多氣氛及真空環境下測量材料摩擦行為的裝置的製作方法
2023-06-12 03:12:16
專利名稱：多氣氛及真空環境下測量材料摩擦行為的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在多種氣體環境及真空環境下測量材料摩擦磨損 行為的裝置。
背景技術：
機械零部件除了面對常規的摩擦環境如常溫、常壓的大氣環境下， 還有很多是在特殊的環境下服役，如真空環境、氧化環境、潮溼環境 等，而不同的環境下材料的摩擦行為有著巨大的差異，普通的摩擦試 驗裝置無法滿足研究要求，因此發明一種研究材料在特殊環境下摩4察 行為的裝置至關重要。發明內容針對上述問題，本發明提供一種可以在真空環境下以及多種氣氛 下測量材料摩擦磨損行為的裝置。為實現上述目的，本發明真空環境下測量材料摩擦行為的裝置， 包括基座、驅動裝置、樣品夾持機構、壓頭控制機構和密封罩，基座 上設有密封罩將樣品夾持機構和壓頭控制機構密封，樣品夾持機構包 括樣品臺、樣品壓蓋和垂直迴轉軸，樣品壓蓋將樣品壓固在樣品臺上， 樣品臺通過垂直迴轉軸與基座相連，驅動裝置與垂直迴轉軸動力相連，並通過垂直迴轉軸帶動樣品臺旋轉；壓頭控制機構包括橫梁、橫梁支 架、滑動導軌、導軌底座和滑輪支架，導軌底座設置在基座上並在導 軌底座之間設置一與基座面相平行的滑動導H橫梁支架可滑動設置 在滑動導軌上，並在橫梁支架上設置有一可在垂直方向擺動的橫梁， 橫梁與滑動導軌相平行，橫梁一端設置摩擦壓頭，該摩擦壓頭與橫梁 另 一端設置的配重共同作用使所述摩擦壓頭壓在樣品夾持機構位置， 橫梁上還設置有數據採集裝置，該數據採集裝置用於將採集到的數據傳輸給計算系統；導軌底座上還設置有滑輪支架其上固定一滑4^,所 述配重跨過該滑輪沿豎直方向吊起，滑輪支架下方的基座上設置有一 通孔，該通孔與真空泵相連。進一步，所述驅動裝置設置在密封罩外，所述垂直迴轉軸穿過基 座與所述驅動裝置動力相連。進一步，所述真空泵或通孔與一儲氣裝置相連通。進一步，所述儲氣裝置中的氣體根據實驗要求可更換為惰性氣朱還原氣體、N2、水蒸氣中的一種或幾種。進一步，所述儲氣裝置中的氣體根據實驗要求可更換為惰性氣朱 氧化氣體、N2、水蒸氣中的一種或幾種。進一步，所述儲氣裝置的進氣流速由一進氣閥門控制，所述儲氣 裝置到所述真空泵或通孔間的送氣管道上還設置有 一溼度控制器。 進一步，所述數據採集裝置為一應變片與採集卡構夂 進一步，所述密封罩為一真空罩。 進一步，所述摩擦壓頭為球形壓頭或者銷形壓頭。 本發明真空環境下測量材料摩擦行為的裝置通過真空泵對密封裝 置內抽真空，可實現10"-l(T4Pa真空化境下的摩擦實驗。另外，根據 實驗需要可以將儲氣裝置內的氣體輸入到真空環境下的實驗裝置中， 通過調節進氣流速和對氣體溼度的控制，可以使密封裝置內產生出真 空環境或多氣氛實驗環境，通過數據採集裝置實現不同環境下摩擦系 數等參數的實時數據採集。
圖1為本發明裝置的剖視圖； 圖2為圖1的A-A剖視圖。
具體實施方式
如圖l和2所示，本發明真空環境下測量材料摩擦行為裝置，包 括基座l、電機3、樣品夾持機構、壓頭控制機構和真空罩7，樣品夾 持機構包括樣品臺41、樣品壓蓋42和垂直迴轉軸，樣品臺41通過垂 直迴轉軸與基座l相連，垂直迴轉軸穿過基座l,通過皮帶與電4幾3動 力相連，樣品臺41和樣品壓蓋42均為圓盤式結構，樣品臺41的表面 與基座面互相平行，樣品壓蓋42將樣品壓固在樣品臺41上，其中樣 品壓蓋42為一圓環形盤，環形開口的面積小於樣品的上表面面積，樣 品壓蓋42和樣品臺41之間通過螺釘在垂直方向固定。壓頭控制機構5 包括摩擦壓頭51、橫梁52、橫梁支架53、滑動導軌54、導軌底座55、 滑輪56、滑輪支架57，橫梁52沿其長度方向設置在樣品夾持機構的 中心線正上方位置，橫梁52的一端設置有一摩擦壓頭51，該摩擦壓頭 51在樣品夾持機構的上方，摩擦壓頭51並通過施加砝碼6後槓桿作用 可以壓在樣品表面上，橫梁52中部沿寬度方向設置一軸杆，軸杆兩端 固定在橫梁支架53的上部，使橫梁52可以在豎直方向擺動，橫梁52 上還貼有應變片，並與採集卡相連，最後連入計算機，實現摩擦數據 的實時自動採集。橫梁支架53的下部套裝有一與基座1平面平行的滑 動導軌54，橫梁支架53可以沿滑動導軌54左右移動，滑動導軌54的 兩端分別設置在導軌底座55上，導軌底座55設置在基座1上，遠離 樣品夾持機構的導軌底座55上設置有滑輪支架57,其上固定一滑輪 56，滑輪支架57的下方基座1上設置有一通孔11與真空泵8相連， 真空泵8上連接一段進氣管道與一儲氣罐10相連通。進行樣品摩擦實驗前，調節橫梁支架53在滑動導軌54上的位置 確定摩擦壓頭51壓持在樣品上的工作位置，將橫梁支架53用螺釘在 垂直方向上與基座l固定，橫梁52沒有壓頭的一端固定一根引線並跨 過滑輪56,在引線另一端懸掛合適重量的砝碼6，根據摩擦壓頭51和 砝碼6的重量確定壓頭壓持在樣品上的壓力，砝碼6可通過通孔11伸 出到基座l下方，防止實驗過程中砝碼6與導軌底座55碰撞，最後在 基座1上放置一真空罩7將樣品夾持機構和壓頭控制機構均密封在真 空罩7內，採用真空泵8對真空罩7內抽取真空，達到指定真空度後， 儲氣罐10中的氣體通過進氣閥門9控制輸入到真空罩7內，真空泵8 和儲氣罐10連接管道上還設置有溼度控制器2，控制從儲氣罐10輸入 到真空罩7內的氣體溼度，最後開啟電機3，調節轉速，開始實驗。本發明真空環境下測量材料摩擦行為的裝置通過真空泵對密封裝 置內抽取真空，另外，根據實驗需要可以將儲氣裝置內的氣體輸入到 真空環境下的實驗裝置中，通過調節進氣流速和對氣體溼度的控制， 可以使密封裝置內產生出真空環境下的多氣氛實驗環乾通過數據採
