一种轮胎橡胶复合材料制样器及用其制取的疲劳试样的制作方法

1.本实用新型涉及轮胎橡胶复合材料疲劳破坏性能研究领域，具体涉及一种轮胎橡胶复合材料制样器及用其制取的疲劳试样。


背景技术：

2.目前轮胎主要由橡胶及骨架材料组成，而骨架材料的端点及层间是由橡胶与骨架材料相互渗透而成的橡胶复合材料。因骨架材料的各向异性、骨架材料与橡胶刚性匹配不佳等原因，在轮胎周而复始的转动下，橡胶复合材料受周期性载荷作用易产生疲劳断裂，进而引发骨架材料的端点及层间破坏，最终危及乘车人员的安全。
3.骨架材料的端点及层间破坏是轮胎最主要的破坏形式，为预测橡胶复合材料疲劳断裂引发的轮胎破坏，研究人员或开展成品胎的耐久试验，或开展纯橡胶试件的断裂试验。但是，成品胎试验测试周期长、价格高，不利于大范围应用；纯橡胶试验准确度低，无法表征橡胶与骨架材料的相互作用。为快速、有效、省时省力地预测骨架材料端点及层间疲劳断裂引发的轮胎破坏，亟需制备轮胎橡胶复合材料的疲劳试样，以期基于此开展轮胎橡胶复合材料疲劳试验。
4.但是橡胶粘性大、易附着，骨架材料刚性大、难切割，试样制备时采用人工手动裁切制样的方法难以保证试样尺寸的准确性，且制样劳动强度大、效率低。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种轮胎橡胶复合材料制样器及用其制取的疲劳试样。
6.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
7.本实用新型提供了一种轮胎橡胶复合材料制样器及用其制取的疲劳试样，包括无底空心壳体、设置在所述壳体上的握把、设置在所述握把上的开关以及设置在所述壳体内部的固定板、设置在所述固定板下侧且与固定板平行的支撑板、与所述开关相连的电动气缸。所述支撑板上设置有与所述电动气缸外径相同的孔洞，所述电动气缸穿过所述孔洞固定在所述固定板上，所述电动气缸的活塞杆端部可拆卸的固定有刀槽板。所述刀槽板上设置有可移动的上刀片单元，所述刀槽板上设置有位置固定的下刀片单元、左刀片单元和右刀片单元，所述上刀片单元、下刀片单元、左刀片单元、右刀片单元相互垂直。
8.进一步，所述壳体底部的一侧设置有按压底座，另一侧设置有固定底座。
9.进一步，所述固定底座包括底面与所述按压底座底面平行的按压部、与所述按压部垂直的定位部，所述固定底座为“倒l型”结构。
10.进一步，所述定位部上设置有安装槽，所述安装槽内设置有电动切割单元。
11.进一步，所述电动切割单元包括切割开关、电机、主动轮、齿条、切割刀片、弹簧。
12.进一步，所述上刀片单元包括带有若干滑块的第一刀槽、设置在所述第一刀槽上的锁定结构、可拆卸的固定在所述第一刀槽内的第一刀片、若干设置在所述刀槽板上与所
述滑块相配的滑道。
13.进一步，所述锁定结构包括固定螺栓、设置在所述第一刀槽内的立方体空腔及设置在所述空腔内的平面形状为直角梯形的楔块、可滑动的设置在所述楔块斜边上的顶块、固定在所述顶块上的固定杆；所述空腔的侧壁上设置有右旋螺孔，所述楔块上设置有左旋螺孔，所述固定螺栓穿过所述右旋螺孔旋入所述左旋螺孔；所述空腔的顶部设置有贯穿孔，所述固定杆从所述贯穿孔伸出。
14.进一步，所述下刀片单元、左刀片单元、右刀片单元均包括第二刀槽、第二刀片。
15.进一步，所述刀槽板上设置有刻度尺、一组刺针。
16.一种轮胎橡胶复合材料疲劳试样，包括橡胶、设置在所述橡胶内的第一骨架材料帘线、第二骨架材料帘线，所述第一、第二骨架材料帘线的排列角度相同、方向相反。
17.本实用新型所达到的有益效果为：
18.一、试样取材于轮胎半部件生产线，试样所表征的材料性能与成品胎中骨架材料端点及层间所表征的材料性能一致，且试样成本远小于成品胎成本，能够有效节约成本。
19.二、使用本发明所述制样器进行取样，能够快速切割骨架材料、降低劳动强度，还能避免橡胶粘连，保证试样尺寸要求。
