一种橡胶拉伸智能测试装置及其测试方法

摘要

本发明属于橡胶工业技术领域，尤其是一种橡胶拉伸智能测试装置及其测试方法，针对试样的更换过程繁琐，需要多次拆装内部的试样夹具，其次，在测试的过程中橡胶试样两端需要紧紧的夹持固定，拉伸过程中往往夹持部位先断裂，造成测试结果不准确问题，现提出以下方案，包括底座，所述底座的顶部固定安装有支撑壳体，且支撑壳体的内壁中间固定安装有隔板，所述支撑壳体的内部底端通过轴承安装有测试转轴。本发明对橡胶条试样进行拉伸检测时，可以有效的减少橡胶条断裂时两端部件的冲击惯性，其次，对于两端固定座的位移控制更加精准，在拉伸测试过程中可以更直观的观察试样表面裂痕和拉伸状态，提高检测结果的准确性和安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶工业技术领域，尤其涉及一种橡胶拉伸智能测试装置及其测试方法。

背景技术

橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物。橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。

橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件，在橡胶材料及制品都有严格的质量要求，如拉伸强度、弹性模量、延伸率、耐老化等，橡胶的拉伸强度测试可以确定橡胶的拉伸强度，目前，对于橡胶的拉伸测试主要将橡胶制作成标准条形或者工型的试样，将其两端固定在拉伸机上进行测试，但是，每次试样的更换过程繁琐，需要多次拆装内部的试样夹具，其次，在测试的过程中橡胶试样两端需要紧紧的夹持固定，拉伸过程中往往夹持部位先断裂，造成测试结果不准确。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种橡胶拉伸智能测试装置及其测试方法。

本发明提出的一种橡胶拉伸测试装置，包括底座，所述底座的顶部固定安装有支撑壳体，且支撑壳体的内壁中间固定安装有隔板，所述支撑壳体的内部底端通过轴承安装有测试转轴，且测试转轴的两端均固定安装有传动链轮，所述支撑壳体的两侧顶部均通过轴承安装有螺纹套管，且传动链轮的外侧通过链条与螺纹套管传动连接，底座的顶部固定安装有步进电机，且步进电机的输出轴和测试转轴的外侧之间固定安装有相互啮合的传动齿轮；

两个所述螺纹套管的内部均螺接有螺纹丝杆，且两个螺纹丝杆相互靠近的一端均固定安装有拉力传感器，两个所述拉力传感器相互靠近的一侧均固定安装有固定座，且两个固定座的内部均插接有橡胶紧固夹具，所述支撑壳体的内部上方固定安装有矩形滑杆，且两个固定座的底部均与矩形滑杆滑动连接；

所述矩形滑杆的中部滑动连接有测厚机构，且矩形滑杆的顶部设置有安装槽，所述安装槽的内部嵌装有电子尺，测厚机构和固定座的内部均嵌装有与电子尺相适配的测距传感器，所述隔板和测试转轴之间设置有自锁定机构。

优选地，所述橡胶紧固夹具包括剖面为V型结构的弹性夹板，且弹性夹板的端部为弧形结构，弹性夹板的两侧内壁边缘处均设置有平面状结构的压痕部，且压痕部的侧面设置有多个剖面为梯形结构的齿牙部，弹性夹板的顶端设置有手柄部。

优选地，所述固定座包括位于上端的座体，且座体的顶端设置有与弹性夹板相适配的插槽部，座体的底端设置有与矩形滑杆滑动连接的限位框，测距传感器位于限位框的内部。

优选地，所述测厚机构包括与矩形滑杆滑动连接的支撑架，且支撑架的顶端固定安装有矩形杆，矩形杆的外侧套接有相互连接的弹簧和活动架，活动架的内部两侧均设置有测厚组件。

优选地，所述测厚组件包括螺接于活动架内侧的位移传感器，且两个位移传感器相互靠近的一端均固定安装有测量滚轮，两个测量滚轮相互接触且分布于固定座轴心两侧。

优选地，所述自锁定机构包括与隔板固定连接的电动推杆，且电动推杆的端部固定安装有锁定组件，自锁定机构还包括固定安装于测试转轴外侧的限位齿轮，限位齿轮的外表面设置有多个与锁定组件相适配的限位槽部。

