专利名称：多气氛及真空环境下测量材料摩擦行为的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在多种气体环境及真空环境下测量材料摩擦磨损 行为的装置。
背景技术：
机械零部件除了面对常规的摩擦环境如常温、常压的大气环境下， 还有很多是在特殊的环境下服役，如真空环境、氧化环境、潮湿环境 等，而不同的环境下材料的摩擦行为有着巨大的差异，普通的摩擦试 验装置无法满足研究要求，因此发明一种研究材料在特殊环境下摩4察 行为的装置至关重要。发明内容针对上述问题，本发明提供一种可以在真空环境下以及多种气氛 下测量材料摩擦磨损行为的装置。为实现上述目的，本发明真空环境下测量材料摩擦行为的装置， 包括基座、驱动装置、样品夹持机构、压头控制机构和密封罩，基座 上设有密封罩将样品夹持机构和压头控制机构密封，样品夹持机构包 括样品台、样品压盖和垂直回转轴，样品压盖将样品压固在样品台上， 样品台通过垂直回转轴与基座相连，驱动装置与垂直回转轴动力相连，并通过垂直回转轴带动样品台旋转；压头控制机构包括横梁、横梁支 架、滑动导轨、导轨底座和滑轮支架，导轨底座设置在基座上并在导 轨底座之间设置一与基座面相平行的滑动导H横梁支架可滑动设置 在滑动导轨上，并在横梁支架上设置有一可在垂直方向摆动的横梁， 橫梁与滑动导轨相平行，横梁一端设置摩擦压头，该摩擦压头与横梁 另 一端设置的配重共同作用使所述摩擦压头压在样品夹持机构位置， 横梁上还设置有数据采集装置，该数据采集装置用于将采集到的数据传输给计算系统；导轨底座上还设置有滑轮支架其上固定一滑4^,所 述配重跨过该滑轮沿竖直方向吊起，滑轮支架下方的基座上设置有一 通孔，该通孔与真空泵相连。进一步，所述驱动装置设置在密封罩外，所述垂直回转轴穿过基 座与所述驱动装置动力相连。进一步，所述真空泵或通孔与一储气装置相连通。进一步，所述储气装置中的气体根据实验要求可更换为惰性气朱还原气体、N2、水蒸气中的一种或几种。进一步，所述储气装置中的气体根据实验要求可更换为惰性气朱 氧化气体、N2、水蒸气中的一种或几种。进一步，所述储气装置的进气流速由一进气阀门控制，所述储气 装置到所述真空泵或通孔间的送气管道上还设置有 一湿度控制器。 进一步，所述数据采集装置为一应变片与采集卡构夂 进一步，所述密封罩为一真空罩。 进一步，所述摩擦压头为球形压头或者销形压头。 本发明真空环境下测量材料摩擦行为的装置通过真空泵对密封装 置内抽真空，可实现10"-l(T4Pa真空化境下的摩擦实验。另外，根据 实验需要可以将储气装置内的气体输入到真空环境下的实验装置中， 通过调节进气流速和对气体湿度的控制，可以使密封装置内产生出真 空环境或多气氛实验环境，通过数据采集装置实现不同环境下摩擦系 数等参数的实时数据采集。
图1为本发明装置的剖视图； 图2为图1的A-A剖视图。
具体实施方式
如图l和2所示，本发明真空环境下测量材料摩擦行为装置，包 括基座l、电机3、样品夹持机构、压头控制机构和真空罩7，样品夹 持机构包括样品台41、样品压盖42和垂直回转轴，样品台41通过垂 直回转轴与基座l相连，垂直回转轴穿过基座l,通过皮带与电4几3动 力相连，样品台41和样品压盖42均为圆盘式结构，样品台41的表面 与基座面互相平行，样品压盖42将样品压固在样品台41上，其中样 品压盖42为一圆环形盘，环形开口的面积小于样品的上表面面积，样 品压盖42和样品台41之间通过螺钉在垂直方向固定。压头控制机构5 包括摩擦压头51、横梁52、横梁支架53、滑动导轨54、导轨底座55、 滑轮56、滑轮支架57，横梁52沿其长度方向设置在样品夹持机构的 中心线正上方位置，橫梁52的一端设置有一摩擦压头51，该摩擦压头 51在样品夹持机构的上方，摩擦压头51并通过施加砝码6后杠杆作用 可以压在样品表面上，横梁52中部沿宽度方向设置一轴杆，轴杆两端 固定在横梁支架53的上部，使横梁52可以在竖直方向摆动，横梁52 上还贴有应变片，并与采集卡相连，最后连入计算机，实现摩擦数据 的实时自动采集。横梁支架53的下部套装有一与基座1平面平行的滑 动导轨54，横梁支架53可以沿滑动导轨54左右移动，滑动导轨54的 两端分别设置在导轨底座55上，导轨底座55设置在基座1上，远离 样品夹持机构的导轨底座55上设置有滑轮支架57,其上固定一滑轮 56，滑轮支架57的下方基座1上设置有一通孔11与真空泵8相连， 真空泵8上连接一段进气管道与一储气罐10相连通。