一种低温摩擦磨损试验机用双层保温箱体结构的制作方法

本发明涉及一种低温摩擦磨损试验机的保温箱体，尤其是一种适用于冰销磨具低温摩擦磨损试验机的双层保温箱体。

背景技术：

摩擦磨损试验机采用微电脑控制、LCD动态显示、机电一体化原理，进行设定的摩擦试验。试验前将试验标准要求的、或操作者自定的摩擦次数输入控制系统，执行机构采用高精度齿轮减速微型电动机驱动摩擦体进行直线往复或圆周摩擦运动。摩擦磨损试验机对材料特性、工作中材料磨损情况、材料去除机理的研究具有指导意义。

目前，在航空航天领域，需要研究外太空低温环境下零件磨损情况；另外，在材料去除方面，低温环境下一些材料的特性会发生变化，特别是冰冻砂轮及冰粒型固结磨料抛光垫的出现，在研究其材料去除机理方面，需要特制的以冰销为上偶件的低温摩擦磨损试验机。

在目前已有的低温摩擦磨损试验机基础上，更换上偶件夹具，制成冰销磨具低温摩擦磨损试验机，但是试验中装夹冰销以及在线修整所需时间较长，打开保温箱体操作时箱体内温度回升较快，会使得冰销融化、增加后续降温时间从而影响试验，所以急需设计一种新的保温层方案来解决装夹修整时箱体内温度回升和冰销融化的问题以及提供充满保护气体的工作环境。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是为冰销磨具低温摩擦磨损试验机提供一种双层保温箱体来解决装夹修整冰销时箱体内温度回升和冰销融化的问题以及提供充满保护气体的工作环境。

本发明的技术方案是：

一种低温摩擦磨损试验机用双层保温箱体结构，其特征在于它包括外层保温箱体31、内层保温箱体7、内窥镜及照明系统18和控制显示模块9，内层保温箱体7安装在外层保温箱体31中的安装架上、内窥镜及照明系统18安装在内层保温箱体7中用于获取试验情况，控制显示模块9安装在外层保温箱体31外部，它与内窥镜及照明系统18、安装在外层保温箱体31中的温度传感器、湿度检测传感器及安装在内层保温箱体7中的温度传感器、湿度传感器电气连接；外层保温箱体31的正面门上设有观察窗34和供取放试验冰销的操作孔32，35，外层保温箱体31的侧面设有一斜置的冰冻件进料孔1，试验用冰销能在重力作用沿所述的进料孔滑进外层保温箱体中，工件台29安装在内层保温箱体7中，冰销28装设在内层保温箱7中以便与工件台29上的工件进行摩擦磨损试验，内层保温箱7通过穿过外层保温箱体31的冷却进气管14和冷却出气管10与制冷设备相连。

所述的内层保温箱体7为圆柱状，保温层为隔热泡沫，能对半打开，内设盘状热交换铜管，铜管通过冷却进气管14和冷却出气管10与外部制冷机连接，内层保温箱体7内设的内窥镜及照明系统18中的内窥镜成像在控制显示模块的显示屏上，内层保温箱体内设温度传感器和湿度检测传感器各一个，内层保温箱体下层开内径为10mm的内层保温箱小孔27，外部对应设置孔盖，孔盖的内螺纹与管孔的外螺纹相配合；内层保温箱小孔27能通过皮管20与外部保护气体气源相连通以便需要时对内层保温箱充填保护气体。

所述的内层保温箱小孔27对应的孔盖21中心有能取出的圆柱形的保温芯37。

所述的外层保温箱体31为长方体形，保温层材料为隔热泡沫，箱体内层为椭球型形状，上下对称设有圆柱形通气孔17，22，下部的圆柱形通气孔22内设有湿度检测传感器25，两个圆柱形通气孔17，22均对应设置有孔盖16，23，孔盖16，23内带有橡胶垫圈15，24，孔盖通过内螺纹与圆柱形通气孔孔外的螺纹相连接。

所述的外层保温箱体31一侧斜置的冰冻件进料孔1的孔径60mm，倾斜角15°~60°，在外层保温箱体31的内部设置有与冰冻件进料孔1对接的水平台，水平台边缘带有挡条，冰冻件进料孔1上设置有孔盖，孔盖内带有橡胶垫圈，孔盖通过内螺纹与冰冻件进料孔1外的外螺纹相连接，冰冻件进料孔1内也设置有湿度检测传感器。

