專利名稱：多氣氛及真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在多種氣體環(huán)境及真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦磨損 行為的裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)械零部件除了面對(duì)常規(guī)的摩擦環(huán)境如常溫、常壓的大氣環(huán)境下， 還有很多是在特殊的環(huán)境下服役，如真空環(huán)境、氧化環(huán)境、潮濕環(huán)境 等，而不同的環(huán)境下材料的摩擦行為有著巨大的差異，普通的摩擦試 驗(yàn)裝置無(wú)法滿足研究要求，因此發(fā)明一種研究材料在特殊環(huán)境下摩4察 行為的裝置至關(guān)重要。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可以在真空環(huán)境下以及多種氣氛 下測(cè)量材料摩擦磨損行為的裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置， 包括基座、驅(qū)動(dòng)裝置、樣品夾持機(jī)構(gòu)、壓頭控制機(jī)構(gòu)和密封罩，基座 上設(shè)有密封罩將樣品夾持機(jī)構(gòu)和壓頭控制機(jī)構(gòu)密封，樣品夾持機(jī)構(gòu)包 括樣品臺(tái)、樣品壓蓋和垂直回轉(zhuǎn)軸，樣品壓蓋將樣品壓固在樣品臺(tái)上， 樣品臺(tái)通過(guò)垂直回轉(zhuǎn)軸與基座相連，驅(qū)動(dòng)裝置與垂直回轉(zhuǎn)軸動(dòng)力相連，并通過(guò)垂直回轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)；壓頭控制機(jī)構(gòu)包括橫梁、橫梁支 架、滑動(dòng)導(dǎo)軌、導(dǎo)軌底座和滑輪支架，導(dǎo)軌底座設(shè)置在基座上并在導(dǎo) 軌底座之間設(shè)置一與基座面相平行的滑動(dòng)導(dǎo)H橫梁支架可滑動(dòng)設(shè)置 在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，并在橫梁支架上設(shè)置有一可在垂直方向擺動(dòng)的橫梁， 橫梁與滑動(dòng)導(dǎo)軌相平行，橫梁一端設(shè)置摩擦壓頭，該摩擦壓頭與橫梁 另 一端設(shè)置的配重共同作用使所述摩擦壓頭壓在樣品夾持機(jī)構(gòu)位置， 橫梁上還設(shè)置有數(shù)據(jù)采集裝置，該數(shù)據(jù)采集裝置用于將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算系統(tǒng)；導(dǎo)軌底座上還設(shè)置有滑輪支架其上固定一滑4^,所 述配重跨過(guò)該滑輪沿豎直方向吊起，滑輪支架下方的基座上設(shè)置有一 通孔，該通孔與真空泵相連。進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在密封罩外，所述垂直回轉(zhuǎn)軸穿過(guò)基 座與所述驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)力相連。進(jìn)一步，所述真空泵或通孔與一儲(chǔ)氣裝置相連通。進(jìn)一步，所述儲(chǔ)氣裝置中的氣體根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(jìn)一步，所述儲(chǔ)氣裝置中的氣體根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(jìn)一步，所述儲(chǔ)氣裝置的進(jìn)氣流速由一進(jìn)氣閥門(mén)控制，所述儲(chǔ)氣 裝置到所述真空泵或通孔間的送氣管道上還設(shè)置有 一濕度控制器。 進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集裝置為一應(yīng)變片與采集卡構(gòu)夂 進(jìn)一步，所述密封罩為一真空罩。 進(jìn)一步，所述摩擦壓頭為球形壓頭或者銷(xiāo)形壓頭。 本發(fā)明真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置通過(guò)真空泵對(duì)密封裝 置內(nèi)抽真空，可實(shí)現(xiàn)10"-l(T4Pa真空化境下的摩擦實(shí)驗(yàn)。另外，根據(jù) 實(shí)驗(yàn)需要可以將儲(chǔ)氣裝置內(nèi)的氣體輸入到真空環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)裝置中， 通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣流速和對(duì)氣體濕度的控制，可以使密封裝置內(nèi)產(chǎn)生出真 空環(huán)境或多氣氛實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境下摩擦系 數(shù)等參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。


圖1為本發(fā)明裝置的剖視圖； 圖2為圖1的A-A剖視圖。
具體實(shí)施方式
