专利名称：磨耗试验装置及其方法
技术领域：
本发明涉及磨耗试验装置及方法，用于测量包括塑料、橡胶、金属和陶瓷的各种类型材料的摩擦磨损特性，特别是超高分子量聚乙烯的磨耗性能。更具体而言，本发明涉及砂浆磨耗试验装置及方法。
背景技术：
材料的耐磨性能评价是依据一定的试验方法在一定的试验条件下测定的。因此， 试验方法及仪器对材料的摩擦学性能测试的科学性以及如何体现材料摩擦学性能的系统性极为重要。我国评价塑料的耐磨性能标准有GB/T 3960-83 “塑料滑动摩擦磨损试验方法”，该标准适用于测定塑料及塑料基复合材料的滑动摩擦磨损性能；GB/T 5478-2008 “塑料滚动磨损试验方法”，该标准等同采用国际标准ISO 932 :1995“塑料——磨轮法耐磨损的测定”，标准规定了塑料滚动磨损试验的方法，适用于测定塑料板、片材试样滚动磨损性能； GB/T20026-2005 “橡胶和塑料软管内衬层耐磨性测定”，该标准规定了用一定量的砂砾通过软管来测定软管内衬层耐磨性的方法，该标准规定的方法适用于内径为20mm 50mm用于喷砂、喷丸以及类似操作的橡胶和塑料软管，可用于比较不同型号软管的耐磨性。由于超高分子量聚乙烯具有极高的耐腐蚀、高耐磨、自润滑、不粘结、质轻(其单位比重仅为钢材重量的八分之一)等综合性能，是输送水质流体、固体颗粒、粉体、浆体等介质管材和衬里板材的理想材料，已在电厂、矿山及河道清淤等方面得到广泛的应用，主要用于洗煤厂的煤浆输送、河道清淤等需要高耐磨材料的领域。在实际使用过程中，相比于上述耐磨性能检测方法，用砂浆磨耗最接近于实际使用状况，可直观反映材料的耐磨性能。因此，须建立砂浆磨耗试验方法和仪器。目前国内尚没有砂浆磨耗检测统一的标准，只有QB/ T 2668-2004 “超高分子量聚乙烯管材”附录B规定了砂浆磨损率试验方法，但该方法的设备设计中存在一些缺陷1.未加冷却水，没考虑搅拌过程中砂浆温度升高对超高分子量聚乙烯耐磨性的影响；2.因容器内无挡板设计，从而使试验磨损效率低，致使试验时间延长； 3.因其是单容器试验机，在做横向对比或平行试验时，试验数据偏差较大，数据的可信度降低。ISO 15527 2007 “塑料-聚乙烯(超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯)模塑片材-要求和试验方法”附录B “磨耗性能测定”也给出了一种砂浆磨耗测试方法，该方法较好的解决了 QB/T 2668-2004 “超高分子量聚乙烯管材”附录B中砂浆磨损率试验方法中的缺陷， 但IS015527 :2007没有对所用设备的细节进行描述，实际设备设计、制造及使用中存在磨耗量小、不同样品间难以平行对比等缺陷，还需进一步完善。申请号200910198478. 9发明专利“一种超高分、子量聚乙烯耐磨性能的测试方法”给出了一种该类材料的测试方法。该方法并未给出较合理的耐磨设备设计方案，并且六个试样在一个转桶内每个试样仅以一个圆孔固定在试样架上，在试样高速转动时，会造成试样的松动从而影响磨耗测试性能。

发明内容
本发明旨在提供一种磨耗试验装置及其试验方法，克服了现有技术效率低、数值偏差大、准确度不高的缺陷，可以较好地用于测试塑料、橡胶、金属和陶瓷的各种类型材料的摩擦磨损特性，特别是超高分子量聚乙烯的磨耗性能，可以较为准确地反映实际使用过程中材料的耐磨特性。为实现上述目的，本发明提出以下技术方案一种磨耗试验装置，其特征在于，包括电机5、传动系统、砂浆料筒1、转动轴8和外壳2。传动系统由主传动轮6、从传动轮7和连接件组成，主传动轮6固定于电机5的输出轴9端，从传动轮7位于电机5的一侧与主传动轮6在同一平面内。转动轴8通过轴承12 固定在外壳2上，其一端连接传动系统的从传动轮7，另一端伸入固定在外壳2上的砂浆料筒1内部。电机5通过传动系统带动转动轴8作同步转动。从传动轮7分成两排对称排列。