一種胎面膠磨耗測試設備及其測試方法技術

本發明專利技術涉及一種胎面膠磨耗測試設備及其測試方法，屬于試驗機械技術領域，該設備整體包括密閉箱體、進氣通道、VOC氣體收集裝置、懸浮顆粒物收集裝置和磨耗裝置共五大部分，通過變頻器控制測試轉速，通過空氣加熱器控制測試溫度，通過在橫梁上添加砝碼控制測試載荷，通過多級碰撞顆粒采樣器收集懸浮顆粒物，通過堿液收集VOC(揮發性有機化合物)氣體，通過橡膠輪在滾筒內表面磨損以及滾筒與前后擋板的緊密連接，方便磨屑收集以及實現多次磨耗試驗條件。本設備提供了一種可研究胎面膠磨耗過程中VOC排放、磨屑的顆粒度分布和磨屑的多次磨耗的設備以及測試方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種胎面膠磨耗測試設備及其測試方法，屬于試驗機械

技術介紹
輪胎作為汽車唯一與地面接觸的重要部件，在滾動過程中，不可避免的要與路面發生摩擦，并產生磨耗，因此，研究輪胎胎面膠磨耗性能具有非常重要的意義。目前，用來研究橡膠磨耗性能最普遍的設備是阿克隆磨耗機，但是阿克隆磨耗機試驗條件單一，轉速、載荷、實驗溫度均不可調；同時，其試驗條件與汽車輪胎的實際工作情況相差甚遠。因此，用測試條件單一且溫和的阿克隆磨耗機所得到的磨耗量難以反映胎面膠的耐磨性。另外，用磨耗量反映的耐磨性僅僅只是胎面膠的磨耗性能之一。輪胎在磨耗過程中所釋放出的VOC(揮發性有機化合物)氣體的含量以及種類；磨屑的顆粒度分布，特別是懸浮顆粒物的質量和粒度分布；散落的磨屑能否被輪胎多次剪切后進一步磨損等，這些也是胎面膠磨耗過程中需要研究和解決的問題。而現有技術中的絕大部分磨耗測試設備僅僅是針對胎面膠的磨耗量進行設計的，例如中國專利200710026737.0和201510190701.0公開的橡膠磨耗測試設備，兩種設備雖然能實現對載荷、溫度、角度、轉速等測試條件進行調節，但是無法收集磨屑(特別是懸浮磨屑顆粒)、VOC氣體，以及進行磨屑的多次磨耗研究。
技術實現思路
本專利技術針對上述問題，目的在于設計一種胎面膠磨耗測試設備，使得載荷、轉速、測試溫度等實驗參數可調并符合汽車輪胎的實際工作狀況，同時>可收集胎面膠磨耗過程中釋放的VOC氣體、磨屑(包括懸浮磨屑顆粒)，以及可進行磨屑的多次磨耗研究。一種胎面膠磨耗測試設備，其特征在于：包括密閉箱體、進氣通道、VOC氣體收集裝置、懸浮顆粒物收集裝置和磨耗裝置共五大部分，具體包括承重面、底座、鋼板、空氣凈化器、空氣加熱器、Ⅰ號閥門、緩沖瓶、堿液瓶、安全瓶、Ⅰ號泵、Ⅱ號閥門、碰撞采樣器、Ⅱ號泵、軟管、變頻器及電機、法蘭盤、軸承、傳動軸、后擋板、滾筒、后夾具、橡膠輪、前夾具、橡膠輪支撐軸、前擋板、橫梁、支座和砝碼；用軟管將空氣凈化器和空氣加熱器連接后接入密閉箱體內，作為進氣通道；用軟管先后將Ⅰ號泵、安全瓶、堿液瓶、緩沖瓶連接后接入密閉箱體，Ⅰ號閥門安裝在緩沖瓶與密閉箱體之間的軟管上，作為VOC氣體收集裝置；用軟管連接Ⅱ號泵和碰撞采樣器后接入密閉箱體，Ⅱ號閥門安裝在碰撞采樣器和密閉箱體之間的軟管上，作為懸浮顆粒物收集裝置；磨耗裝置的安裝方式為：傳動軸一端與電機直接連接，通過軸承安裝在承重面上，傳動軸另一端與后擋板用鍵連接，滾筒用固定在后擋板上，前擋板用活扣與滾筒連接，能拆卸后裝入橡膠輪；橡膠輪支撐軸一端與前夾具固定，安裝橡膠輪、后夾具后，螺釘固定在橡膠支撐軸的螺孔中，將橡膠輪固定在橡膠輪支撐軸上；橡膠輪支撐軸的另一端通過軸承安裝在橫梁上，橫梁一端通過軸承固定在支座上，橫梁另一端能施加砝碼，橫梁只能上下擺動。