一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置及方法，屬于機(jī)械摩擦、材料磨損腐蝕與控制領(lǐng)域。本裝置主要包括砂泵電機(jī)、聯(lián)軸器、砂泵、排出管、壓力調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、吸入管、鍍鉻鋼輪、聯(lián)接軸承、鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)、尾流口、橡膠試件、螺栓、試件加載裝置桿、絲杠、導(dǎo)軌、加載電機(jī)、儲(chǔ)液槽、支撐架、底座。橡膠試件放在試件加載裝置桿上與鍍鉻鋼輪相互作用，含砂料漿在砂泵與壓力調(diào)節(jié)閥作用下形成循環(huán)系統(tǒng)并根據(jù)測(cè)試要求可任意調(diào)節(jié)流量、流速。本發(fā)明在測(cè)試中解決了含砂料漿中砂粒沉積和流量、流速穩(wěn)定性差的問題，設(shè)備操作簡(jiǎn)單實(shí)用，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高。
【專利說明】一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置及方法，利用動(dòng)態(tài)磨粒磨損和靜態(tài)液體浸泡共同作用的原理來測(cè)量不同配方的橡膠材料耐磨蝕性能，屬于機(jī)械摩擦、材料磨損腐蝕與控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]橡膠材料與金屬配副的漿料輸送設(shè)備在石油開采、礦山鉆探中應(yīng)用廣泛，如螺桿泵中的橡膠定子與金屬轉(zhuǎn)子、渦輪鉆具的橡膠止推軸承以及螺桿混輸泵的金屬螺桿與橡膠襯套等。由于實(shí)際工況中輸送的料漿常為含有多種固相粒子的腐蝕性液體，服役環(huán)境惡劣，橡膠材料在使用過程中常易發(fā)生脫膠或溶膠，或被料漿中所攜帶的砂粒嚴(yán)重磨損，致使橡膠材料的使役性能大大降低，而金屬轉(zhuǎn)子耐腐蝕性高，磨損較少，這樣橡膠就直接影響這類配副工作壽命，甚至僅由于橡膠的磨損抗力降低就導(dǎo)致設(shè)備整體失效，造成巨額浪費(fèi)和損失。因此，提高橡膠材料在含砂料漿中的磨蝕性能就成為人們極為關(guān)注和急需解決的問題。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)在橡膠磨粒磨損領(lǐng)域進(jìn)行了一些研究，也取得了一些積極的成果。但是針對(duì)含砂料漿中橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置而言，普遍還存在以下問題:1)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于料漿中含砂均勻濃度，已有的測(cè)試裝置不能很好的解決砂粒沉降問題，導(dǎo)致砂粒濃度在料漿上層較小，下層較大，給測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性帶來影響；2)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性還取決于沖擊橡膠的含砂料漿的流量和流速，已有的測(cè)試裝置不能根據(jù)需要調(diào)整含砂料漿的流量和流速，導(dǎo)致穩(wěn)定性較差，給測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性帶來影響。因此，研究和開發(fā)更適合潛油螺桿泵采油實(shí)際應(yīng)用工況的，能更科學(xué)、更準(zhǔn)確測(cè)量含砂料漿中橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有測(cè)試裝置的不足，為了解決砂粒沉積和流量、流速穩(wěn)定性差的問題，為測(cè)試和評(píng)價(jià)含砂料漿中橡膠磨粒磨損性能提供新型測(cè)試裝置及方法。
[0005]技術(shù)方案:
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)施的:
一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置，主要包括底座，其特征在于:砂泵電機(jī)與砂泵固定在底座上，砂泵電機(jī)通過聯(lián)軸器連接砂泵，砂泵通過排出管與壓力調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)連接，排出管尾端設(shè)有尾流口，排出管通過尾流口伸入儲(chǔ)液槽上部，儲(chǔ)液槽底部通過吸入管與砂泵相連，儲(chǔ)液槽通過支撐架固定在底座上；儲(chǔ)液槽內(nèi)放置有試件加載裝置桿和鍍鉻鋼輪，試件加載裝置桿與鍍鉻鋼輪留有間隙；加載電機(jī)通過導(dǎo)軌、絲杠與試件加載裝置桿相連，橡膠試件放置在試件加載裝置桿上的卡槽內(nèi)；鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過聯(lián)接軸承與鍍鉻鋼輪相連，排出管的尾流口伸入鍍鉻鋼輪與加載裝置桿試件卡槽上方，并留有間隙。
[0006]所述試件加載裝置桿上試件加載卡槽中心點(diǎn)與鍍鉻鋼輪圓心點(diǎn)在同一水平線上。[0007]所述鍍鉻鋼輪表面裝有翼片。
