膠體表面的粘性測定儀的設計

馬艷文 郭燕英

（新鄉(xiāng)特種機床制造有限責任公司，河南 新鄉(xiāng)453003）

0 引言

橡膠工業(yè)在中國的迅速發(fā)展，使它的使用范圍不斷地擴大，尤其是汽車行業(yè)，如汽車輪胎的生產(chǎn)，需要大量的橡膠，而橡膠粘性指標，直接決定著汽車輪胎的使用壽命。在一些特殊的領域，橡膠的用途非常的重要。在我們的日常生活中起著不可替代的作用。橡膠的各種技術研究已經(jīng)成為非常棘手的課題。橡膠表面粘性測定儀，為輪胎的發(fā)展提供了一個堅實的基礎。經(jīng)過試驗證明膠體表面的粘性測定儀的使用大大地提高了國內(nèi)輪胎的生產(chǎn)質(zhì)量。橡膠表面粘性測定儀體積小，性能穩(wěn)定，操作移動簡便。測定儀是機電一體化的巧妙組合。膠體表面的粘性測定儀能準確的測量出橡膠表面相互的粘性值。

1 測定儀機械部分的設計

1.1 傳動方案的選擇

傳動方案1的選擇：采用一般的設計思想，通過通用電機及變速器把電機的轉(zhuǎn)速控制在一定范圍內(nèi)，電動機的動力通過減速器傳給帶輪，在皮帶傳動下，把動力傳給上下運動的螺桿。這樣就可以實現(xiàn)粘性測定了。

傳動方案2的選擇：選用國外進口的先進電機，它可以提供準確的傳動比，而且它的體積非常的小，占用的空間很小，是設計各種儀器的特殊優(yōu)點。這種電機不但有體積小的優(yōu)越性。而且輸出功率、扭矩較大，振動小。振動越小它的測量精度也就越準確，誤差也就越小。下面繪出傳動裝置

這里選用傳動方案2，因為傳動方案1這種設計方案 ，其本身的體積和傳動路線很長，在傳動的過程當中，很容易造成運動行程的不準確，這樣的設計對測量儀器來說是致命的錯誤，所以這樣的設備將逐步被方案2所取代。所以在這里選用新的傳動方案2。

1.2 減速電機的選擇

減速電機的功率可以選用48W或是選用72W.在這里選用功率為72W 減速電機,DC24V，恒扭矩為 3N.m.最高轉(zhuǎn)速為100r/min，選用日本的東方電機有限公司生產(chǎn)的CSK264BP-SG18類型的減速電機。這種電機是一種可以自己帶有變速的功能的一種減速電機，傳動比很精確。

1.3 帶傳動的設計與選用

選用20L 050 AF同步帶傳動，中心孔需要另外的加工，通過設計計算其參數(shù)分別為：

Pc=KAP=1.2×72=86.4W， 根據(jù) Pc=86.4W 和最高轉(zhuǎn)速 n1=100r/min查機械傳動裝置設計手冊[2]表 10-18 得.應選用 L 型,Pb=9.525mm，Z1＞Zmin有查表的Z1=18,取Z1=20,小帶輪節(jié)徑

大帶輪齒數(shù)：z2=iz1=1*20=20

帶速：

壓下的速度是：V=2m/s

剝離的速度是：V=3m/s

初定中心距，按要求取a0=240mm；選用帶長及齒數(shù)：Lpo=610.201mm選用Lp=601.60mm，理論中心距，采用可調(diào)中心距，a=240.301mm；小帶輪的齒數(shù) Zn=10 基本的額定功率：Po=0.48824kW，帶寬 bs=13.212mm,選取標準帶寬 bs=12.7mm，代號 050；作用與軸上的力：FR=172.8N。帶輪的結(jié)構和工作圖 按表10-44選用雙邊擋圈bf=14.0mm,按表10-46取擋圈厚度 t=1.5mm,按表10-45小帶輪外徑d01=59.88mm,選用直邊齒廓，按表10-43確定齒數(shù)。

1.4 接近開關的選擇

它具有行程，限位等功能。由于定位精度較高。操作的頻率不是很高，壽命要求很長，耐沖擊振動，耐潮及體積要求較小等特點，在這里選用接近開關。這里設計選用的接近開關是LJ2系列，選用LJ2-15/213。

1.5 螺栓組的設計

1.5.1 螺栓組的結(jié)構設計

1）采用螺栓組的結(jié)構，螺栓數(shù)為Z=4，對稱布置。

2）螺栓受力分析

（1）在總的載荷F的作用下，螺栓承受軸向拉力，軸向拉力水平向下 。這些水平向下的力不但包括電機的重力，而且還有同步帶的在工作的過程當中的拉力，電機的重量大約是0.75kg，同步帶的最大有效拉力是1200N。

這樣螺栓的軸向拉力是 F=0.75×9.8+1200=1207.35N。

（2）在軸向力的F的作用下,上面的4個螺栓所受到的力是一樣的，

（4）確定螺栓的直徑.選材料為Q235,性能等級為4.6級的螺栓.查表的,材料曲服極限為240MPa。有表5-10查得安全系數(shù) S=1.5，故螺栓材料的許用應力

選用螺紋公稱直徑為d=6mm的螺紋。

1.5.2 螺栓的校核

1）連接接合面下端的擠壓應力不超過許用值，以防止接合面壓死。

查表得

所以聯(lián)結(jié)接合面下端不會壓死。

2）聯(lián)結(jié)接合面上端應保持一定的殘余預緊力,以防止電機座移動,即σpmin＞0參考式為：

故結(jié)合面上端不會產(chǎn)生間隙.

3）核螺栓所需的預緊力是否合適

對碳素鋼螺栓，要求

取預緊力下限即

要求預緊力F0=2732.83N小于上值，所以可以滿足要求。

1.6 聯(lián)軸器的選擇

套筒聯(lián)軸器的材料選用45號鋼。主要尺寸關系，D1=(1.5～2)d;L=(2.8～4)d;大時取小值。在這里選用Φ6×Φ6的聯(lián)軸器。

1.7 傳感器的選擇

選用SM-50N型號的傳感器，它可以在受控的情況下直線式裝配，符合而且載荷量也達到要求。

2 測定儀的工作實現(xiàn)

電機作為動力源把動力通過同步帶傳給螺桿，使螺桿端部壓輪架上的壓輪（壓輪上裹有橡膠）在砝碼的重力作用下與下面的膠片或者是簾布相粘結(jié)，而后按下上升按鈕。拉桿作上升運動，拉桿上的拉力傳感器在拉力的作用下發(fā)生變形，拉力經(jīng)過換算通過儀表顯示粘度值。

3 結(jié)束語

3.1 通過測量橡膠表面的粘性，可以有效，方便的確定橡膠的其他參數(shù)。橡膠的使用壽命提高。并為橡膠的進一步新的研究提供了依據(jù)。

3.2 測定儀的體積較小，操作方便，便于維修，性價比高。

3.3 希望能進一步更加精確的實現(xiàn)各個部分的運動，做到更加精確的測量膠體表面的粘性。

［1］黃繼昌，許巧魚，張海貴，郭繼忠，傅潤何，編著.傳感器工作原理及應用實例[M].北京：人民郵電出版社，1998，12.

［2］葉元烈，主編.機械傳動裝置設計手冊[M].河南：河南科學技術出版社，1997，2.

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