橡膠軟管外膠層耐磨試驗機的設計

廣東省燕達橡塑制品廠 廣東廣州 510540

摘要：隨著經濟發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、過程控制。由于國家標準在內容上也逐漸與國際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。本文根據標準的要求，對檢測外膠層耐磨性能的磨耗試驗機的設計進行了分析、探討，并利用新型機構給出新的設計方案，以供參考。

關鍵詞：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在中點處互相垂直，移動平面應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次數，并可預先設定至完成試驗所規定的循環次數。

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、根據試驗裝置的要求，裝置設計必須滿足的設計功能

1.能循環往復運動，行程200mm。

2.裝有電子計數器及距離感應器，用以對循環次數進行控制。

3.要有施加外力的裝置，并保持恒定。

三、設計方案

如果采用標準中簡圖所示的傳統曲柄設計方案，那么整個試驗裝置不僅體積偏大，而且重量也會較重。下面我們重點談談利用一種比較專業的裝置來設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，其結構簡圖如下：

圖2

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

實現了往復運動，我們就要考慮如何實現標準所要求的速率。根據對摩擦力的分析，我們選用100W電機和變頻器實現此項功能。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定的要求而使其自動停止呢？那就要考慮變頻器、計數器和距離感應器的組合使用。變頻器的性能大家都有所了解，其輸出速度、頻率均可以調節，通過信號端口的設置實現自動停車功能。那停車的信號又是怎么傳遞到變頻器上的呢。我們通過距離感應器和電子計數器的使用來達到目標。距離感應器（如圖4）的工作原理是當有金屬件在距離感應器的感應端頭前晃動，距離感應器就可發出一個信號。如果我們將計數器（如圖5）的輸入端與距離感應器的輸出端相連，那么距離感應器的信號就會傳到計數器上，計數器上就會顯示1。如

圖3

圖4

果距離感應器不斷地給計數器傳遞信號，那計數器就會不斷地加1。當數值到達我們設定的數值時，計數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條件。標準GB/T 12721規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（每一循環行程等于200mm）。通過折算，即0.8s走200mm（250mm/s）。通過排線器的循環距離設置，排線器的主軸轉動11圈，剛好完成一個200mm的循環行程。標準GB/T 10544要求試驗作2000個循環周期，因此相當于排線器主軸轉22000轉，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，因此電機的轉速視為擺線器主軸的轉速。電機轉速為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節為29.65Hz，這樣就可以滿足設計目了。

四、結語

通過新型的機械結構和各種電器控制組合，我們將本來純機械結構的試驗設備改成完全自動化的試驗設備，可以精確地到達試驗的循環次數，完全不用人員現場監控，是一種理想的改進型試驗設備。

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。