[0008]所述鍍鉻鋼輪圓周表面為凹形槽，凹形槽內(nèi)寬大于尾流口寬和試件加載裝置桿桿寬。
[0009]所述鍍鉻鋼輪為鍍鉻45#鋼輪。
[0010]所述導(dǎo)軌為四根。
[0011]一種如上所述含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于:該方法步驟如下:
(1)首先在儲(chǔ)液槽內(nèi)加入含砂料漿；
(2)將橡膠試件放置在試件加載裝置桿上的卡槽內(nèi)；
(3)打開壓力調(diào)節(jié)閥，開啟砂泵電機(jī)，使砂泵運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察流量計(jì)，建立一個(gè)含砂料漿在儲(chǔ)液槽、吸入管、砂泵、壓力調(diào)節(jié)閥、排出管、尾流口，再到儲(chǔ)液罐的循環(huán)系統(tǒng)；
(4)調(diào)節(jié)壓力閥，觀察流量計(jì)直到達(dá)到測(cè)試要求所需流速；
(5 )開啟加載電機(jī)，使試件加載裝置桿上卡槽內(nèi)試驗(yàn)試件逐漸與鍍鉻鋼輪接觸，并逐漸達(dá)到試驗(yàn)要求加載壓力；
(6)設(shè)定鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，開啟鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)，開始計(jì)時(shí)；
(7)當(dāng)達(dá)到測(cè)試所設(shè)定的時(shí)間后，關(guān)閉鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)和加載電機(jī)，松開試件加載裝置桿和鍍鉻鋼輪；
(8)關(guān)閉電機(jī)砂泵，取出試驗(yàn)試件，清洗去除試件表面的雜質(zhì)，進(jìn)行干燥后稱量試樣的質(zhì)量以及測(cè)量試件硬度，觀察表面形貌。
[0012]優(yōu)點(diǎn)和效果:
本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于操作，安全可靠。與現(xiàn)有裝置相比，本裝置克服了測(cè)試中砂粒沉積、含砂濃度不均問題，并能根據(jù)需要調(diào)整含砂料漿的流量和流速，解決了以往測(cè)試中穩(wěn)定性較差，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性較低的問題。本發(fā)明裝置更符合潛油螺桿泵采油實(shí)際應(yīng)用工況環(huán)境，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確度高。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為鍍鉻鋼輪結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2側(cè)視圖；
圖4為試件加載裝置桿結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為尾流口裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖標(biāo)記說明:
砂泵電機(jī)1、聯(lián)軸器2、砂泵3、排出管4、壓力調(diào)節(jié)閥5、流量計(jì)6、吸入管7、鍍鉻鋼輪8、聯(lián)接軸承9、鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10、尾流口 11、橡膠試件12、螺栓13、試件加載裝置桿14、絲杠
15、導(dǎo)軌16、加載電機(jī)17、儲(chǔ)液槽18、支撐架19、底座20、凹形槽21。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明:
本發(fā)明提供一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置，如圖1-圖5中所示:該裝置包括砂泵電機(jī)1、聯(lián)軸器2、砂泵3、排出管4、壓力調(diào)節(jié)閥5、流量計(jì)6、吸入管7、鍍鉻鋼輪8、聯(lián)接軸承9、鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10、尾流口 11、橡膠試件12、螺栓13、試件加載裝置桿14、絲杠15、導(dǎo)軌16、加載電機(jī)17、儲(chǔ)液槽18、支撐架19、底座20、凹形槽21。砂泵電機(jī)I與砂泵3固定在底座20上，砂泵電機(jī)I通過聯(lián)軸器2連接砂泵3，砂泵3通過排出管4與壓力調(diào)節(jié)閥5和流量計(jì)6相連，排出管4尾端設(shè)有尾流口 11，排出管4通過尾流口 11伸入儲(chǔ)液槽18上部，儲(chǔ)液槽18底部通過吸入管7與砂泵3相連，儲(chǔ)液槽18通過支撐架19固定在底座20上；儲(chǔ)液槽18內(nèi)放置有試件加載裝置桿14和鍍鉻鋼輪8，試件加載裝置桿14與鍍鉻鋼輪8留有一定間隙，這樣設(shè)置是因?yàn)榧虞d裝置桿14與鍍鉻鋼輪8之間要有一段行程，當(dāng)橡膠試件12放置在試件加載裝置桿14上的卡槽內(nèi)后，根據(jù)測(cè)試要求加載力，使橡膠試件12逐漸與鍍鉻鋼輪8貼近，進(jìn)而進(jìn)行測(cè)試；加載電機(jī)17通過導(dǎo)軌16、絲杠15與試件加載裝置桿14相連，橡膠試件12放置在試件加載裝置桿14上的卡槽內(nèi)；鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10通過聯(lián)接軸承9與鍍鉻鋼輪8相連，排出管4的尾流口 11伸入鍍鉻鋼輪8與加載裝置桿14試件卡槽上方，并留有間隙，這樣做的目的是使尾流口 11末端不與鍍鉻鋼輪8、加載裝置桿14和橡膠試件12接觸，以防止不必要的摩擦。