优选地，所述锁定组件包括梯形结构的锁定板，且锁定板的外侧固定安装有剖面为T型结构的伸缩件，隔板的底部设置有与伸缩件顶端滑动连接的限位滑槽。

优选地，所述支撑壳体的两侧均固定安装有隔离罩，且传动链轮、链条和螺纹丝杆的尾端均位于隔离罩的内部。

一种橡胶拉伸测试方法，包括以下步骤：

首先：将上述的橡胶拉伸测试装置与计算机进行信号连接，测试装置中的电信号是否接通，利用计算机控制装置中的固定座进行复位；

其次：将剪切为条状或者工字形的橡胶条两端插入橡胶固定夹具的内部，将橡胶固定夹具插入固定座的内部；

其次：装置中依靠步进电机、传动齿轮、测试转轴和螺纹套管带动两个对称分布的螺纹丝杆进行运动，通过螺纹丝杆和拉力传感器同时拉动位于检测橡胶条两端的固定座和橡胶紧固夹具相反向运动，橡胶条固定完成后，拉动中部的检测橡胶条进行拉伸，将橡胶条拉直；

其次：记录两个固定座之间间距，且记录两端的拉力传感器测得力值，同时，通过测厚机构依次测得橡胶条前、中、后各段厚度，并记录测量的位置信息；

其次：根据需求设定两端固定座相对位移速度，利用两端的固定座运动带动橡胶条进行拉伸，在每次到达设定位移间距后，通过自锁定机构将装置进行锁定，避免两个固定座之间间距发生变化，记录此刻拉伸力度；

其次：在两个固定座之间的间距被锁定后，通过测厚机构依次测得此刻橡胶条前、中、后各段厚度，并记录测量的位置信息；

其次：重复上述步骤，侧的多组拉伸力度、拉伸长度和橡胶条各段厚度数据，得到该橡胶试样应力－应变曲线；

最后：在橡胶条断裂时，记录瞬间的应力值和断裂时两个固定座之间间距，得到该橡胶试样的拉伸强度值。

与现有技术相比，本发明提供了一种橡胶拉伸智能测试装置及其测试方法，具备以下有益效果：

装置中依靠步进电机、传动齿轮、测试转轴和螺纹套管带动两个对称分布的螺纹丝杆进行运动，通过螺纹丝杆和拉力传感器同时拉动位于检测橡胶条两端的固定座和橡胶紧固夹具相反向运动，在对橡胶条试样进行拉伸检测时，可以有效的减少橡胶条断裂时两端部件的冲击惯性，其次，对于两端固定座的位移控制更加精准，在拉伸测试过程中可以更直观的观察试样表面裂痕和拉伸状态，提高检测结果的准确性和安全性。

试样两端插入橡胶紧固夹具后，直接将橡胶紧固夹具插入插槽部内部，在拉伸测试过程中橡胶紧固夹具受到拉力作用下，其外壁挤压插槽部的内壁，进而使得弹性夹板与试样的连接部间隙越来越小，对橡胶条试样两端起到稳定的自锁作用，有效的避免出现试样脱落现象，其次，试样安装简单方便，简化试样固定过程，有效的提高拉伸测试的效率。

在橡胶拉伸检测过程中，检测人员可以移动测厚机构在矩形滑杆上滑动，以此记录测厚的位置，同时，通过按压测厚机构中部的活动架，利用两个测厚组件跨过拉伸状态的橡胶条，即可得到拉伸状态的试样厚度，得到橡胶条形变量数据，测量简单方便。

在测厚过程中，通过两侧的测量滚轮在橡胶条两侧滚动，进而挤压两个位移传感器以得到两侧的位移量，计算出橡胶条的厚度参数，测量过程中测量滚轮与橡胶条表面之间滚动连接，避免在试样表面产生划痕影响拉伸测试，其次，两个测量滚轮同时带动两侧的位移传感器进行移动，测量过程性相互印证测量精度高。

在步进电机停止转动时，电动推杆推动锁定组件向前运动，进而将锁定组件的底端插入限位齿轮的限位槽部中，完成对测试转轴的定位工作，避免在受到拉力时出现位移现象，提高拉伸测试的精度。

