專利名稱：超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超聲波設(shè)備，尤其涉及一種超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
結(jié)構(gòu)材料的耐摩擦特性，潤滑材料的潤滑性能等，都需要通過試驗(yàn)才能夠比較和 鑒別。氣蝕機(jī)的測(cè)試方法是將浸入在液體中高頻振動(dòng)的樣品表面產(chǎn)生氣蝕損傷，樣品在液 體里的高頻振動(dòng)將導(dǎo)致空泡的產(chǎn)生和破裂，而這種空泡的破裂將對(duì)樣品表面產(chǎn)生破壞和沖 蝕(材料損失)。由于試驗(yàn)過程的復(fù)雜性和敏感性，目前還尚無未有規(guī)定的氣蝕試驗(yàn)機(jī)具體的制作 方法，并且市場上也沒有現(xiàn)成的氣蝕試驗(yàn)機(jī)供應(yīng)。故有關(guān)研究機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)單位，因?yàn)闇y(cè)試工 作的需要，必須要做相關(guān)的氣蝕試驗(yàn)。因?yàn)闆]有現(xiàn)成的設(shè)備，也無處可買。沒有辦法，他們就 各顯神通，自己采購各種基本部件，在實(shí)驗(yàn)室里搭建一套試驗(yàn)系統(tǒng)。這樣的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡陋、 使用不便、精度不達(dá)標(biāo)、測(cè)試數(shù)據(jù)不可靠。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種超聲波氣蝕 試驗(yàn)機(jī)。為解決該技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，有一個(gè)機(jī)臺(tái)，機(jī)臺(tái)包括底座和豎直安裝于底座上的 立柱，立柱上裝有一豎直的螺紋絲桿，一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與螺紋絲桿相連；一個(gè)超聲 波發(fā)生器安置于主體升降機(jī)構(gòu)內(nèi)，主體升降機(jī)構(gòu)活動(dòng)安裝于立柱上，并與螺紋絲桿相連；有 一個(gè)樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)固定于主體升降機(jī)構(gòu)下方，樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)上固定設(shè)置一水 平的樣品臺(tái)，用于放置實(shí)驗(yàn)樣品；超聲波發(fā)生器的變幅桿豎直向下安裝，其底端安裝超聲波 工具頭，并與樣品臺(tái)相對(duì)。作為一種改進(jìn)，所述電動(dòng)機(jī)是設(shè)置于立柱內(nèi)部的。作為一種改進(jìn)，所述立柱上設(shè)置位移指示標(biāo)尺，位移指示標(biāo)尺上設(shè)有行程控制開關(guān)。
0009]作為一種改進(jìn)，所述主體升降機(jī)構(gòu)上設(shè)有扳手式鎖緊裝置，樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu) 上設(shè)有鎖緊螺絲。作為一種改進(jìn)，有一個(gè)壓電陶瓷傳感器粘附于所述超聲波發(fā)生器的超聲波換能器 上，直接檢測(cè)超聲波振動(dòng)的振幅，并通過信號(hào)線連接至交流毫伏表。 作為一種改進(jìn)，所述底座上還設(shè)有一個(gè)十字平移臺(tái)。作為一種改進(jìn)，所述十字平移臺(tái)上設(shè)一恒溫油浴杯底座，恒溫油浴杯底座內(nèi)放置 一個(gè)恒溫油浴杯；恒溫油浴杯是有夾層的石英玻璃容器，夾層內(nèi)充滿循環(huán)導(dǎo)熱油。導(dǎo)熱油通 過管道與控制柜的溫控循環(huán)系統(tǒng)連接。所述的機(jī)臺(tái)上設(shè)置有緊急停止按鈕。作為一種改進(jìn)，所述超聲波發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)電源具有電流檢測(cè)單元、電流反饋單元和電流控制單元，電流檢測(cè)單元和電流反饋單元分別與電流控制單元相連。作為一種改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)電源的電流控制單元設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，該轉(zhuǎn)換開關(guān)具 有兩個(gè)檔位，分別對(duì)應(yīng)于超聲波發(fā)生器的超聲波發(fā)射頭在25微米和50微米的振幅條件下 的電流值；所述驅(qū)動(dòng)電源的電流控制單元設(shè)有驅(qū)動(dòng)微調(diào)旋鈕。作為一種改進(jìn)，還包括一個(gè)控制柜，該控制柜包括升降機(jī)構(gòu)控制裝置、超聲波驅(qū) 動(dòng)電源、交流毫伏表、加熱制冷系統(tǒng)、故障報(bào)警系統(tǒng)和緊急停機(jī)控制系統(tǒng)，分別通過線路連 接至所述機(jī)臺(tái)；溫控循環(huán)系統(tǒng)和油泵分別通過管路連接至機(jī)臺(tái)?？