支座用螺釘固定在底座上，用一個螺柱連接支座和底座，當拆下螺釘后，支座以及與支座相連的橫梁和橡膠輪可以螺柱為軸線轉動，方便換樣和收集磨屑。所述的電機前裝有變頻器，通過改變頻率控制電機轉速，轉速范圍為1000～2500r/min，模擬實際汽車速度為50～120km/h的工況。所述空氣加熱器可將空氣加熱后通入密閉鐵箱，控制測試溫度為室溫～100℃。所述橫梁一端可加不同質量的砝碼，控制測試載荷，砝碼質量范圍為15～20kg，模擬實際汽車重量為1.5～2.0t的工況。所述多級碰撞顆粒采樣器可收集懸浮顆粒物，粒徑范圍為0.056～18μm。所述滾筒的內表面進行噴砂處理，鋼砂粒度為40～120目，不同鋼砂粒度處理的內表面模擬不同粗糙度的路面。內表面作為摩擦面與橡膠輪接觸，滾筒與前擋板、后擋板緊密連接，磨屑始終在滾筒內滾動，可被橡膠輪多次磨損以及方便收集磨屑。一種利用所述胎面膠磨耗設備收集VOC氣體的方法，按照以下步驟進行：1)在滾筒內裝入橡膠輪，即完成裝樣；更具體的：打開活動門，卸下前擋板，擰出支座上的三個螺釘，將支座以及與支座相連的橫梁和橡膠輪以支座上的螺柱為軸線轉出密閉箱體，擰出橡膠輪支撐軸內的螺釘，拆下后夾具后裝上橡膠輪；按上述逆順序裝上部件，在橫梁上裝上砝碼，關上活動門，完成裝樣步驟；2)打開空氣加熱器，待密閉空間內溫度穩定后打開磨耗機電機；3)關閉Ⅱ號閥門，打開Ⅰ號閥門及Ⅰ號泵。一種利用所述胎面膠磨耗設備收集懸浮顆粒物的方法，按照以下步驟進行：1)裝樣步驟與收集VOC氣體時一致；2)打開空氣加熱器，待密閉空間內溫度穩定后打開磨耗機電機；3)關閉Ⅰ號閥門，打開Ⅱ號閥門及Ⅱ號泵。一種利用所述胎面膠磨耗設備檢測磨屑粒度分布的方法，按照以下步驟進行：1)裝樣步驟與收集VOC氣體時一致；2)打開空氣加熱器，待密閉空間內溫度穩定后打開磨耗機電機；3)實驗結束后收集滾筒內的磨屑，將磨屑置于標準檢驗篩中篩分；標準檢驗篩對橡膠顆粒進行篩分，分級范圍為0.038～3mm；篩分后稱量各級份的質量，得到磨屑粒度分布。一種利用所述胎面膠磨耗設備研究磨屑多次磨耗的方法，按照以下步驟進行：1)裝樣步驟與收集VOC氣體時一致；2)打開空氣加熱器，待密閉空間內溫度穩定后打開磨耗機電機；3)實驗結束后按上述檢測磨屑粒度分布的方法收集和篩分磨屑、測定磨屑粒徑分布；4)保持溫度、載荷、轉速、時間實驗條件不變，分別將上述3)中不同粒徑的橡膠顆粒放在滾筒內繼續磨耗實驗，按上述檢測磨屑粒度分布的方法測定磨屑粒徑分布；5)比較加入不同粒徑橡膠顆粒的實驗后磨屑的粒徑分布。一種利用所述胎面膠磨耗設備研究磨屑多次磨耗的方法，按照以下步驟進行：1)裝樣步驟與收集VOC氣體時一致；2)打開空氣加熱器，待密閉空間內溫度穩定后打開磨耗機電機；3)實驗結束后按上述檢測磨屑粒度分布的方法測定磨屑粒徑分布；4)保持溫度、載荷、轉速實驗條件不變，改變實驗時間，重復實驗；按上述檢測磨屑粒度分布的方法測定不同磨損時間的磨屑粒徑分布，得到粒徑分布比例隨磨損時間變化關系。本專利技術與現有技術相比，通過變頻器控制測試轉速，通過空氣加熱器控制測試溫度，通過在橫梁上添加砝碼控制測試載荷，通過多級碰撞顆粒采樣器收集懸浮顆粒物，通過堿液收集VOC氣體，通過橡膠輪在滾筒內表面磨損以及滾筒與前后擋板的緊密連接，方便磨屑收集以及實現多次磨耗試驗條件。附圖說明圖1為本專利技術磨耗檢測設備整體結構示意圖。...

