[发明专利]一种橡胶衬套扭转刚度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种橡胶衬套扭转刚度测量装置，用于测量橡胶衬套样件的扭转刚度，橡胶衬套样件结构包括空相、实相、环形轴肩、圆柱侧面和中心孔，实相为内嵌金属片的橡胶材料，且与空相呈十字交叉分布，中心孔为衬套中心金属材料上的圆柱孔，环形轴肩和圆柱侧面均由橡胶材料组成，其特征在于：所述测量装置包括样件固定装置、样件驱动装置、方向调节机构和试验台连接装置；所述试验台连接装置包括固定杆和施力杆，分别与试验台固定端和运动端相连；所述样件固定装置通过试验台连接装置固定杆与试验台固定端相连，保证试验过程中样件圆柱侧面始终保持不动；所述样件驱动装置与样件中心孔相连，驱动样件中心孔处发生转动；所述方向调节机构将样件驱动装置的圆周运动转换成直线运动，保证试验过程中试验台连接装置的固定杆和施力杆轴线始终保持在同一直线上；试验台运动端施加的力通过方向调节机构和样件驱动装置，转换成转矩作用在样件中心孔上使其发生转动，根据试验台运动端的载荷、位移和样件中心孔轴线到试验台连接装置施力杆轴线之间的距离计算得到橡胶衬套样件的扭转刚度。

2.根据权利要求1所述的一种橡胶衬套扭转刚度测量装置，其特征在于：所述橡胶衬套样件中心孔具有沿半径方向对称分布的矩形凹槽。

3.根据权利要求2所述的一种橡胶衬套扭转刚度测量装置，其特征在于：所述试验台为材料拉伸试验台；试验台固定端和运动端轴线在同一直线上。

4.根据权利要求3所述的一种橡胶衬套扭转刚度测量装置，其特征在于：所述试验台连接装置的固定杆和施力杆均为一端具有螺纹的螺纹端、另一端具有便于夹紧的相对平面凹槽的圆柱体的夹紧端；所述固定杆夹紧端与试验台上的固定端相连，螺纹端与样件固定装置相连，使橡胶衬套样件的圆柱侧面在试验过程中始终保持固定不动；施力杆夹紧端与拉伸试验台上的运动端相连，随试验台运动端一起做直线运动，螺纹端与方向调节机构相连。

5.根据权利要求4所述的一种橡胶衬套扭转刚度测量装置，其特征在于：所述样件固定装置结构包括固定环和固定臂；固定环为侧面具有矩形凹槽的圆柱环，其内表面与橡胶衬套样件圆柱侧面采用过盈配合的方式固定在一起，并利用样件的环形轴肩实现轴向定位；固定臂为L型结构，一端焊接在固定环的矩形凹槽中，与固定环相连，另一端具有螺纹孔，并通过螺纹连接与试验台连接装置固定杆螺纹端相连。

6.根据权利要求5所述的一种橡胶衬套扭转刚度测量装置，其特征在于：所述样件驱动装置结构包括芯轴、键、连接臂、一号连接螺栓和连接杆；所述的芯轴为两端具有平台、平台上有通孔的轴件，且中部具有垂直于芯轴轴线的、与所述的键匹配的通孔；所述的键与上述通孔采用过盈配合的方式装配在一起，放置在橡胶衬套样件中心孔中，键放置在中心孔矩形凹槽中，键侧面与矩形凹槽侧面相互作用，驱动橡胶衬套样件内部随芯轴转动；连接臂为由两条侧臂和一条中间臂组成的一体式槽型结构，两条侧臂与中间臂成直角且分布在中间臂同一侧，侧壁端部为叉形结构且具有通孔，并通过一号连接螺栓与芯轴两端平台连接，中间臂具有螺纹孔，与连接杆端部的螺纹配合安装，并通过连接杆与方向调节机构相连。

7.根据权利要求6所述的一种橡胶衬套扭转刚度测量装置，其特征在于：所述方向调节机构包括关节轴承、U型槽和二号连接螺栓；关节轴承通过二号连接螺栓支撑在U型槽上，将样件驱动装置连接杆的圆弧运动转换成直线运动，并传递给U型槽和试验台连接装置施力杆。

8.一种如权利要求6的橡胶衬套扭转刚度测量装置的测量方法，其特征在于：其方法步骤包括：

（1）根据橡胶衬套样件规格制作样件固定装置，包括固定环与固定臂，固定环与样件表面采用过盈配合，固定环截面高度高于样件环形轴肩，固定臂焊接在固定环的矩形凹槽中；将样件固定在固定环内；

（2）在橡胶衬套样件中心孔上开一对对称分布的矩形凹槽，并选择匹配的键和芯轴；将键和芯轴组装好，放入样件中心孔和其矩形凹槽中；

（3）准备合适的连接臂和连接杆，通过螺栓连接组装样件驱动装置；准备合适的方向调节机构和试验台连接装置，并组装得到完整的橡胶衬套扭转刚度测量装置；

（4）检查试验台设置，准备开始试验；设置拉伸试验台拉伸载荷和拉伸速度参数，记录试验台运动端的载荷数值F，读取试验台运动端位移S，并换算得到橡胶衬套样件中心孔的转动角度θ；

（5）测量拉伸试验台固定端与运动端所在直线，即固定杆和施力杆所在直线，与样件中心孔轴线之间的距离L，样件扭转刚度K=FL/θ；

（6）改变载荷数值F，重复步骤（4）~（5），得到对应的扭转刚度K，绘制扭转刚度曲线；

（7）卸载橡胶衬套扭转刚度测量装置，试验结束。