胶体表面粘性测定仪设计

胶体表面的粘性测定仪的设计
【摘要】国内胶体表面的粘性测定仪很少，在这里将测定仪的机械部分设计出，通过电机把动力传给拉杆，拉杆连接拉力传感器，把橡胶之间的拉力通过传感器技术转换为可读数字，以确定橡胶的粘性参数。

【关键词】粘性；测定仪；拉力传感器
0 引言
橡胶工业在中国的迅速发展，使它的使用范围不断地扩大，尤其是汽车行业，如汽车轮胎的生产，需要大量的橡胶，而橡胶粘性指标，直接决定着汽车轮胎的使用寿命。

在一些特殊的领域，橡胶的用途非常的重要。

在我们的日常生活中起着不可替代的作用。

橡胶的各种技术研究已经成为非常棘手的课题。

橡胶表面粘性测定仪，为轮胎的发展提供了一个坚实的基础。

经过试验证明胶体表面的粘性测定仪的使用大大地提高了国内轮胎的生产质量。

橡胶表面粘性测定仪体积小，性能稳定，操作移动简便。

测定仪是机电一体化的巧妙组合。

胶体表面的粘性测定仪能准确的测量出橡胶表面相互的粘性值。

1 测定仪机械部分的设计
1.1 传动方案的选择
传动方案1的选择：采用一般的设计思想，通过通用电机及变速器把电机的转速控制在一定范围内，电动机的动力通过减速器传给带轮，在皮带传动下，把动力传给上下运动的螺杆。

这样就可以实
现粘性测定了。

传动方案2的选择：选用国外进口的先进电机，它可以提供准确的传动比，而且它的体积非常的小，占用的空间很小，是设计各种仪器的特殊优点。

这种电机不但有体积小的优越性。

而且输出功率、扭矩较大，振动小。

振动越小它的测量精度也就越准确，误差也就越小。

下面绘出传动装置
这里选用传动方案2，因为传动方案1这种设计方案，其本身的体积和传动路线很长，在传动的过程当中，很容易造成运动行程的不准确，这样的设计对测量仪器来说是致命的错误，所以这样的设备将逐步被方案2所取代。

所以在这里选用新的传动方案2。

1.2 减速电机的选择
减速电机的功率可以选用48w或是选用72w.在这里选用功率为72w 减速电机，dc24v，恒扭矩为3n.m.最高转速为100r/min，选用日本的东方电机有限公司生产的csk264bp-sg18类型的减速电机。

这种电机是一种可以自己带有变速的功能的一种减速电机，传动比很精确。

1.3 带传动的设计与选用
选用20l 050 af同步带传动，中心孔需要另外的加工，通过设计计算其参数分别为：
pc=kap=1.2×72=86.4w，根据pc=86.4w和最高转速n1=100r/min 查机械传动装置设计手册[2]表10-18得.应选用l型，pb=9.525mm，z1>zmin 有查表的z1=18，取z1=20，小带轮节径
d■=■=■=60.669mm
大带轮齿数：z■=iz■=1*20=20
带速：
压下的速度是：v=2m/s
n=■=■=10.61mm/r
剥离的速度是：v=3m/s
n=■=■≈15.92mm/r
初定中心距，按要求取a0=240mm；选用带长及齿数：
lpo=610.201mm选用lp=601.60mm，理论中心距，采用可调中心距，a=240.301mm；小带轮的齿数zn=10基本的额定功率：po=0.48824kw，带宽bs=13.212mm，选取标准带宽bs=12.7mm，代号050；作用与轴上的力：fr=172.8n。

带轮的结构和工作图按表10-44选用双边挡圈bf=14.0mm ，按表10-46取挡圈厚度t=1.5mm，按表10-45小带轮外径d01=59.88mm，选用直边齿廓，按表10-43确定齿数。

