一种冰粘附剪切强度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粘附强度测量装置，尤其涉及一种冰粘附剪切强度测量装置。
【背景技术】
[0002]目前，测量冰与涂层表面粘附强度的方法较多，但缺乏统一标准和稳定性，相关仪器也都存在各不足。如专利《一种覆冰模具、利用其测量覆冰剪切力的装置及方法》(中国专利数据库，公开号:CN103760106A，公开日2014-04-30)，此发明采用拉推力试验机将采用模具冰冻好的冰块推离以测得冰与材料粘附剪切力，此装置设备昂贵，而且无法保证推力方向与剪切平面处于同一平面，导致测量不准确。还如离心式冰粘附测量装置(Iceadhes1n on super-hydrophobic surfaces， Applied Surface Science， Volume 255，Issue 18, 30June 2009，Pages8153_8157)将水滴冻在材料上，需要配平质量，然后高速旋转，直至冰脱离，此过程需要高速摄影机全程监控，设备昂贵，且危险性高。例如刮离式测量法(Reducing ice adhes1n by hierarchical micro-nano-pi11ars Applied SurfaceScience,Volume 305，30June 2014，Pages589_595，Yang He,Chengyu Jiang，Xiaobao Cao,Jun Chen,Wei Tian，Weizheng Yuan)通过探头移动刮离冰材料表面的冰滴，探头上连接有力学传感器从而得到冰粘附力，这种装置无法保证探头施加的力与冰粘附平面平行，缺乏测试结果的稳定性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了提供一种操作方便、结果稳定的冰粘附剪切强度测量装置。
[0004]本发明的目的是这样实现的:包括矩形基座、中心轴和两个滑块，矩形基座的中心位置设置有轴承，所述中心轴的下端安装在所述轴承里且中心轴的轴线与矩形基座所在平面垂直，中心轴的上端安装有力矩扳手，所述矩形基座上还设置有两条滑轨，且所述的两条滑轨沿着矩形基座的长度方向对称设置在轴承的两边，两个滑块分别安装在两条滑轨上，且每个滑块上还设置有弧形片，所述中心轴上套装有对称设置的力臂，所述对称设置的力臂的两端分别设置有弧形托架，且所述弧形托架和所述弧形片的弧度相同且形状吻合，每个弧形托架上还贴有吸水海绵，每个弧形片上涂有材料涂层。
[0005]本发明还包括这样一些结构特征:
[0006]1.每个所述滑轨横截面形状是阶梯形，每个滑块的底部设置有与对应滑轨配合的凹槽。
[0007]2.所述吸水海绵和材料涂层相互贴合。
[0008]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明提出一种操作方便，结果稳定的冰粘附强度测量装置，相比现有仪器都需要昂贵的传感器和显示设备的不足，本发明使用力矩平衡得到冰与涂层表面的粘附强度，操作方便、成本低廉。考虑冰的强度可能比冰和材料表面的粘附强度小，在冰与材料表面脱离前先前断裂，而无法测量冰和材料表面的粘附强度，本发明用吸水海绵吸水结冰的方法提高了冰层本身的强度。考虑到直接推拉法测量装置的施加力存在偏心问题，本发明采用施加扭矩以及弧形接触表面的方法消除力偏心问题。本发明可以方便地测量冰与材料表面的粘附强度，与现有技术相比解决了冰层内部的非完整性对测量结果的影响，并且结构简单，操作容易。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的整体结构示意图；