[0016]所述試件加載裝置桿14上試件加載卡槽中心點(diǎn)與鍍鉻鋼輪8圓心點(diǎn)在同一水平線上。
[0017]所述鍍鉻鋼輪8表面裝有翼片，起到攪拌機(jī)的作用，防止砂粒過渡沉積。
[0018]所述鍍鉻鋼輪8圓周表面為凹形槽21，凹形槽21內(nèi)寬大于尾流口 11寬和試件加載裝置桿14寬。
[0019]所述導(dǎo)軌16可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，采用四根導(dǎo)軌時(shí)穩(wěn)定性較好。
[0020]所述鍍鉻鋼輪8采用45#鋼時(shí)耐磨性較好。
[0021]一種如上所述含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置的測(cè)試方法，該方法步驟如下:
(O首先在儲(chǔ)液槽18內(nèi)加入含砂料漿；
(2)將橡膠試件12放置在試件加載裝置桿14上的卡槽內(nèi)；
(3)打開壓力調(diào)節(jié)閥5，開啟砂泵電機(jī)1，使砂泵3運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察流量計(jì)6，建立一個(gè)含砂料漿在儲(chǔ)液槽18、吸入管7、砂泵3、壓力調(diào)節(jié)閥5、排出管(4)、尾流口(11)，再到儲(chǔ)液罐18的循環(huán)系統(tǒng)；
(4)調(diào)節(jié)壓力閥5，觀察流量計(jì)6直到達(dá)到測(cè)試要求所需流速；
(5)開啟加載電機(jī)17，使試件加載裝置桿14上卡槽內(nèi)試驗(yàn)試件12逐漸與鍍鉻45#鋼輪8接觸，并逐漸達(dá)到試驗(yàn)要求加載壓力；
(6)設(shè)定鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10轉(zhuǎn)速，開啟鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，開始計(jì)時(shí)；
(7)當(dāng)達(dá)到測(cè)試所設(shè)定的時(shí)間后，關(guān)閉鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10和加載電機(jī)17，松開試件加載裝置桿14和鍍鉻鋼輪8 ；
(8)關(guān)閉電機(jī)砂泵1，取出試驗(yàn)試件12，去除表面的雜質(zhì)，然后稱量試樣的質(zhì)量，觀察表明形貌，并進(jìn)行試驗(yàn)要求的其它方面測(cè)量。
[0022]實(shí)施例1:
用上述含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試，在室溫條件下，選取試驗(yàn)件為丁腈橡膠(尺寸為40mm*25mm*5mm,成分為:丁腈-26,硫磺,氧化鋅,硬脂酸，高耐磨炭黑，防老劑，促進(jìn)劑和石蠟等)利用上述含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試，具體操作步驟如下:
(O首先在儲(chǔ)液槽18內(nèi)加入含砂料漿；(2)將試驗(yàn)試件12放置在試件加載裝置桿14上的卡槽內(nèi)；
(3)打開壓力調(diào)節(jié)閥5，開啟砂泵電機(jī)1，使砂泵3運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察流量計(jì)6，建立一個(gè)含砂料漿在儲(chǔ)液槽18、吸入管7、砂泵3、壓力調(diào)節(jié)閥5、排出管4、尾流口 11，再到儲(chǔ)液罐18的循環(huán)系統(tǒng)；
(4)調(diào)節(jié)壓力閥5，觀察流量計(jì)6直到達(dá)到測(cè)試要求所需流速；
(5)開啟加載電機(jī)17，使試件加載裝置14上卡槽內(nèi)試驗(yàn)試件12逐漸與鍍鉻45#鋼輪8接觸，并逐漸達(dá)到試驗(yàn)要求加載壓力；
(6)設(shè)定鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10轉(zhuǎn)速，開啟鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，開始計(jì)時(shí)；
(7)當(dāng)達(dá)到測(cè)試所設(shè)定的時(shí)間后，關(guān)閉鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)10和加載電機(jī)17，松開試件加載裝置桿14和鍍鉻鋼輪8 ；
(8)關(guān)閉電機(jī)砂泵6，取出試驗(yàn)試件12，去除表面的雜質(zhì)，然后稱量試樣的質(zhì)量；