如圖l和2所示，本發(fā)明真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為裝置，包 括基座l、電機(jī)3、樣品夾持機(jī)構(gòu)、壓頭控制機(jī)構(gòu)和真空罩7，樣品夾 持機(jī)構(gòu)包括樣品臺(tái)41、樣品壓蓋42和垂直回轉(zhuǎn)軸，樣品臺(tái)41通過(guò)垂 直回轉(zhuǎn)軸與基座l相連，垂直回轉(zhuǎn)軸穿過(guò)基座l,通過(guò)皮帶與電4幾3動(dòng) 力相連，樣品臺(tái)41和樣品壓蓋42均為圓盤(pán)式結(jié)構(gòu)，樣品臺(tái)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(tái)41上，其中樣 品壓蓋42為一圓環(huán)形盤(pán)，環(huán)形開(kāi)口的面積小于樣品的上表面面積，樣 品壓蓋42和樣品臺(tái)41之間通過(guò)螺釘在垂直方向固定。壓頭控制機(jī)構(gòu)5 包括摩擦壓頭51、橫梁52、橫梁支架53、滑動(dòng)導(dǎo)軌54、導(dǎo)軌底座55、 滑輪56、滑輪支架57，橫梁52沿其長(zhǎng)度方向設(shè)置在樣品夾持機(jī)構(gòu)的 中心線正上方位置，橫梁52的一端設(shè)置有一摩擦壓頭51，該摩擦壓頭 51在樣品夾持機(jī)構(gòu)的上方，摩擦壓頭51并通過(guò)施加砝碼6后杠桿作用 可以壓在樣品表面上，橫梁52中部沿寬度方向設(shè)置一軸桿，軸桿兩端 固定在橫梁支架53的上部，使橫梁52可以在豎直方向擺動(dòng)，橫梁52 上還貼有應(yīng)變片，并與采集卡相連，最后連入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)摩擦數(shù)據(jù) 的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集。橫梁支架53的下部套裝有一與基座1平面平行的滑 動(dòng)導(dǎo)軌54，橫梁支架53可以沿滑動(dòng)導(dǎo)軌54左右移動(dòng)，滑動(dòng)導(dǎo)軌54的 兩端分別設(shè)置在導(dǎo)軌底座55上，導(dǎo)軌底座55設(shè)置在基座1上，遠(yuǎn)離 樣品夾持機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌底座55上設(shè)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(shè)置有一通孔11與真空泵8相連， 真空泵8上連接一段進(jìn)氣管道與一儲(chǔ)氣罐10相連通。進(jìn)行樣品摩擦實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)橫梁支架53在滑動(dòng)導(dǎo)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(méi)有壓頭的一端固定一根引線并跨 過(guò)滑輪56,在引線另一端懸掛合適重量的砝碼6，根據(jù)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(guò)通孔11伸 出到基座l下方，防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中砝碼6與導(dǎo)軌底座55碰撞，最后在 基座1上放置一真空罩7將樣品夾持機(jī)構(gòu)和壓頭控制機(jī)構(gòu)均密封在真 空罩7內(nèi)，采用真空泵8對(duì)真空罩7內(nèi)抽取真空，達(dá)到指定真空度后， 儲(chǔ)氣罐10中的氣體通過(guò)進(jìn)氣閥門(mén)9控制輸入到真空罩7內(nèi)，真空泵8 和儲(chǔ)氣罐10連接管道上還設(shè)置有濕度控制器2，控制從儲(chǔ)氣罐10輸入 到真空罩7內(nèi)的氣體濕度，最后開(kāi)啟電機(jī)3，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置通過(guò)真空泵對(duì)密封裝 置內(nèi)抽取真空，另外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要可以將儲(chǔ)氣裝置內(nèi)的氣體輸入到 真空環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)裝置中，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣流速和對(duì)氣體濕度的控制， 可以使密封裝置內(nèi)產(chǎn)生出真空環(huán)境下的多氣氛實(shí)驗(yàn)環(huán)乾通過(guò)數(shù)據(jù)采
集裝置實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境下摩擦系數(shù)等參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采l本發(fā)明裝置 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、并且可以有效測(cè)試出材料在真空環(huán)境下以及多氣氛環(huán)境 下不同壓力、不同位置材料的摩^^亍為。
權(quán)利要求