刂乒褙?fù)責(zé)對(duì)機(jī)臺(tái)的各個(gè) 部分進(jìn)行控制，包括主體升降機(jī)構(gòu)的上下移動(dòng)；超聲波驅(qū)動(dòng)電源用于對(duì)超聲波振幅設(shè)定和 控制；交流毫伏表用于超聲波振幅實(shí)時(shí)顯示；加熱制冷系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和油泵用于恒溫油 浴杯的溫度設(shè)定和控制，等等。本實(shí)用新型中的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，可采用杭州成功超聲設(shè)備有限公司的20kHz 通用超聲換能器。樣品以規(guī)定的振幅振動(dòng)時(shí)，必須浸入測(cè)試液中(通常為蒸餾水)，測(cè)試液 的溫度保持在規(guī)定的溫度范圍之中。樣品振動(dòng)的振幅和頻率必須精確的控制和檢測(cè)。在測(cè) 試開始之前和周期性的中斷測(cè)試時(shí)，精確測(cè)量樣品的重量以獲得隨時(shí)間變化的質(zhì)量損失過 程(這個(gè)過程不是線性的)。由此而得的累計(jì)氣蝕_時(shí)間曲線可以適當(dāng)?shù)脑忈屧试S比較的 不同材料和不同測(cè)試液或測(cè)試條件下材料的沖蝕性能。本實(shí)用新型的有益效果是在不同測(cè)驗(yàn)方法中，盡管在流動(dòng)系統(tǒng)和水壓機(jī)里空泡的產(chǎn)生機(jī)制不同，但對(duì)材料 的破壞機(jī)制基本相同。本實(shí)用新型中的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)采用的是小規(guī)模的、相對(duì)簡單和 具有可操作性的測(cè)試方法，比較精確的控制各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，能夠用來比較不同材料的抗氣 蝕性能，詳細(xì)研究給定材料固有的抗氣蝕性能和其過程，或在不同試驗(yàn)條件下研究測(cè)試變 量對(duì)材料產(chǎn)生損傷的影響。

圖1是超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的附圖標(biāo)記為 1底座，2立柱，3螺紋絲桿，4主體升降機(jī)構(gòu)，5樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)，6樣品臺(tái)，7變 幅桿，8位移指示標(biāo)尺，9扳手式鎖緊裝置，10十字平移臺(tái)，11恒溫油浴杯底座。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。本實(shí)施例中的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，由機(jī)臺(tái)和控制柜兩部分組成。機(jī)臺(tái)包括底座1， 立柱2豎直安裝于底座1上，其內(nèi)部設(shè)有一電動(dòng)機(jī)；立柱2上裝有一豎直的螺紋絲桿3，電動(dòng) 機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與螺紋絲桿3相連；一個(gè)超聲波發(fā)生器安置于主體升降機(jī)構(gòu)4內(nèi)，主體升降 機(jī)構(gòu)4活動(dòng)安裝于立柱2上，并與螺紋絲桿3相連；可在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)之下沿著螺紋絲桿3 上下移動(dòng)，在垂直的方向移動(dòng)應(yīng)控制精度為不大于1毫米。主體升降機(jī)構(gòu)4上設(shè)有扳手式 鎖緊裝置9，將扳手式鎖緊裝置9旋轉(zhuǎn)擰緊即可將主體升降機(jī)構(gòu)4固定。立柱2上還設(shè)置有 位移指示標(biāo)尺8，其最小刻度不大于1毫米。位移指示標(biāo)尺8上設(shè)置行程控制開關(guān)用于控制 主體升降機(jī)構(gòu)4的高低位置，調(diào)節(jié)其位置可以控制主體升降機(jī)構(gòu)4在某個(gè)設(shè)定位置自動(dòng)停止。底座1和支架2是由鑄鐵制造并可抗震，能避免與超聲波發(fā)生器的振動(dòng)裝置的共振。在主體升降機(jī)構(gòu)4下方，固定有一個(gè)樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)5。樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu) 5上固定設(shè)置一水平的樣品臺(tái)6，樣品臺(tái)6上設(shè)樣品固定座用于試驗(yàn)樣品的固定。樣品臺(tái)微 調(diào)升降機(jī)構(gòu)5上還設(shè)有鎖緊螺絲。超聲波換能器和變幅桿7豎直向下安裝，其底端安裝超 聲波工具頭，并與樣品臺(tái)6相對(duì)。樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)5可垂直上下移動(dòng)，用于調(diào)節(jié)樣品臺(tái) 6的上下位置以控制樣品和超聲波工具頭的距離，精度控制為不大于2微米，能保證樣品與 工具頭之間的距離精確。在實(shí)際操作時(shí)，樣品放置的中心與變幅桿的同心度不大于樣品直 徑的1%。所述底座1上還設(shè)有一個(gè)十字平移臺(tái)10，十字平移臺(tái)10上設(shè)一恒溫油浴鍋底座 11，恒溫油浴鍋底座11內(nèi)放置一個(gè)恒溫油浴鍋，用于盛裝試驗(yàn)時(shí)的測(cè)試液中(通常為蒸餾 水)。恒溫油浴鍋是有夾層的石英玻璃容器，夾層內(nèi)充滿循環(huán)導(dǎo)熱油。恒溫油浴鍋由十字平 移臺(tái)10來調(diào)整位置，能很好的控制樣品和油浴鍋的同心度?？捎猛庵玫臏乜叵到y(tǒng)控制導(dǎo)熱 油的溫度，以各自獨(dú)立的制熱和制冷兩套溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確控制樣品氣蝕試驗(yàn)區(qū)溫度 的目的。導(dǎo)熱油用電阻加熱，用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷，用專用的耐熱油泵帶動(dòng)循環(huán)。所述超聲波發(fā)生器，可以使用杭州成功超聲設(shè)備有限公司的YP-5020-4Z通用換 能器，ZJS-2000通用驅(qū)動(dòng)電源，功率為1000W、頻率為20士0. 5KHz，驅(qū)動(dòng)電源能連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè) 控頻率與振幅并反饋調(diào)整。超聲波振動(dòng)的振幅是氣蝕試驗(yàn)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。超聲波發(fā)射頭的振幅與超聲波 換能器的電流成正比的關(guān)系，本實(shí)用新型中超聲波發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)電源就是按照這一原理設(shè) 計(jì)。將壓電陶瓷傳感器粘附于所述超聲波發(fā)生器的超聲波換能器上，并通過信號(hào)線連 接至交流毫伏表，能夠把超聲波的振幅實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的高頻交流信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè) 超聲波換能器的實(shí)時(shí)振幅。但事先應(yīng)利用超聲波振幅測(cè)量儀標(biāo)定好氣蝕試驗(yàn)機(jī)的振幅和傳 感器輸出信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，之后就可以在交流毫伏表上實(shí)時(shí)讀取氣蝕試驗(yàn)機(jī)的振幅。 這就實(shí)現(xiàn)了振幅的實(shí)時(shí)顯示，也是振幅精確控制的基礎(chǔ)。超聲波發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)電源具有電流檢測(cè)單元、電流反饋單元和電流控制單元，電 流檢測(cè)單元和電流反饋單元分別與電流控制單元相連。當(dāng)換能器的機(jī)械負(fù)載在額定范圍內(nèi) 變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)電源通過電感、電容匹配元件來進(jìn)行升壓、分流等一系列功能，使其輸出給換 能器的電流能始終保持一個(gè)恒定值，從而達(dá)到輸出振幅不變的要求。驅(qū)動(dòng)電源的電流控制單元設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，該轉(zhuǎn)換開關(guān)具有兩個(gè)檔位，分別對(duì) 應(yīng)于超聲波發(fā)生器的超聲波發(fā)射頭在25微米和50微米的振幅條件下的電流值。利用這個(gè) 轉(zhuǎn)換開關(guān)，兩個(gè)檔位間可以方便地進(jìn)行切換。驅(qū)動(dòng)電源的電流控制單元設(shè)有驅(qū)動(dòng)微調(diào)旋鈕， 配合振幅傳感和顯示系統(tǒng)，可以精確調(diào)整超聲波發(fā)射頭的振幅，滿足整機(jī)對(duì)超聲波振幅的 要求。本實(shí)用新型中的氣蝕試驗(yàn)機(jī)，還可配置上時(shí)間控制器，使設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行周期性的 起停。并可在裝置外置隔音罩，以及根據(jù)實(shí)際需要添附其它附件。