附图说明

图1为本发明提出的一种橡胶拉伸测试装置的剖视结构示意图；

图2为本发明提出的一种橡胶拉伸测试装置的固定座结构示意图；

图3为本发明提出的一种橡胶拉伸测试装置的橡胶紧固夹具结构示意图；

图4为本发明提出的一种橡胶拉伸测试装置的局部俯视结构示意图；

图5为本发明提出的一种橡胶拉伸测试装置的测厚机构结构示意图；

图6为本发明提出的一种橡胶拉伸测试装置的自锁定机构结构示意图。

图中：1底座、2传动齿轮、3步进电机、4测试转轴、5螺纹丝杆、6螺纹套管、7拉力传感器、8橡胶紧固夹具、801弹性夹板、802手柄部、803齿牙部、804压痕部、9测厚机构、901支撑架、902矩形杆、903弹簧、904活动架、905测量滚轮、906位移传感器、10固定座、1001座体、1002限位框、1003插槽部、11隔离罩、12隔板、13矩形滑杆、14支撑壳体、15自锁定机构、1501电动推杆、1502伸缩件、1503锁定板、1504限位齿轮、16限位滑槽、17测距传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-6，一种橡胶拉伸测试装置，包括底座1，底座1的顶部固定安装有支撑壳体14，且支撑壳体14的内壁中间固定安装有隔板12，支撑壳体14的内部底端通过轴承安装有测试转轴4，且测试转轴4的两端均固定安装有传动链轮，支撑壳体14的两侧顶部均通过轴承安装有螺纹套管6，且传动链轮的外侧通过链条与螺纹套管6传动连接，底座1的顶部固定安装有步进电机3，且步进电机3的输出轴和测试转轴4的外侧之间固定安装有相互啮合的传动齿轮2；

两个螺纹套管6的内部均螺接有螺纹丝杆5，且两个螺纹丝杆5相互靠近的一端均固定安装有拉力传感器7，两个拉力传感器7相互靠近的一侧均固定安装有固定座10，且两个固定座10的内部均插接有橡胶紧固夹具8，支撑壳体14的内部上方固定安装有矩形滑杆13，且两个固定座10的底部均与矩形滑杆13滑动连接；

矩形滑杆13的中部滑动连接有测厚机构9，且矩形滑杆13的顶部设置有安装槽，安装槽的内部嵌装有电子尺，测厚机构9和固定座10的内部均嵌装有与电子尺相适配的测距传感器17，隔板12和测试转轴4之间设置有自锁定机构15。

本发明中，橡胶紧固夹具8包括剖面为V型结构的弹性夹板801，且弹性夹板801的端部为弧形结构，弹性夹板801的两侧内壁边缘处均设置有平面状结构的压痕部804，且压痕部804的侧面设置有多个剖面为梯形结构的齿牙部803，弹性夹板801的顶端设置有手柄部802，橡胶固定夹具8的主体为V型结构的弹性夹板801，在将橡胶条试样进行夹持时，利用压痕部804将连接点部位进行夹持固定，避免在连接点处产生折痕或者凹痕，在拉伸过程中出现连接点断裂现象，提高侧视过程中的稳定性，其次，通过多个齿牙部803的设置，将橡胶条试样的受力点进行分散，且对其进行有效锁紧，可以避免在拉伸过程中试样两端出现位移、脱落现象，提高拉伸测试过程中的安全性。

本发明中，固定座10包括位于上端的座体1001，且座体1001的顶端设置有与弹性夹板801相适配的插槽部1003，座体1001的底端设置有与矩形滑杆13滑动连接的限位框1002，测距传感器17位于限位框1002的内部，固定座10中设置有两侧为倾斜分布的插槽部1003，在安装橡胶试样时，试样两端插入橡胶紧固夹具8后，直接将橡胶紧固夹具8插入插槽部1003内部，在拉伸测试过程中橡胶紧固夹具8受到拉力作用下，其外壁挤压插槽部1003的内壁，进而使得弹性夹板801与试样的连接部间隙越来越小，对橡胶条试样两端起到稳定的自锁作用，有效的避免出现试样脱落现象，其次，试样安装简单方便，简化试样固定过程，有效的提高拉伸测试的效率。