进行样品摩擦实验前，调节横梁支架53在滑动导轨54上的位置 确定摩擦压头51压持在样品上的工作位置，将横梁支架53用螺钉在 垂直方向上与基座l固定，横梁52没有压头的一端固定一根引线并跨 过滑轮56,在引线另一端悬挂合适重量的砝码6，根据摩擦压头51和 砝码6的重量确定压头压持在样品上的压力，砝码6可通过通孔11伸 出到基座l下方，防止实验过程中砝码6与导轨底座55碰撞，最后在 基座1上放置一真空罩7将样品夹持机构和压头控制机构均密封在真 空罩7内，采用真空泵8对真空罩7内抽取真空，达到指定真空度后， 储气罐10中的气体通过进气阀门9控制输入到真空罩7内，真空泵8 和储气罐10连接管道上还设置有湿度控制器2，控制从储气罐10输入 到真空罩7内的气体湿度，最后开启电机3，调节转速，开始实验。本发明真空环境下测量材料摩擦行为的装置通过真空泵对密封装 置内抽取真空，另外，根据实验需要可以将储气装置内的气体输入到 真空环境下的实验装置中，通过调节进气流速和对气体湿度的控制， 可以使密封装置内产生出真空环境下的多气氛实验环乾通过数据采
集装置实现不同环境下摩擦系数等参数的实时数据采l本发明装置 的结构简单、并且可以有效测试出材料在真空环境下以及多气氛环境 下不同压力、不同位置材料的摩^^亍为。
权利要求
1. 真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在于，包括基座、驱动装置、样品夹持机构、压头控制机构和密封罩，基座上设有密封罩将样品夹持机构和压头控制机构密封，样品夹持机构包括样品台、样品压盖和垂直回转轴，样品压盖将样品压固在样品台上，样品台通过垂直回转轴与基座相连，驱动装置与垂直回转轴动力相连，并通过垂直回转轴带动样品台旋转；压头控制机构包括横梁、横梁支架、滑动导轨、导轨底座和滑轮支架，导轨底座设置在基座上并在导轨底座之间设置一与基座面相平行的滑动导轨，横梁支架可滑动设置在滑动导轨上，并在横梁支架上设置有一可在垂直方向摆动的横梁，横梁与滑动导轨相平行，横梁一端设置摩擦压头，该摩擦压头与横梁另一端设置的配重共同作用使所述摩擦压头压持在样品夹持机构位置，横梁上还设置有数据采集装置，数据采集装置用于将采集到的数据传输给计算系统；导轨底座上还设置有滑轮支架，其上固定一滑轮，所述配重跨过该滑轮沿竖直方向吊起，滑轮支架下方的基座上设置有一通孔，该通孔与一真空泵相连。
2. 如权利要求l所述的真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在 于，所述驱动装置设置在密封罩外，所述垂直回转轴穿过基座与所述 驱动装置动力相连。
3. 如权利要求l所述的真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在 于，所述真空泵或通孔与一储气装置相连通。
4. 如权利要求l所述的真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在 于，所述储气装置中的气体根据试验要求可更换为惰性气朱还原气 体、N2、水蒸气中的一种或几种。
5. 如权利要求l所述的真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在 于，所述储气装置中的气体根据试验要求可更换为惰性气朱氧化气 体、N2、水蒸气中的一种或几种。
6. 如权利要求3所述的真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在 于，所述储气装置的进气流速由一进气阀门控制，所述储气装置到所 述真空泵或通孔间的送气管道上还设置有一湿度控制器。
7. 如权利要求l所述的真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在 于，所述密封罩为一真空罩。
8. 如权利要求l所述的真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在 于，所述数据采集装置为一应变片和采集卡构成。
9. 如权利要求l所述的真空环境下测量材料摩擦行为的装置，其特征在 于，所述摩擦压头为球形压头或者销形压头。
全文摘要
本发明公开了一种多气氛及真空环境下测量材料摩擦行为的装置，包括基座、驱动装置、样品夹持机构、压头控制机构、密封罩，基座上设有密封罩将样品夹持机构和压头控制机构密封，样品夹持机构包括样品台、样品压盖和垂直回转轴，样品夹持在样品台和样品压盖之间，样品台通过垂直回转轴与基座相连，驱动装置与垂直回转轴动力相连，并驱动样品夹持机构以垂直方向轴线旋转；压头控制机构控制压头的工作位置和压头的工作压力，并通过数据采集装置将采集到的数据传输给计算系统。本发明真空环境下测量材料摩擦行为的装置，根据实验需要可以实现多种环境下摩擦系数等参数的实时数据采集，并且装置结构简单、使用方便。
文档编号G01N19/02GK101393113SQ20081022554
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者原 夏, 徐方涛, 光 李, 陈支通 申请人:中国科学院力学研究所