所述的外层保温箱体31内设有照明灯8，外层保温箱体31内左右对称设置有两个温度传感器，上方设置有内径10mm的外层保温箱小孔11，外层保温箱小孔11上设置有孔盖，孔盖内带有橡胶垫圈，孔盖内螺纹与外层保温箱小孔11外螺纹相连接，外层保温箱小孔11内端连接有软质皮管20，皮管另一端带有连接头，连接头通过螺纹与内层保温箱体7上的内层保温箱小孔27配合。

所述的外层保温箱体31设置有箱门33，箱门中央设置有方形观察窗34，观察窗34为双层玻璃，中间隔层抽真空，观察窗两侧对称设置有操作孔32，35，操作孔32，35连接有橡胶手套，确保箱体内空间相对封闭。

通过外层保温箱体31上的上通气孔17和外层保温箱小孔11能注入保护气体，以提供稳定的试验环境。

所述的保护气体为惰性气体中的氮气和氦气等。

本发明的有益效果是：

本发明解决了由于装夹、修整冰销时带来的箱体内温度回升和冰销融化问题，并且能提供充满保护气体的工作环境。

本发明结构简单，制造方便。

附图说明

图1是本发明一种适用于冰销磨具低温摩擦磨损试验机的双层保温箱体结构图。

图2是本发明中外层保温箱体箱门图。

图3是本发明中内层保温箱小孔盖结构图。

图中：1. 冰冻件进料孔；2.橡胶垫圈一；3. 冰冻件进料孔盖；4.湿度检测传感器一；5.温度传感器一；6. 温度传感器二；7.内层保温箱体；8.照明灯；9.控制显示模块；10. 冷却出气管；11.外层保温箱小孔；12.橡胶垫圈二；13.外层保温箱小孔盖；14. 冷却进气管；15.橡胶垫圈三；16.外层保温箱上通气孔孔盖；17.外层保温箱上通气孔；18.内窥镜及照明系统；19.温度传感器三；20.皮管；21.内层保温箱小孔盖；22. 外层保温箱下通气孔；23.外层保温箱下通气孔盖；24.橡胶垫圈四；25.湿度检测传感器二；26. 橡胶垫圈五；27.内层保温箱小孔；28.冰销；29.工件台；30.湿度检测传感器三；31.外层保温箱体；32.右操作口；33.外层保温箱箱门；34.观察窗；35.左操作口；36.内层保温箱小孔盖盖帽；37.保温芯。

具体实施方式

下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-3所示。

一种低温摩擦磨损试验机用双层保温箱体结构，它包括外层保温箱体31、内层保温箱体7、内窥镜及照明系统18和控制显示模块9、照明灯8、温度传感器5、6、19、湿度检测传感器4、25、30，内层保温箱体7安装在外层保温箱体31中的安装架上、内窥镜及照明系统18安装在内层保温箱体7中用于获取试验情况，控制显示模块9安装在外层保温箱体31外部，它与内窥镜及照明系统18、安装在外层保温箱体中的温度传感器、湿度检测传感器及安装在内层保温箱体7中的温度传感器、湿度传感器电气连接；外层保温箱体31正面的外层保温箱箱门33上设有长方形观察窗34和供取放试验冰销的操作孔32，35，操作孔32，35连接有橡胶手套，确保箱体内空间相对封闭，如图2所示。外层保温箱体31的侧面设有一斜置的冰冻件进料孔1，试验用冰销能在重力作用沿所述的进料孔滑进外层保温箱体中，工件台29安装在内层保温箱体7中，冰销28装设在内层保温箱7中以便与工件台29上的工件进行摩擦磨损试验，内层保温箱7通过穿过外层保温箱体31的冷却进气管14和冷却出气管10与制冷设备相连，如图1所示。

具体实施时：

内层保温箱体7可设计成圆柱状，保温层为隔热泡沫，能对半打开，内设盘状热交换铜管，铜管通过冷却进气管14和冷却出气管10与外部制冷机连接，内层保温箱体内设的内窥镜及照明系统中的内窥镜成像在控制显示模块的显示屏上，内层保温箱体内设温度传感器和湿度检测传感器各一个，内层保温箱体下层开内径为10mm的内层保温箱小孔27，外部对应设置孔盖21，孔盖21的内螺纹与管孔的外螺纹相配合；内层保温箱小孔27能通过皮管20与外部保护气体气源相连通以便需要时对内层保温箱充填保护气体。所述的内层保温箱小孔27对应的孔盖21中心有能取出的圆柱形的保温芯37，如图。