集裝置實現不同環境下摩擦係數等參數的實時數據採l本發明裝置 的結構簡單、並且可以有效測試出材料在真空環境下以及多氣氛環境 下不同壓力、不同位置材料的摩^^亍為。
權利要求
1. 真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在於，包括基座、驅動裝置、樣品夾持機構、壓頭控制機構和密封罩，基座上設有密封罩將樣品夾持機構和壓頭控制機構密封，樣品夾持機構包括樣品臺、樣品壓蓋和垂直迴轉軸，樣品壓蓋將樣品壓固在樣品臺上，樣品臺通過垂直迴轉軸與基座相連，驅動裝置與垂直迴轉軸動力相連，並通過垂直迴轉軸帶動樣品臺旋轉；壓頭控制機構包括橫梁、橫梁支架、滑動導軌、導軌底座和滑輪支架，導軌底座設置在基座上並在導軌底座之間設置一與基座面相平行的滑動導軌，橫梁支架可滑動設置在滑動導軌上，並在橫梁支架上設置有一可在垂直方向擺動的橫梁，橫梁與滑動導軌相平行，橫梁一端設置摩擦壓頭，該摩擦壓頭與橫梁另一端設置的配重共同作用使所述摩擦壓頭壓持在樣品夾持機構位置，橫梁上還設置有數據採集裝置，數據採集裝置用於將採集到的數據傳輸給計算系統；導軌底座上還設置有滑輪支架，其上固定一滑輪，所述配重跨過該滑輪沿豎直方向吊起，滑輪支架下方的基座上設置有一通孔，該通孔與一真空泵相連。
2. 如權利要求l所述的真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在 於，所述驅動裝置設置在密封罩外，所述垂直迴轉軸穿過基座與所述 驅動裝置動力相連。
3. 如權利要求l所述的真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在 於，所述真空泵或通孔與一儲氣裝置相連通。
4. 如權利要求l所述的真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在 於，所述儲氣裝置中的氣體根據試驗要求可更換為惰性氣朱還原氣 體、N2、水蒸氣中的一種或幾種。
5. 如權利要求l所述的真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在 於，所述儲氣裝置中的氣體根據試驗要求可更換為惰性氣朱氧化氣 體、N2、水蒸氣中的一種或幾種。
6. 如權利要求3所述的真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在 於，所述儲氣裝置的進氣流速由一進氣閥門控制，所述儲氣裝置到所 述真空泵或通孔間的送氣管道上還設置有一溼度控制器。
7. 如權利要求l所述的真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在 於，所述密封罩為一真空罩。
8. 如權利要求l所述的真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在 於，所述數據採集裝置為一應變片和採集卡構成。
9. 如權利要求l所述的真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，其特徵在 於，所述摩擦壓頭為球形壓頭或者銷形壓頭。
全文摘要
本發明公開了一種多氣氛及真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，包括基座、驅動裝置、樣品夾持機構、壓頭控制機構、密封罩，基座上設有密封罩將樣品夾持機構和壓頭控制機構密封，樣品夾持機構包括樣品臺、樣品壓蓋和垂直迴轉軸，樣品夾持在樣品臺和樣品壓蓋之間，樣品臺通過垂直迴轉軸與基座相連，驅動裝置與垂直迴轉軸動力相連，並驅動樣品夾持機構以垂直方向軸線旋轉；壓頭控制機構控制壓頭的工作位置和壓頭的工作壓力，並通過數據採集裝置將採集到的數據傳輸給計算系統。本發明真空環境下測量材料摩擦行為的裝置，根據實驗需要可以實現多種環境下摩擦係數等參數的實時數據採集，並且裝置結構簡單、使用方便。
文檔編號G01N19/02GK101393113SQ20081022554
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月5日 優先權日2008年11月5日
發明者原 夏, 徐方濤, 光 李, 陳支通 申請人:中國科學院力學研究所