(9)測(cè)試結(jié)果處理:對(duì)比試驗(yàn)試件磨損前后的質(zhì)量和表面形貌，利用檢測(cè)顯微鏡觀察丁腈橡膠磨損后的磨痕表面形貌并進(jìn)行摩擦磨損機(jī)理分析。
[0023]本發(fā)明在測(cè)試中解決了含砂料漿中砂粒沉積和流量、流速穩(wěn)定性差的問題，含砂料漿在砂泵與壓力調(diào)節(jié)閥的作用下形成循環(huán)系統(tǒng)并根據(jù)測(cè)試要求可任意調(diào)節(jié)流量、流速設(shè)備操作簡(jiǎn)單實(shí)用，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高。
【權(quán)利要求】
1.一種含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置，主要包括底座(20)，其特征在于:砂泵電機(jī)(I)與砂泵(3)固定在底座(20 )上，砂泵電機(jī)(I)通過聯(lián)軸器(2 )連接砂泵(3 )，砂泵(3 )通過排出管(4)與壓力調(diào)節(jié)閥(5)和流量計(jì)(6)連接，排出管(4)尾端設(shè)有尾流口(11)，排出管(4 )通過尾流口( 11)伸入儲(chǔ)液槽(18 )上部，儲(chǔ)液槽(18 )底部通過吸入管(7 )與砂泵(3 )相連，儲(chǔ)液槽(18)通過支撐架(19)固定在底座(20)上；儲(chǔ)液槽(18)內(nèi)放置有試件加載裝置桿(14)和鍍鉻鋼輪(8)，試件加載裝置桿(14)與鍍鉻鋼輪(8)留有間隙；加載電機(jī)(17)通過導(dǎo)軌(16)、絲杠(15)與試件加載裝置桿(14)相連，橡膠試件(12)放置在試件加載裝置桿(14)上的卡槽內(nèi)；鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)通過聯(lián)接軸承(9)與鍍鉻鋼輪(8)相連，排出管(4)的尾流口(11)伸入鍍鉻鋼輪(8)與加載裝置桿(14)試件卡槽上方，并留有間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置，其特征在于:所述試件加載裝置桿(14)上試件加載卡槽中心點(diǎn)與鍍鉻鋼輪(8)圓心點(diǎn)在同一水平線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置，其特征在于:所述鍍鉻鋼輪(8)表面裝有翼片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置，其特征在于:所述鍍鉻鋼輪(8)圓周表面為凹形槽(21)，凹形槽(21)內(nèi)寬大于尾流口(11)寬和試件加載裝置桿(14)桿寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置，其特征在于:所述鍍鉻鋼輪(8)為鍍鉻45#鋼輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置，其特征在于:所述導(dǎo)軌(16)為四根。
7.—種如權(quán)利要求1所述含砂料漿橡膠磨粒磨損測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于:該方法步驟如下:(O首先在儲(chǔ)液槽(18)內(nèi)加入含砂料漿；(2)將橡膠試件(12)放置在試件加載裝置桿(14)上的卡槽內(nèi)；(3)打開壓力調(diào)節(jié)閥(5)，開啟砂泵電機(jī)(1)，使砂泵(3)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察流量計(jì)(6)，建立一個(gè)含砂料漿在儲(chǔ)液槽(18)、吸入管(7)、砂泵(3)、壓力調(diào)節(jié)閥(5)、排出管(4)、尾流口(II)，再到儲(chǔ)液罐(18)的循環(huán)系統(tǒng)；(4)調(diào)節(jié)壓力閥(5)，觀察流量計(jì)(6)直到達(dá)到測(cè)試要求所需流速；(5)開啟加載電機(jī)(17)，使試件加載裝置桿(14)上卡槽內(nèi)試驗(yàn)試件(12)逐漸與鍍鉻鋼輪(8)接觸，并逐漸達(dá)到試驗(yàn)要求加載壓力；(6 )設(shè)定鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10 )轉(zhuǎn)速，開啟鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10 )，開始計(jì)時(shí)；(7)當(dāng)達(dá)到測(cè)試所設(shè)定的時(shí)間后，關(guān)閉鋼輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)和加載電機(jī)(17)，松開試件加載裝置桿(14)和鍍鉻鋼輪(8)；(8)關(guān)閉電機(jī)砂泵(1)，取出試驗(yàn)試件(12)，清洗去除試件表面的雜質(zhì)，進(jìn)行干燥后稱量試樣的質(zhì)量以及測(cè)量試件硬度，觀察表面形貌。
【文檔編號(hào)】G01N3/56GK103454174SQ201310428554
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】王世杰, 王哲, 呂曉仁 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)