還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不 限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容 直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，有一個(gè)機(jī)臺(tái)，機(jī)臺(tái)包括底座和豎直安裝于底座上的立柱，其特征在于，立柱上裝有一豎直的螺紋絲桿，一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與螺紋絲桿相連；一個(gè)超聲波發(fā)生器安置于主體升降機(jī)構(gòu)內(nèi)，主體升降機(jī)構(gòu)活動(dòng)安裝于立柱上，并與螺紋絲桿相連；有一個(gè)樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)固定于主體升降機(jī)構(gòu)下方，樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)上固定設(shè)置一水平的樣品臺(tái)；超聲波發(fā)生器的變幅桿豎直向下安裝，其底端安裝超聲波工具頭，并與樣品臺(tái)相對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)是設(shè)置于立柱 內(nèi)部的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述立柱上設(shè)置位移指示 標(biāo)尺，位移指示標(biāo)尺上設(shè)有行程控制開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述主體升降機(jī)構(gòu)上設(shè)有 扳手式鎖緊裝置，樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)上設(shè)有鎖緊螺絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，有一個(gè)壓電陶瓷傳感器粘 附于所述超聲波發(fā)生器的超聲波換能器上，并通過信號(hào)線連接至交流毫伏表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述底座上還設(shè)有一個(gè)十 字平移臺(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述十字平移臺(tái)上設(shè)一恒 溫油浴杯底座，恒溫油浴杯底座內(nèi)放置一個(gè)恒溫油浴杯；恒溫油浴杯是有夾層的石英玻璃 容器，夾層內(nèi)充滿循環(huán)導(dǎo)熱油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器的驅(qū)動(dòng) 電源具有電流檢測(cè)單元、電流反饋單元和電流控制單元，電流檢測(cè)單元和電流反饋單元分 別與電流控制單元相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電源的電流控制 單元設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，該轉(zhuǎn)換開關(guān)具有兩個(gè)檔位，分別對(duì)應(yīng)于超聲波發(fā)生器的超聲波發(fā) 射頭在25微米和50微米的振幅條件下的電流值；所述驅(qū)動(dòng)電源的電流控制單元設(shè)有驅(qū)動(dòng) 微調(diào)旋鈕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，還包括 一個(gè)控制柜，該控制柜包括升降機(jī)構(gòu)控制裝置、超聲波驅(qū)動(dòng)電源、交流毫伏表、加熱制冷系 統(tǒng)、故障報(bào)警系統(tǒng)和緊急停機(jī)控制系統(tǒng)，分別通過線路連接至所述機(jī)臺(tái)；溫控系統(tǒng)和油泵分 別通過管路連接至機(jī)臺(tái)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及超聲波設(shè)備，旨在提供一種超聲波氣蝕試驗(yàn)機(jī)。該試驗(yàn)機(jī)有一機(jī)臺(tái)，機(jī)臺(tái)包括底座和立柱，立柱上裝有螺紋絲桿，電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與螺紋絲桿相連；主體升降機(jī)構(gòu)活動(dòng)安裝于立柱上，超聲波發(fā)生器安置于其內(nèi)并與螺紋絲桿相連；樣品臺(tái)微調(diào)升降機(jī)構(gòu)固定于主體升降機(jī)構(gòu)下方，并固定設(shè)置水平的樣品臺(tái)；超聲波發(fā)生器的變幅桿豎直向下安裝，其底端安裝超聲波工具頭，并與樣品臺(tái)相對(duì)。該試驗(yàn)機(jī)采用的是小規(guī)模的、相對(duì)簡單和具有可操作性的測(cè)試方法，比較精確的控制各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，能夠用來比較不同材料的抗氣蝕性能，詳細(xì)研究給定材料固有的抗氣蝕性能和其過程，或在不同試驗(yàn)條件下研究測(cè)試變量對(duì)材料產(chǎn)生損傷的影響。
文檔編號(hào)G01N29/34GK201653872SQ20102014602
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者陳元平 申請(qǐng)人:陳元平