[0010]图2是本发明的结构装配图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0012]结合图1和图2，基座I上有滑轨8，且连接有轴承9，滑轨8上组装两个带有弧形片的滑块3。中心轴2和轴承9组装。中心轴2连有力臂7，力臂7是对称设置的力臂，力臂?两端带有弧形托架6，弧形托架6上贴有吸水海绵5，带有吸水海绵5的弧形托架6可与滑块3上的弧形片吻合。中心轴2上端可与力矩扳手4连接，以便施加扭矩。测量时，将要测的涂层涂在滑块3的弧形片上，将吸水海绵5吸水后，推动滑块3，使之与力臂的弧形托架6贴合。将装置放置在冰箱中结冰，结冰后，将力矩扳手4与中心轴2顶端连接，施加扭矩。待到冰与涂层脱离时记录扭矩读数。已知冰冻面积，力臂长度，扭矩大小，就可计算出冰粘附剪切强度。
[0013]也即本发明的中心轴上部连接有对称力臂，力臂两端连接有弧形托架，弧形托架上连接有吸水海绵，吸水海绵吸满水后结成冰可增强冰层强度。中心轴下端与固定轴承连接。中心轴上端与力矩扳手连接，用来测量扭矩。带有吸水海绵的弧形托架与材料涂层表面充分接触，涂层材料附于同样是具有弧形片的滑块上。滑块可以在滑轨滑动，方便具有弧形片的滑块与吸水海绵接触。将海绵吸水后，推动滑块，使滑块弧形表面与海绵接触，同时将装置放入冰箱中冷冻结冰，将力矩扳手与中心轴顶部相连，增加扭矩。待冰块与滑块脱离时，读出力矩扳手的扭矩值。根据力矩平衡，计算冰与材料涂层表面的剪切强度。
[0014]本发明的基座、轴承、中心轴、力臂顺序连接，基座是矩形，矩形上有两个导轨，每个导轨上各附有梯形的滑块，滑块下方有凹槽，滑块可在导轨上沿着基座长度方向稳定滑动；中心轴可自由旋转，中心轴上连接有力臂，中心轴顶端含有可以与力矩扳手匹配的结构。基座中心安装有轴承，中心轴下端与轴承内侧连接。两个导轨在基座长度方向中心线对称放置，导轨横截面为阶梯形。滑块和力臂两端具有弧形外形，两者可以贴合。力臂的弧形托架上附有一定厚度的吸水海绵。
【主权项】
1.一种冰粘附剪切强度测量装置，其特征在于:包括矩形基座、中心轴和两个滑块，矩形基座的中心位置设置有轴承，所述中心轴的下端安装在所述轴承里且中心轴的轴线与矩形基座所在平面垂直，中心轴的上端安装有力矩扳手，所述矩形基座上还设置有两条滑轨，且所述的两条滑轨沿着矩形基座的长度方向对称设置在轴承的两边，两个滑块分别安装在两条滑轨上，且每个滑块上还设置有弧形片，所述中心轴上套装有对称设置的力臂，所述对称设置的力臂的两端分别设置有弧形托架，且所述弧形托架和所述弧形片的弧度相同且形状吻合，每个弧形托架上还贴有吸水海绵，每个弧形片上涂有材料涂层。2.根据权利要求1所述的一种冰粘附剪切强度测量装置，其特征在于:每个所述滑轨横截面形状是阶梯形，每个滑块的底部设置有与对应滑轨配合的凹槽。3.根据权利要求1或2所述的一种冰粘附剪切强度测量装置，其特征在于:所述吸水海绵和材料涂层相互贴合。
【专利摘要】本发明提供一种冰粘附剪切强度测量装置，由基座，轴承，中心轴，力臂顺序连接，基座是矩形，矩形基座长度方向中心轴线两侧有两个导轨，导轨横截面为梯形，每个导轨上各附有梯形的滑块，滑块下方有矩形凹槽，滑块可在导轨上沿着基座长度方向滑动，基座中心安装有轴承，轴承内壁与中心轴连接，中心轴可自由旋转，中心轴上连接有力臂，中心轴顶端含有可以与力矩扳手匹配的结构。滑块和力臂两端具有弧形外形，使冰与材料涂层粘附剪切力测量更准确。力臂的弧形托架上附有吸水海绵，保证冰层完整。本发明可以方便地测量冰与材料表面的粘附强度，与现有技术相比解决了冰层内部的非完整性对测量结果的影响，并且结构简单，操作容易。
【IPC分类】G01N19/04
【公开号】CN104897565
【申请号】CN201510312713
【发明人】章继峰, 谢强, 夏广微, 周利民
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月9日