【技術保護點】
一種胎面膠磨耗測試設備，其特征在于：包括密閉箱體、進氣通道、VOC氣體收集裝置、懸浮顆粒物收集裝置和磨耗裝置共五大部分，具體包括承重面、底座、鋼板、空氣凈化器、空氣加熱器、Ⅰ號閥門、緩沖瓶、堿液瓶、安全瓶、Ⅰ號泵、Ⅱ號閥門、碰撞采樣器、Ⅱ號泵、軟管、變頻器及電機、法蘭盤、軸承、傳動軸、后擋板、滾筒、后夾具、橡膠輪、前夾具、橡膠輪支撐軸、前擋板、橫梁、支座和砝碼；用軟管將空氣凈化器和空氣加熱器連接后接入密閉箱體內，作為進氣通道；用軟管先后將Ⅰ號泵、安全瓶、堿液瓶、緩沖瓶連接后接入密閉箱體，Ⅰ號閥門安裝在緩沖瓶與密閉箱體之間的軟管上，作為VOC氣體收集裝置；用軟管連接Ⅱ號泵和碰撞采樣器后接入密閉箱體，Ⅱ號閥門安裝在碰撞采樣器和密閉箱體之間的軟管上，作為懸浮顆粒物收集裝置；磨耗裝置的安裝方式為：傳動軸一端與電機直接連接，通過軸承安裝在承重面上，傳動軸另一端與后擋板用鍵連接，滾筒固定在后擋板上，前擋板用活扣與滾筒連接，能拆卸后裝入橡膠輪；橡膠輪支撐軸一端與前夾具固定，安裝橡膠輪、后夾具后，螺釘固定在橡膠支撐軸的螺孔中，將橡膠輪固定在橡膠輪支撐軸上；橡膠輪支撐軸的另一端通過軸承安裝在橫梁上，橫梁一端通過軸承固定在支座上，橫梁另一端能施加砝碼，橫梁只能上下擺動。...

【技術特征摘要】
1.一種胎面膠磨耗測試設備，其特征在于：包括密閉箱體、進氣通道、
VOC氣體收集裝置、懸浮顆粒物收集裝置和磨耗裝置共五大部分，具體包
括承重面、底座、鋼板、空氣凈化器、空氣加熱器、Ⅰ號閥門、緩沖瓶、
堿液瓶、安全瓶、Ⅰ號泵、Ⅱ號閥門、碰撞采樣器、Ⅱ號泵、軟管、變頻
器及電機、法蘭盤、軸承、傳動軸、后擋板、滾筒、后夾具、橡膠輪、前
夾具、橡膠輪支撐軸、前擋板、橫梁、支座和砝碼；用軟管將空氣凈化器
和空氣加熱器連接后接入密閉箱體內，作為進氣通道；用軟管先后將Ⅰ號
泵、安全瓶、堿液瓶、緩沖瓶連接后接入密閉箱體，Ⅰ號閥門安裝在緩沖
瓶與密閉箱體之間的軟管上，作為VOC氣體收集裝置；用軟管連接Ⅱ號泵
和碰撞采樣器后接入密閉箱體，Ⅱ號閥門安裝在碰撞采樣器和密閉箱體之
間的軟管上，作為懸浮顆粒物收集裝置；磨耗裝置的安裝方式為：傳動軸
一端與電機直接連接，通過軸承安裝在承重面上，傳動軸另一端與后擋板
用鍵連接，滾筒固定在后擋板上，前擋板用活扣與滾筒連接，能拆卸后裝
入橡膠輪；橡膠輪支撐軸一端與前夾具固定，安裝橡膠輪、后夾具后，螺
釘固定在橡膠支撐軸的螺孔中，將橡膠輪固定在橡膠輪支撐軸上；橡膠輪
支撐軸的另一端通過軸承安裝在橫梁上，橫梁一端通過軸承固定在支座上，
橫梁另一端能施加砝碼，橫梁只能上下擺動。
2.根據權利要求1所述的一種胎面膠磨耗測試設備，其特征在于：電機
轉速范圍為1000～2500r/min。
3.根據權利要求1所述的一種胎面膠磨耗測試設備，其特征在于：空氣
加熱器控制測試溫度為室溫～100℃。
4.根據權利要求1所述的一種胎面膠磨耗測試設備，其特征在于：橫梁
一端通過加不同質量的砝碼，控制測試載荷，砝碼質量范圍為10～25kg。
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張立群，賴昂，施德安，伍社毛，劉力，盧詠來，吳友平，
申請(專利權)人：北京化工大學，湖北大學，
類型：發明
國別省市：北京;11