本发明中，测厚机构9包括与矩形滑杆13滑动连接的支撑架901，且支撑架901的顶端固定安装有矩形杆902，矩形杆902的外侧套接有相互连接的弹簧903和活动架904，活动架904的内部两侧均设置有测厚组件，在橡胶拉伸检测过程中，检测人员可以移动测厚机构9在矩形滑杆13上滑动，以此记录测厚的位置，同时，通过按压测厚机构9中部的活动架904，利用两个测厚组件跨过拉伸状态的橡胶条，即可得到拉伸状态的试样厚度，得到橡胶条形变量数据，测量简单方便。

本发明中，测厚组件包括螺接于活动架904内侧的位移传感器906，且两个位移传感器906相互靠近的一端均固定安装有测量滚轮905，两个测量滚轮905相互接触且分布于固定座10轴心两侧，在测厚过程中，通过两侧的测量滚轮905在橡胶条两侧滚动，进而挤压两个位移传感器906以得到两侧的位移量，计算出橡胶条的厚度参数，测量过程中测量滚轮905与橡胶条表面之间滚动连接，避免在试样表面产生划痕影响拉伸测试，其次，两个测量滚轮905同时带动两侧的位移传感器906进行移动，测量过程性相互印证测量精度高。

本发明中，自锁定机构15包括与隔板12固定连接的电动推杆1501，且电动推杆1501的端部固定安装有锁定组件，自锁定机构15还包括固定安装于测试转轴4外侧的限位齿轮1504，限位齿轮1504的外表面设置有多个与锁定组件相适配的限位槽部，在步进电机3停止转动时，电动推杆1501推动锁定组件向前运动，进而将锁定组件的底端插入限位齿轮1504的限位槽部中，完成对测试转轴4的定位工作，避免在受到拉力时出现位移现象，提高拉伸测试的精度。

本发明中，锁定组件包括梯形结构的锁定板1503，且锁定板1503的外侧固定安装有剖面为T型结构的伸缩件1502，隔板12的底部设置有与伸缩件1502顶端滑动连接的限位滑槽16，在锁定过程中，构成锁定组件的伸缩件1502在限位滑槽16内部滑动，避免其受力时出现偏移现象，提高自锁定机构15对于装置位置锁定的稳定性。

本发明中，支撑壳体14的两侧均固定安装有隔离罩11，且传动链轮、链条和螺纹丝杆5的尾端均位于隔离罩11的内部，在拉伸检测的过程中，螺纹丝杆5运动时，其尾端在隔离罩11内部运动，可以有效的避免外界环境的影响，避免检测人员走动时出现触碰现象。

一种橡胶拉伸测试方法，包括以下步骤：

第一步：将上述的橡胶拉伸测试装置与计算机进行信号连接，测试装置中的电信号是否接通，利用计算机控制装置中的固定座10进行复位；

第二步：将剪切为条状或者工字形的橡胶条两端插入橡胶固定夹具8的内部，将橡胶固定夹具8插入固定座10的内部；

第三步：装置中依靠步进电机3、传动齿轮2、测试转轴4和螺纹套管6带动两个对称分布的螺纹丝杆5进行运动，通过螺纹丝杆5和拉力传感器7同时拉动位于检测橡胶条两端的固定座10和橡胶紧固夹具8相反向运动，橡胶条固定完成后，拉动中部的检测橡胶条进行拉伸，将橡胶条拉直；

第四步：记录两个固定座10之间间距，且记录两端的拉力传感器7测得力值，同时，通过测厚机构9依次测得橡胶条前、中、后各段厚度，并记录测量的位置信息；

第五步：根据需求设定两端固定座10相对位移速度，利用两端的固定座10运动带动橡胶条进行拉伸，在每次到达设定位移间距后，通过自锁定机构15将装置进行锁定，避免两个固定座10之间间距发生变化，记录此刻拉伸力度；

第六步：在两个固定座10之间的间距被锁定后，通过测厚机构9依次测得此刻橡胶条前、中、后各段厚度，并记录测量的位置信息；

第七步：重复上述步骤，侧的多组拉伸力度、拉伸长度和橡胶条各段厚度数据，得到该橡胶试样应力－应变曲线；

最后：在橡胶条断裂时，记录瞬间的应力值和断裂时两个固定座10之间间距，得到该橡胶试样的拉伸强度值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。