外层保温箱体31外形可设计成长方体形，内层设计为椭球结构，保温层材料为隔热泡沫，箱体内层为椭球型形状，上下对称设有圆柱形通气孔17，22，下部的圆柱形通气孔22内设有湿度检测传感器25，两个圆柱形通气孔17，22均对应设置有孔盖16，23，孔盖16，23内带有橡胶垫圈15，24，孔盖通过内螺纹与圆柱形通气孔孔外的螺纹相连接。所述的外层保温箱体31一侧斜置的冰冻件进料孔1的孔径可为60mm，倾斜角15°~60°，在外层保温箱体31的内部设置有与冰冻件进料孔1对接的水平台，水平台边缘带有挡条，冰冻件进料孔1上设置有孔盖，孔盖内带有橡胶垫圈，孔盖通过内螺纹与冰冻件进料孔1外的外螺纹相连接，冰冻件进料孔1内也设置有湿度检测传感器。所述的外层保温箱体31内还设有照明灯8和左右对称设置的两个温度传感器5、19，上方设置有内径10mm的外层保温箱小孔11，外层保温箱小孔11上设置有孔盖，孔盖内带有橡胶垫圈，孔盖内螺纹与外层保温箱小孔11外螺纹相连接，外层保温箱小孔11内端连接有软质皮管20，皮管另一端带有连接头，连接头通过螺纹与内层保温箱体7上的内层保温箱小孔27配合。通过外层保温箱体31上的上通气孔17和外层保温箱小孔11能注入氮气和氦气等惰性气体作为保护气体，以提供稳定的试验环境。

试验一：

上偶件为冰销的摩擦磨损试验中，冷却进气管14和冷却出气管10外接制冷装置，冷媒在铜管中流动对低温摩擦磨损试验机进行制冷，初始状态外层保温箱体31的上通气孔17，下通气孔22关闭，右侧的冰冻件进料孔1关闭，外层保温箱小孔11关闭，内层保温箱小孔27关闭，内层保温箱体7打开，此时，内层保温箱体7与外层保温箱体31空间相连，通过内层保温箱内的制冷铜管热交换来实现对两个腔体的制冷，由于腔体体积较大制冷缓慢。当外层保温箱体31内的温度传感器5、19在控制显示模块9上显示温度为-2℃时，打开右侧的冰冻件进料孔1，将事先在低温箱中保存的冰销28送入冰冻件进料孔1，冰销28在重力作用下滑至水平台，此时迅速关闭冰冻件进料孔1，冰销28处于-2℃环境内不会融化，双手戴上手套伸进外层保温箱箱门33上的操作皮手套进行操作，打开照明灯8，装夹冰销、修整并将内层保温箱体7关闭，这时，冷却管仅仅对内层保温箱体7内进行降温，降温空间变小降温速度加快，直至试验所需温度，关闭内保温层箱体7后通过内窥镜及照明系统18观察内层保温箱体7中的工作状况。

试验中，装夹时冰销28处于-2℃的环境有效避免了融化，人手在-2℃的环境中操作也不会冻伤。

试验二：

上偶件为非冰销的低温摩擦磨损试验中，可以提前完成装夹，但是需要提供保护气体的工作环境以去除水汽。

初始状态时外层保温箱上通气孔17、下通气孔22和冰冻件进料孔1打开，内层保温箱体7关闭，干燥的保护气体从外层保温箱小孔11输入，皮管20与内层保温箱小孔27连接，此时干燥的保护气体不断输入内层保温箱体7，由于摩擦磨损试验机偏心要求，内层保温箱体上部分存在非封闭的槽孔，干燥的保护气体由下而上将内层保温箱体7内的空气从槽孔压出。

当内层保温箱体内湿度检测传感器30测量值达到0时，干燥的保护气体从外层保温箱体的上通气孔17进入，此时外层保温箱体小孔11依旧保持保护气体的输入，干燥的保护气体将外层保温箱体31中的空气压出，空气从外保温层箱体的下通气孔22及冰冻件进料孔1排出。

当外层保温箱体31的下通气孔22及冰冻件进料孔1中的湿度检测传感器25、4测量值都达到0时，通过操作皮手套将皮管20与内层保温箱小孔27分离，并盖上内层保温箱小孔盖21，套上外层保温箱下通气孔孔盖23及冰冻件进料孔1上的管盖3，然后停止供应保护气并盖上外层保温箱上通气孔盖16及外层保温箱小孔盖13，此时，封闭的腔体内充满了干燥的保护气，操作过程中照明灯8始终打开，随后打开低温系统开始降温，试验时通过内窥镜及照明系统18观察工作状况，。

实验中，可通过检测水分来间接反映保护气体的充盈状况并有效排除了水分在低温下对试验的影响，外层保温箱体31内壁椭球型有利于气体流动，避免直角，不容易形成死角，降温腔体始终为较小的内层保温箱体7，降温速度较快。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。