1.4 接近开关的选择
它具有行程，限位等功能。

由于定位精度较高。

操作的频率不是很高，寿命要求很长，耐冲击振动，耐潮及体积要求较小等特点，在这里选用接近开关。

这里设计选用的接近开关是lj2系列，选用lj2-15/213。

1.5 螺栓组的设计
1.5.1 螺栓组的结构设计
1）采用螺栓组的结构，螺栓数为z=4，对称布置。

2）螺栓受力分析
（1）在总的载荷f的作用下，螺栓承受轴向拉力，轴向拉力水平向下。

这些水平向下的力不但包括电机的重力，而且还有同步带的在工作的过程当中的拉力，电机的重量大约是0.75kg，同步带的最大有效拉力是1200n。

这样螺栓的轴向拉力是f=0.75×9.8+1200=1207.35n。

（2）在轴向力的f的作用下，上面的4个螺栓所受到的力是一样的，
fa=■=■=301.83n
（3）螺栓所需要的预紧力
f■≥■■+■f=■0+0.8×1207.35
=241.46n
（4）确定螺栓的直径.选材料为q235，性能等级为4.6级的螺栓.查表的，材料曲服极限为240mpa。

有表5-10查得安全系数 s=1.5，故螺栓材料的许用应力
σ=■=■=160mpa
d■≥■=■
选用螺纹公称直径为d=6mm的螺纹。

1.5.2 螺栓的校核
1）连接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止接合面压死。

σ■=■zf■-■f■+■
=■×（4×301.83）-（0.8×378.6）
=7.535mpa
查表得
σ■=0.5σ■=0.5×250mpa
=125mpa≥7.535mpa
所以联结接合面下端不会压死。

2）联结接合面上端应保持一定的残余预紧力，以防止电机座移动，即σ■>0参考式为：
σ■=■zf■-■f■-■=0.23mpa
故结合面上端不会产生间隙.
3）核螺栓所需的预紧力是否合适
对碳素钢螺栓，要求
f■≤0.6σ■a■已知σ■=240mpa，a■=■×4.917■
=18.978mm■
取预紧力下限即
f■=0.6σ■a■=0.6×240×18.978=2732.83n
要求预紧力f■=2732.83n小于上值，所以可以满足要求。

1.6 联轴器的选择
套筒联轴器的材料选用45号钢。

主要尺寸关系，d1=（1.5～2）d；l=（2.8～4）d；大时取小值。

在这里选用φ6×φ6的联轴器。

1.7 传感器的选择
选用sm-50n型号的传感器，它可以在受控的情况下直线式装配，
符合而且载荷量也达到要求。

2 测定仪的工作实现
电机作为动力源把动力通过同步带传给螺杆，使螺杆端部压轮架上的压轮（压轮上裹有橡胶）在砝码的重力作用下与下面的胶片或者是帘布相粘结，而后按下上升按钮。

拉杆作上升运动，拉杆上的拉力传感器在拉力的作用下发生变形，拉力经过换算通过仪表显示粘度值。

3 结束语
3.1 通过测量橡胶表面的粘性，可以有效，方便的确定橡胶的其他参数。

橡胶的使用寿命提高。

并为橡胶的进一步新的研究提供了依据。

3.2 测定仪的体积较小，操作方便，便于维修，性价比高。

3.3 希望能进一步更加精确的实现各个部分的运动，做到更加精确的测量胶体表面的粘性。

【参考文献】
[1]黄继昌，许巧鱼，张海贵，郭继忠，傅润何，编著.传感器工作原理及应用实例[m].北京：人民邮电出版社，1998，12.
[2]叶元烈，主编.机械传动装置设计手册[m].河南：河南科学技术出版社，1997，2.
[3]东北大学机械零件设计手册编写组，编.机械零件设计手册（上、下）[m].3版.北京：冶金工业出版社，1994，5.
[4]秦曾煌.电工学[m].北京：高等教育出版社，1997.
[5]章日晋，等，编.机械零件的结构设计[m].北京：机械工业出版社，1988.
[6]张琳娜，主编.精度设计与质量控制基础[m].北京：中国计量出版社，1997，2.
[责任编辑：王迎迎]。