20.三、本发明所述制样器既能按尺寸要求切割疲劳试样，还能预制疲劳裂口，一机两用，省时省力。
附图说明
21.图1为轮胎橡胶复合材料疲劳试样的示意图。
22.图2为本实用新型结构示意图。
23.图3为本实用新型刀槽板仰视图。
24.图4为试样裁切的过程示意图。
25.图5为试样预制裂口的过程示意图。
26.图6为上刀片单元侧视图。
27.图7为上刀片单元横截面图。
28.图8为图7中a-a剖面图。
29.图9为电动切割单元结构示意图。
30.图中，1、握把；2、壳体；3、固定板；4、电动气缸；5、支撑板；6、刀槽板；71、上刀片单元；711、第一刀槽；7111、滑块；7112、固定螺栓；7113、空腔；7114、楔块；7115、顶块；7116、固定杆；7117、右旋螺孔；7118、左旋螺孔；7119、贯穿孔；712、第一刀片；72、下刀片单元；73、左刀片单元；74、右刀片单元；75、刻度尺；8、固定底座；81、按压部；82、定位部；821、安装槽；9、按压底座；10、刺针；11、开关；12、电动切割单元；121、电机；122、主动轮；123、齿条；124、切割刀片；125、弹簧；126、切割开关；21、母材；22、骨架材料帘线；23、橡胶。
具体实施方式
31.为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
32.如图1～9所示，本实用新型提供了一种轮胎橡胶复合材料制样器，包括无底空心
壳体2、设置在所述壳体2上的握把1、设置在所述握把1上的开关11以及设置在所述壳体2内部的固定板3、设置在所述固定板3下侧且与固定板3平行的支撑板5、与所述开关11相连的电动气缸4。所述支撑板5上设置有与所述电动气缸4外径相同的孔洞，所述电动气缸4穿过所述孔洞固定在所述固定板3上，所述电动气缸4的活塞杆端部通过螺丝或螺栓可拆卸的固定有刀槽板6。
33.所述刀槽板6上设置有可移动的上刀片单元71，所述刀槽板6上还设置有位置固定的下刀片单元72、左刀片单元73和右刀片单元74，所述上刀片单元71、下刀片单元72、左刀片单元73、右刀片单元74相互垂直。所述上刀片单元71包括带有若干滑块7111的第一刀槽711、设置在所述第一刀槽711上的锁定结构、通过螺丝或螺栓可拆卸的固定在所述第一刀槽711内的第一刀片712、若干设置在所述刀槽板6上与所述滑块7111相配的滑道。所述上刀片单元71能够沿所述滑道在左刀片单元73和右刀片单元74之间上下滑动，并通过锁定结构进行固定。这样便可以调节与所述下刀片单元72之间的距离，以制备不同要求的试样。所述下刀片单元72、左刀片单元73、右刀片单元74均包括第二刀槽、第二刀片，所述第二刀槽固定在所述刀槽板6上，所述第二刀片通过螺丝或螺栓可拆卸的固定在所述第二刀槽内，所述第二刀槽、第二刀片的结构及连接方式参考第一刀槽711和第一刀片712的结构及连接方式。优选的，所述左刀片单元73的第二刀片与所述右刀片单元74的第二刀片之间的距离为20mm。
34.其中，所述锁定结构包括固定螺栓7112、设置在所述第一刀槽711内的立方体空腔7113及设置在所述空腔7113内的平面形状为直角梯形的楔块7114、可滑动的设置在所述楔块7114斜边上的顶块7115、固定在所述顶块7115上的固定杆7116。所述空腔7113的侧壁上设置有右旋螺孔7117，所述楔块7114上设置有左旋螺孔7118，所述固定螺栓7112穿过所述右旋螺孔7117旋入所述左旋螺孔7118。所述空腔7113的顶部设置有贯穿孔7119，所述固定杆7116从所述贯穿孔7119伸出。
35.使用时，首先将所述第一刀槽711调整到合适位置，然后旋紧固定螺栓7112。因为空腔7113侧壁上的螺孔与楔块7114上的螺孔螺纹相反，且楔块7114被夹在空腔7113内不可转动。因此，当旋转固定螺栓7112时，楔块7114就会被拉向空腔7113侧壁，顶块7115就会被顶起，固定杆7116紧紧顶在刀槽板6上，这样便达到了固定第一刀槽711的效果。