1. 真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在于，包括基座、驅(qū)動(dòng)裝置、樣品夾持機(jī)構(gòu)、壓頭控制機(jī)構(gòu)和密封罩，基座上設(shè)有密封罩將樣品夾持機(jī)構(gòu)和壓頭控制機(jī)構(gòu)密封，樣品夾持機(jī)構(gòu)包括樣品臺(tái)、樣品壓蓋和垂直回轉(zhuǎn)軸，樣品壓蓋將樣品壓固在樣品臺(tái)上，樣品臺(tái)通過(guò)垂直回轉(zhuǎn)軸與基座相連，驅(qū)動(dòng)裝置與垂直回轉(zhuǎn)軸動(dòng)力相連，并通過(guò)垂直回轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)；壓頭控制機(jī)構(gòu)包括橫梁、橫梁支架、滑動(dòng)導(dǎo)軌、導(dǎo)軌底座和滑輪支架，導(dǎo)軌底座設(shè)置在基座上并在導(dǎo)軌底座之間設(shè)置一與基座面相平行的滑動(dòng)導(dǎo)軌，橫梁支架可滑動(dòng)設(shè)置在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，并在橫梁支架上設(shè)置有一可在垂直方向擺動(dòng)的橫梁，橫梁與滑動(dòng)導(dǎo)軌相平行，橫梁一端設(shè)置摩擦壓頭，該摩擦壓頭與橫梁另一端設(shè)置的配重共同作用使所述摩擦壓頭壓持在樣品夾持機(jī)構(gòu)位置，橫梁上還設(shè)置有數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)采集裝置用于將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算系統(tǒng)；導(dǎo)軌底座上還設(shè)置有滑輪支架，其上固定一滑輪，所述配重跨過(guò)該滑輪沿豎直方向吊起，滑輪支架下方的基座上設(shè)置有一通孔，該通孔與一真空泵相連。
2. 如權(quán)利要求l所述的真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在 于，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在密封罩外，所述垂直回轉(zhuǎn)軸穿過(guò)基座與所述 驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)力相連。
3. 如權(quán)利要求l所述的真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在 于，所述真空泵或通孔與一儲(chǔ)氣裝置相連通。
4. 如權(quán)利要求l所述的真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在 于，所述儲(chǔ)氣裝置中的氣體根據(jù)試驗(yàn)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(quán)利要求l所述的真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在 于，所述儲(chǔ)氣裝置中的氣體根據(jù)試驗(yàn)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(quán)利要求3所述的真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在 于，所述儲(chǔ)氣裝置的進(jìn)氣流速由一進(jìn)氣閥門(mén)控制，所述儲(chǔ)氣裝置到所 述真空泵或通孔間的送氣管道上還設(shè)置有一濕度控制器。
7. 如權(quán)利要求l所述的真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在 于，所述密封罩為一真空罩。
8. 如權(quán)利要求l所述的真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)采集裝置為一應(yīng)變片和采集卡構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求l所述的真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，其特征在 于，所述摩擦壓頭為球形壓頭或者銷(xiāo)形壓頭。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多氣氛及真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，包括基座、驅(qū)動(dòng)裝置、樣品夾持機(jī)構(gòu)、壓頭控制機(jī)構(gòu)、密封罩，基座上設(shè)有密封罩將樣品夾持機(jī)構(gòu)和壓頭控制機(jī)構(gòu)密封，樣品夾持機(jī)構(gòu)包括樣品臺(tái)、樣品壓蓋和垂直回轉(zhuǎn)軸，樣品夾持在樣品臺(tái)和樣品壓蓋之間，樣品臺(tái)通過(guò)垂直回轉(zhuǎn)軸與基座相連，驅(qū)動(dòng)裝置與垂直回轉(zhuǎn)軸動(dòng)力相連，并驅(qū)動(dòng)樣品夾持機(jī)構(gòu)以垂直方向軸線旋轉(zhuǎn)；壓頭控制機(jī)構(gòu)控制壓頭的工作位置和壓頭的工作壓力，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算系統(tǒng)。本發(fā)明真空環(huán)境下測(cè)量材料摩擦行為的裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要可以實(shí)現(xiàn)多種環(huán)境下摩擦系數(shù)等參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。
文檔編號(hào)G01N19/02GK101393113SQ20081022554
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者原 夏, 徐方濤, 光 李, 陳支通 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所