特征在于該壓縮生熱檢測儀包括一套或多套(最優(yōu)為兩套)可獨立運行的檢測單元，可以同時對一個或多個(最優(yōu)為兩個)橡膠試樣進行壓縮生熱檢測，實現對相同試樣(或不同試樣)在相同試驗條件(或不同試驗條件)下進行壓縮生熱對比試驗。
3.根據權利要求1的壓縮生熱檢測儀，其特征在于所述壓縮電機13通過沖程調節(jié)機構16、連桿15、端部連接件14、和長導向軸17帶動壓板18對橡膠試樣73進行壓縮。
4.根據權利要求1的壓縮生熱檢測儀，其特征在于所述的沖程調節(jié)機構16采用偏心原理(但不局限于此)，包括螺栓161、166，雙螺母162、165，滑塊163和偏心輪盤164。
5.根據權利要求4的壓縮生熱檢測儀，其特征在于壓板18的垂直壓縮沖程由沖程調節(jié)機構16來控制，并可以通過調節(jié)螺栓161、166來更改壓縮沖程。
6.根據權利要求1的壓縮生熱檢測儀，其特征在于所述絲杠24通過聯軸器29直接與補償電機21輸出軸連接，托板26直接連接于絲杠螺母25上，并由兩根短導向軸28進行導向；當補償電機21轉動時，通過絲杠24的旋轉，帶動絲杠螺母25和托板26沿著兩根短導向軸28垂直方向運動，實現補償功能。
7.根據權利要求1的壓縮生熱檢測儀，其特征在于所述垂直補償裝置可以對橡膠試樣73的壓縮形變或壓縮應力進行垂直方向的補償，即試驗可以對橡膠樣品73的壓縮形變和壓縮應力同時測定?？梢允箻悠吩诤愣▔嚎s應力的情況下進行，并測定其壓縮形變在試驗中的變化；也可以使樣品在恒定壓縮形變的情況下進行，并測定其壓縮應力在試驗中的變化。
8.根據權利要求6的壓縮生熱檢測儀，其特征在于對橡膠試樣73施加的預載荷以及垂直補償裝置的運動由壓力傳感器61檢測并控制，壓力傳感器61通過一過渡柱63安裝于橡膠試樣中支座82和托板26之間。當樣品在恒定壓縮應力的情況下進行，并測定其壓縮形變在試驗中的變化時，隨著試驗的進行，當橡膠試樣73產生永久壓縮形變時，壓力傳感器61檢測的壓縮應力變小，此時控制補償電機21啟動，實現垂直方向對壓縮形變的補償，從而保證壓縮應力恒定不變。橡膠試樣73壓縮形變的垂直補償量由位移傳感器51和感應塊52檢測得到。當樣品在恒定壓縮形變的情況下進行，并測定其壓縮應力在試驗中的變化時，壓縮形變量由位移傳感器51和感應塊52檢測控制，壓縮應力由壓力傳感器61檢測。
9.根據權利要求8的壓縮生熱檢測儀，其特征在于所述垂直補償裝置的補償量由位移傳感器檢測并控制，在此發(fā)明中，包括位移傳感器51和感應塊52。
10.根據權利要求1的壓縮生熱檢測儀，其特征在于可以同時檢測樣品室的溫度、樣品的底部溫度和樣品的芯部中心溫度。
11.根據權利要求10的壓縮生熱檢測儀，其特征在于樣品室的溫度是由室溫溫度傳感器測量的，所述室溫溫度傳感器安裝于操作室內，可實時監(jiān)測操作室內的溫度變化。
12.根據權利要求10的壓縮生熱檢測儀，其特征在于樣品的底部溫度是由底部溫度傳感器71測量的，所述底部溫度傳感器71沿斜上45度方向安裝于試樣中支座82中，溫度傳感器探頭剛好與橡膠試樣73底部接觸，并實時監(jiān)測壓縮過程中橡膠試樣73底部的溫度變化。
13.根據權利要求10的壓縮生熱檢測儀，其特征在于芯部中心溫度傳感器72隨著橡膠試樣73的壓縮變形，垂直方向同步振動，水平方向位置不變，從而保證芯部中心溫度傳感器72的探頭始終位于橡膠試樣73的中心位置，并實時監(jiān)測壓縮過程中橡膠試樣73芯部中心的溫度變化。
14.一種采用權利要求1 一 13之一的壓縮生熱檢測儀對試樣進行檢測的方法，包括如下步驟:當樣品在恒定壓縮應力的情況下進行，并測定其壓縮形變在試驗中的變化時，首先將壓板18置于最高點處，并將事先打好孔的橡膠試樣73放入恒溫的樣品室，使芯部中心溫度傳感器72的探針剛好位于橡膠試樣73的中心位置，然后在軟件中設置預載荷的大小以及壓縮頻率等參數；待溫度達到平衡后，補償電機21開始啟動，帶動托板26及橡膠試樣73沿垂直方向向上運動，產生壓縮變形，并由壓力傳感器61檢測壓力值的大??；當壓力值達到預先設定的預載荷值時，補償電機21停止運動，壓縮電機13啟動，開始壓縮試驗；隨著壓縮的進行，橡膠試樣73會產生一定的永久壓縮變形，導致壓力傳感器61檢測到的壓縮過程中的最小壓力值，即預載荷變小，此時便會控制補償電機21啟動，實現垂直補償運動，直至預載荷重新回到原設定值，補償量即可由位移傳感器51和感應塊52反饋得到。在整個壓縮過程中，測試壓縮形變、樣品芯部中心溫度和樣品底部溫度隨壓縮時間的變化。 當樣品在恒定壓縮形變的情況下進行，并測定其壓縮應力在試驗中的變化時，首先將壓板18置于最高點處，并將事先打好孔的橡膠試樣73放入恒溫的樣品室，使芯部中心溫度傳感器72的探針剛好位于橡膠試樣73的中心位置，然后在軟件中設置預先給定的應變大小及壓縮頻率等參數；待溫度達到平衡后，補償電機21開始啟動，帶動托板26及橡膠試樣73沿垂直方向向上運動，產生壓縮形變，直至達到預先給定的壓縮形變量，補償電機21停止運動，壓縮電機13啟動，開始壓縮試驗。隨著壓縮的進行，橡膠試樣73會產生一定的永久壓縮變形，導致壓力傳感器61檢測到的壓縮應力逐漸變小。在樣品產生相同的壓縮形變的情況下，測試壓縮應力、樣品芯部中心溫度和樣品底部溫度隨壓縮時間的變化。
【文檔編號】G01N25/20GK104297287SQ201410268592
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權日:2014年6月16日
【發(fā)明者】王夢蛟, 戴德盈, 吳鵬章, 劉世杰 申請人:怡維怡橡膠研究院有限公司