36.进一步，为了增加摩擦力，所述固定杆7116的顶部设置有若干凸起，所述刀槽板6上也设置有相配的带有若干凸起的摩擦区域。这样当固定杆7116被顶起时，固定杆7116就会与刀槽板6紧密贴合。
37.进一步，所述壳体2底部的一侧水平设置有按压底座9，另一侧设置有固定底座8。所述固定底座8包括底面与所述按压底座9底面平行的按压部81、与所述按压部81垂直的定位部82，所述固定底座8为“倒l型”结构。所述定位部82上设置有安装槽821，所述安装槽821内设置有电动切割单元12，所述电动切割单元12可用来预制疲劳裂口。所述电动切割单元12包括固定在所述握把1上的切割开关126、固定在所述安装槽821内并与所述切割开关126相连的电机121、固定在所述电机121输出轴端部的主动轮122、与所述主动轮122相互咬合的齿条123、固定在所述齿条123端部的切割刀片124、一端固定在所述齿条123端部另一端固定在所述安装槽821内的弹簧125。所述安装槽821底部设置有与所述齿条123相配的滑槽，所述齿条123可沿着所述滑槽滑动。
38.当需要预制疲劳裂口时，只需按下切割开关126，电机121旋转，齿条123带动切割刀片124从安装槽821内弹出，插入试样中，此时弹簧125被拉伸。松开切割开关126，电机121停止工作，齿条123就会在弹簧125的作用下缩回安装槽821。
39.进一步，所述刀槽板6上设置有刻度尺75、一组刺针10。其中，所述刻度尺75的零刻度线与下刀片单元72的端部延长线重合，所述刺针10设置在所述刀槽板6的中间位置，所述刺针10长度小于试样骨架材料的上覆橡胶的厚度。
40.一种轮胎橡胶复合材料疲劳试样，包括橡胶23、设置在所述橡胶23内的第一骨架材料帘线22、第二骨架材料帘线22，所述第一、第二骨架材料帘线的排列角度相同、方向相反。所述试样取自轮胎半部件裁断生产线并经过硫化处理，其中第一、第二骨架材料帘线22的排列角度与相对应的成品胎中骨架材料帘线22角度相似，骨架材料帘线22和橡胶23的规格均与相对应的成品胎规格一致。
41.优选地，所述试样厚度与相对应的成品胎中两层骨架材料所在的胶部件厚度一致，试样沿骨架材料帘线排布方向的宽度同二十根骨架材料帘线的间距一致、试样沿骨架材料帘线长度方向宽20mm。
42.具体的，本实用新型的工作流程为：
43.制取试样时，首先将两层事先按照成品胎骨架材料帘线排列角度裁断好的帘布上下贴合在一起作为试样制备的母材21，然后调整第一刀槽711的位置，保证上刀片单元71的第一刀片712和下刀片单元72的第二刀片之间的距离同母材21中二十根帘线的间距一致，之后旋紧固定螺栓7112固定第一刀槽711。
44.手持握把1将制样器按压底座9的底面按压在母材21上表面，避免切割母材21时骨架材料断裂引发试样翘曲；同时，将固定底座8的定位部82顶在母材21的端部，保证切割后的试样满足骨架材料的帘线角度要求。
45.随后，打开开关11，电动气缸4带动刀槽板6快速落下，刀槽板6上的四个刀片可裁切得到试样(如图1所示)；同时，刀槽板6上的刺针10扎入试样上的橡胶23内，电动气缸4在完成下落动作后快速上升，试样在刺针10的带动和刀片的隔离下脱离母材21，避免出现因橡胶23粘性大造成试样粘连在母材21上难以脱离的现象。
46.试样裁切完成后还能依托本实用新型进行疲劳裂口预制。手持握把1将固定底座8的按压部81按压在试样上表面，将固定底座8的定位部82顶在试样端部，按下切割开关126，切割刀片124快速伸出，便可在两层骨架材料帘线22中间的橡胶23内切出预制裂口。
47.以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。