橡膠軟管外膠層耐磨試驗機的設(shè)計

廣東省燕達橡塑制品廠 廣東廣州 510540

摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展鋼絲液壓膠管用量越來越大，各工程機械主機廠均要求液壓膠管嚴格按照國家標準進行生產(chǎn)、過程控制。由于國家標準在內(nèi)容上也逐漸與國際ISO標準等同，所以對鋼絲液壓膠管的外膠層的耐磨性能也做了性能要求。本文根據(jù)標準的要求，對檢測外膠層耐磨性能的磨耗試驗機的設(shè)計進行了分析、探討，并利用新型機構(gòu)給出新的設(shè)計方案，以供參考。

關(guān)鍵詞：液壓橡膠軟管；光桿排線器；磨耗試驗機

目前，鋼絲液壓膠管國家采用的標準編號分別為GB/T 10544-2003《鋼絲纏繞增強外覆橡膠的液壓橡膠軟管和軟管組合件》（ISO 3862-1：2001，IDT）和GB/T 3683.1-2006《橡膠軟管及軟管組合件 鋼絲編織增強液壓型 規(guī)范第1部分：油基流體適用》（ISO 1436-1：2001，IDT），因其與ISO標準接軌，所以對橡膠軟管外膠層的耐磨性能也根據(jù)ISO 6945-1983作了試驗測定的要求，其國家標準編號為GB/T 12721-1991，名稱為《橡膠軟管 外膠層耐磨耗性能的測定》。該標準規(guī)定了橡膠軟管外膠層耐磨性能的測定方法，其適用于帶有織物或鋼絲增強層、并具有規(guī)定光滑和平整程度的外膠層的液壓軟管及其他相類似的軟管。

在標準中，給出了耐磨耗性能測定的典型試驗裝置簡圖，如下圖所示：

圖1

一、該裝置具體功能要求

1.磨具沿試樣做100mm長的正弦波往復運動，速率為1.25Hz，并且移動長度的中點應(yīng)與組裝好的試驗臺和芯軸的中點相重合，磨具和試樣的軸線應(yīng)在中點處互相垂直，移動平面應(yīng)與試樣的縱向軸線相平行。

2.要求有記錄裝置，用以記錄所完成的循環(huán)次數(shù)，并可預(yù)先設(shè)定至完成試驗所規(guī)定的循環(huán)次數(shù)。

3.在磨具與試樣的接觸時，在接觸處要有對磨具施加50±0.5N垂直力的負荷。

二、根據(jù)試驗裝置的要求，裝置設(shè)計必須滿足的設(shè)計功能

1.能循環(huán)往復運動，行程200mm。

2.裝有電子計數(shù)器及距離感應(yīng)器，用以對循環(huán)次數(shù)進行控制。

3.要有施加外力的裝置，并保持恒定。

三、設(shè)計方案

如果采用標準中簡圖所示的傳統(tǒng)曲柄設(shè)計方案，那么整個試驗裝置不僅體積偏大，而且重量也會較重。下面我們重點談?wù)劺靡环N比較專業(yè)的裝置來設(shè)計這種磨耗試驗裝置。請見下圖所示的光桿排線器，它是鋼絲合股機上比較常用的專用機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖如下：

圖2

該類排線器的工作原理為，光桿轉(zhuǎn)動，排線器內(nèi)的推力軸承由于與光桿的摩擦力作用發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而帶動排線器在光桿上以一定的螺距進行走動。當換向軸承碰到預(yù)設(shè)的限位裝置后，由于換向彈簧的作用，換向臂發(fā)生轉(zhuǎn)向，排線器內(nèi)的推力軸承發(fā)生發(fā)轉(zhuǎn)，排線器向反方向移動，從而實現(xiàn)排線器的來回擺動。

實現(xiàn)了往復運動，我們就要考慮如何實現(xiàn)標準所要求的速率。根據(jù)對摩擦力的分析，我們選用100W電機和變頻器實現(xiàn)此項功能。在這里我們用DGBOST公司BVF系列變頻器為例，我們選擇0.4kW的變頻器。該型號變頻器體積很小，有380V和220V的輸出電壓選擇，完全與電機匹配。電機和變頻器選擇了，那怎么可以使其運動到標準規(guī)定的要求而使其自動停止呢？那就要考慮變頻器、計數(shù)器和距離感應(yīng)器的組合使用。變頻器的性能大家都有所了解，其輸出速度、頻率均可以調(diào)節(jié)，通過信號端口的設(shè)置實現(xiàn)自動停車功能。那停車的信號又是怎么傳遞到變頻器上的呢。我們通過距離感應(yīng)器和電子計數(shù)器的使用來達到目標。距離感應(yīng)器（如圖4）的工作原理是當有金屬件在距離感應(yīng)器的感應(yīng)端頭前晃動，距離感應(yīng)器就可發(fā)出一個信號。如果我們將計數(shù)器（如圖5）的輸入端與距離感應(yīng)器的輸出端相連，那么距離感應(yīng)器的信號就會傳到計數(shù)器上，計數(shù)器上就會顯示1。如

圖3

圖4

果距離感應(yīng)器不斷地給計數(shù)器傳遞信號，那計數(shù)器就會不斷地加1。當數(shù)值到達我們設(shè)定的數(shù)值時，計數(shù)器常閉端口就會斷開，從而斷開電機電源。知道這個原理后，我們就開始演算試驗的參數(shù)條件。標準GB/T 12721規(guī)定要求能使磨具沿試樣做100mm長的正弦波往復運動，速率為1.25Hz（每一循環(huán)行程等于200mm）。通過折算，即0.8s走200mm（250mm/s）。通過排線器的循環(huán)距離設(shè)置，排線器的主軸轉(zhuǎn)動11圈，剛好完成一個200mm的循環(huán)行程。標準GB/T 10544要求試驗作2000個循環(huán)周期，因此相當于排線器主軸轉(zhuǎn)22000轉(zhuǎn)，按行程換算即18.18mm/r。在主軸的一端安裝上一個同步輪與電機的同步輪相連，兩個同步帶輪的速比為1：1，因此電機的轉(zhuǎn)速視為擺線器主軸的轉(zhuǎn)速。電機轉(zhuǎn)速為1400r/min，即424.14mm/s，是行程標準的1.6965倍。因此需要通過變頻器將電機降速，通過換算，我們可以將電機的頻率調(diào)節(jié)為29.65Hz，這樣就可以滿足設(shè)計目了。

四、結(jié)語

通過新型的機械結(jié)構(gòu)和各種電器控制組合，我們將本來純機械結(jié)構(gòu)的試驗設(shè)備改成完全自動化的試驗設(shè)備，可以精確地到達試驗的循環(huán)次數(shù)，完全不用人員現(xiàn)場監(jiān)控，是一種理想的改進型試驗設(shè)備。

參考文獻：

[1]GB/T 12721《橡膠軟管 外膠層耐磨耗性能的測定》。北京，中國標準出版社，1991。

[2] GB/T 10544-2003《鋼絲纏繞增強外覆橡膠的液壓橡膠軟管和軟管組合件》。北京，中國標準出版社，2003。