从传动轮7的数量为4 10，优选6 8连接件为皮带或齿轮和链条。砂浆料筒1包括筒体22、挡板18、进水管3、回水管4、冷却夹套20和测温装置19， 冷却夹套20置于筒体22外侧，进水管3位于砂浆料筒1的一侧下方，回水管4位于砂浆料筒1的另一侧上方，挡板18均勻设置在筒体22内壁，测温装置19位于砂浆料筒1的底部。挡板18形状为三角形或直板形或斜角形或直角形或圆弧形。挡板18数量为2 12，优选4 8。磨耗试验装置的试验方法，包括步骤(1)将试样15固定在磨耗试验装置的转动轴8上，砂浆料筒1内装有石英砂及水混合成的研磨砂浆；(2)启动电机5，进行磨耗试验， 砂浆温度过高时，加水冷却；C3)将试验后的试样15取出，擦洗、烘干后称重，分别计算各个试样的磨耗率，取平均值。试样形状为矩形，其通过固定孔23和定位孔M固定于磨耗试验装置的转动轴8 上。与现有技术相比，本发明的有益效果在于1、本发明设有多个挡板数量及形式，使得试样具有较大的磨耗量，磨耗试验效率高，耗时少；2、砂浆料筒上冷却夹套的设置有效避免了砂浆温度升高对测定材料耐磨性的影响；3、本发明装置能够在相同试验条件下同时进行多个试片的试验，减少因条件变化试验的系统误差，试验数据偏差小，准确度高；4、试样固定牢固，避免了因试样松动而影响试验数据的准确性。


图1是本发明磨耗试验装置的外形图；图2是本发明磨耗试验装置中电机、传动系统及砂浆料筒的结构示意图；图3是本发明磨耗试验装置中传动系统的结构示意图；图4 是本发明磨耗试验装置中转动轴的结构示意图；图5是本发明磨耗试验装置中砂浆料筒的结构示意图；图6是本发明磨耗试验装置中挡板的不同形状；图7是本发明磨耗试验装置的试验方法中试验的示意图。图中，1-砂浆料筒，2-外壳，3-进水管，4-出水管，5-电机，6_主传动轮，7_从传动轮，8-转动轴，9-电机输出轴，10-三角皮带，11-固定件，12-轴承，13-紧固手轮，14-卡套销钉，15-试样，16-轴承防护，17-轴承座，18-挡板，19-测温装置，20-冷却夹套，21-卡套卡槽，22-筒体内壁，23-固定孔，24-定位孔。
具体实施例方式下面，结合附图对本发明进行说明。参见图1-图6，磨耗试验装置包括电机5、传动系统、砂浆料筒1、转动轴8和外壳 2。传动系统由主传动轮6、从传动轮7和连接件组成，主传动轮6固定于电机的输出轴9端， 从传动轮7位于电机5的一侧与主传动轮6在同一平面内。主传动轮6与从传动轮7之间通过连接件传动。电机5通过传动系统带动转动轴8作同步转动。从传动轮7分成两排对称排列，数量为4 10。连接件为皮带或齿轮和链条。转动轴8通过轴承12固定在外壳2 上，其一端连接传动系统的从传动轮7，另一端伸入固定在外壳2上的砂浆料筒1内部。转动轴8安装在轴承座17内，轴承座17通过固定件11固定在外壳2上。转动轴8可以通过轴承座17沿外壳2平面水平移动来改变间距。通过调节转动轴8间距可以改变三角皮带 10的松紧。轴承座17内设置上下两个轴承12，确保转动轴8的转动平稳，并在下部轴承12 的外侧设置轴承防护16。轴承12可以选用向心球轴承，轴承防护16可以选用橡胶双面唇封。电机5可以选用三相异步电动机，通过固定件固定在外壳2上，可以加装变频器来改变电机5的输出转速。砂浆料筒1包括筒体22、挡板18、进水管3、回水管4、冷却夹套20和测温装置19，冷却夹套20置于筒体22外侧，进水管3位于砂浆料筒1的一侧下方，回水管 4位于砂浆料筒1的另一侧上方，挡板18均勻设置在筒体22内壁，测温装置19位于砂浆料筒1的底部。挡板形状为三角形或直板形或斜角形或直角形或圆弧形，数量为2 12。砂浆料筒通过卡套销钉14连接在轴承座17上，可以加装紧固挡圈防止砂浆料筒1在试验过程中松动。利用本发明的磨耗试验装置进行的试验过程如下将一定粒度的砂浆放到砂浆料筒ι中，将试样15用固定件通过其上的固定孔23固定在转动轴8上，并用定位销穿过定位孔M，确保试样15与转动轴8不发生相对转动。启动电机5，通过传动系统带动转动轴8 作同步转动。砂浆料筒1固定于外壳2上，转动轴8带动固定于其上的试样15在砂浆内高速转动。观察测温装置19，砂浆温度过高时，通过进水管3往冷却夹套20中加水冷却。实施例1 以超高分子量聚乙烯材料为试样，选择三个不同品级的超高分子量聚乙烯材料做成六个试样，序号为1#-1, l#-2, 2#-1, 2#-2, 3#-1, 3#-20参见图1_图6所示的磨耗试验装置，砂浆料筒1数量为6个，挡板18形状为图6中6-1所示的三角形，数量为4 条。搅拌转速为1400r/min，石英砂规格为20 40目，石英砂与水的质量比为3 2，磨耗试验时间3小时，在冷却夹套20中通冷却水，砂浆温度控制在23°C以下，试验数据见表1
权利要求
1.一种磨耗试验装置，其特征在于，包括电机(5)、传动系统、砂浆料筒(1)、转动轴(8) 和支架⑵；所述传动系统由主传动轮(6)、从传动轮(7)和连接件组成，主传动轮(6)固定于电机 (5)的输出轴(9)端，从传动轮(7)位于电机(5)的一侧与主传动轮(6)在同一平面内；所述转动轴(8)通过轴承(1 固定在支架( 上，其一端连接传动系统的从传动轮 (7)，另一端伸入固定在支架(2)上的砂浆料筒O)内部； 电机(5)通过传动系统带动转动轴(8)作同步转动。
2.根据权利要求1所述的磨耗试验装置，其特征在于，所述从传动轮(7)分成两排对称排列。
3.根据权利要求2所述的磨耗试验装置，其特征在于，所述从传动轮(7)的数量为4 10。
4.根据权利要求1或2所述的磨耗试验装置，其特征在于，所述连接件为皮带或齿轮和链条。
5.根据权利要求1所述的磨耗试验装置，其特征在于，所述砂浆料筒(1)包括筒体 (22)、挡板(18)、进水管(3)、回水管(4)、冷却夹套(20)和测温装置(19)，冷却夹套(20) 置于筒体02)外侧，进水管(3)位于砂浆料筒(1)的一侧下方，回水管(4)位于砂浆料筒 (1)的另一侧上方，挡板(18)均勻设置在筒体02)内壁，测温装置(19)位于砂浆料筒(1) 的底部。
6.根据权利要求5所述的磨耗试验装置，其特征在于，所述挡板(18)形状为三角形或直板形或斜角形或直角形或圆弧形。
7.根据权利要求5或6所述的磨耗试验装置，其特征在于，所述挡板(18)数量为2 12。
8.根据权利要求1所述的磨耗试验装置的试验方法，其特征在于，包括步骤(1)将试样(1 固定在磨耗试验装置的转动轴(8)上，砂浆料筒(1)内装有石英砂及水混合成的研磨砂浆；(2)启动电机(5)，进行磨耗试验，砂浆温度过高时，加水冷却；(3)将试验后的试样(1 取出，擦洗、烘干后称重，分别计算各个试样的磨耗率，取平均值。
9.根据权利要求8所述的磨耗试验装置的试验方法，其特征在于，所述试样(1 形状为矩形，其通过固定孔和定位孔04)固定于磨耗试验装置的转动轴(8)上。
全文摘要
本发明涉及磨耗试验装置及方法，尤其砂浆磨耗试验装置及方法。该磨耗试验装置电机、传动系统、砂浆料筒、转动轴和支架。传动系统由主传动轮、从传动轮和连接件组成，主传动轮固定于电机的输出轴端，从传动轮位于电机的一侧与主传动轮在同一平面内。转动轴通过轴承固定在外壳上，其一端连接传动系统的从传动轮，另一端伸入固定在外壳上的砂浆料筒内部。电机通过传动系统带动转动轴作同步转动。该试验方法包括步骤将试样固定在转动轴上，砂浆料筒内装有石英砂及水混合成的研磨砂浆；启动电机，进行磨耗试验，砂浆温度过高时，加水冷却；将试验后的试样取出，计算试样的磨耗率。本发明试验效率高，耗时少，试验数据偏差小，准确度高。
文档编号G01N3/02GK102374957SQ20101026131
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者孔祥森, 孙建平, 李淼, 王秀丽, 谢建玲 申请人:中国石油化工股份有限公司