本发明属于低温摩擦测试装置,具体涉及一种低温摩擦测试装置的环境腔体。
背景技术:
1、低温机械运动部件广泛应用于能源、航空航天深海、深地油气开发与交通运输等众多关键领域,其优异的性能对于装置的安全稳定运行起着至关重要的作用。金属材料作为机械运动部件广泛使用的材料,即需要具备优异的低温力学性能,也要满足可焊接、耐腐蚀、耐磨损等特定工况下的物理性能。
2、通常金属材料通常存在着严重的摩擦磨损问题,而其在低温环境下面临着更加苛刻的摩擦学挑战。当前,低温摩擦测试技术及装置发展缓慢,其技术难点在于难以同时实现连续可控的极低温度、良好的气氛控制以及理想的样品表面状态(表面无结冰和流体覆盖)。传统的低温液体(液氮,液氦等)浸泡法通过热传导方式,将样品温度迅速降至低温液体沸点,该方法仅局限于固定温度下的测试,且样品表面覆盖有大量流体(液氮),无法实现精准地摩擦性能测量。而液氮喷溅法能够实现低温温度的连续调控,但是由于制冷效率有限,且难以实现更低温度(<-100℃)下的摩擦测试需求;另一方面,由于装置设计缺陷易造成腔体内混入大量空气并大范围结冰,样品表面结冰严重影响摩擦测试精度,运动部件处大量结冰导致装置卡死甚至损坏。因此,有必要对现有低温摩擦装置进行系统改造,突破液氮喷溅法和低温液体浸泡法等多种制冷方式的局限性。
3、基于此,提出一种低温摩擦测试装置的环境腔体。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种低温摩擦测试装置的环境腔体,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种低温摩擦测试装置的环境腔体,包括保温腔体,所述保温腔体底端固定有保温底座,所述保温底座安装在支座上;
3、所述保温底座中间转动连接有t型转台,所述t型转台的顶端设置在保温腔体内,所述t型转台上固定有储液槽,所述储液槽的顶面中心处垂直固定有中心柱,所述中心柱的顶面中心处固定有样品台;
4、所述保温腔体内侧壁缠绕有制冷管,所述制冷管上朝向保温腔体内腔方向等间距的设置有多个制冷管喷口;
5、所述保温腔体顶端通过螺钉连接有保温顶盖,所述保温顶盖的中心处垂直贯穿设置有摩擦测试销,所述保温顶盖上还设置有至少一个测试保温腔体内腔温度的温度传感器。
6、进一步的,所述t型转台的转轴通过轴承转动连接在保温底座的中心处,所述支座上固定有驱动电机,所述驱动电机的输出轴与t型转台的转轴传动连接。
7、进一步的,所述储液槽的横截面面积小于中心腔体的内腔横截面面积,大于中心柱的横截面面积,所述储液槽的高度低于中心柱的高度。
8、进一步的,所述样品台的底端固定有多个连接轴,所述连接轴插接在中心柱内。
9、进一步的,所述样品台上开设有样品放置槽,所述样品台的侧壁螺纹连接有多个用于样品在样品放置槽内固定的螺纹销。
10、进一步的,所述制冷管呈螺旋状缠绕在保温腔体的内壁,所述保温腔体上靠近顶端处设置有与制冷管顶端连通的入口管,所述保温腔体上靠近底端处设置有与制冷管底端连通的出口管,所述入口管和出口管分别与液氮喷溅装置连通。
11、进一步的,所述保温底座和支座上开设有与保温腔体内腔连通的排气孔。
12、进一步的,所述温度传感器的监测端在工作时设置在与样品槽内样品的同一高度处。
13、进一步的,所述保温腔体与保温顶盖的接触面上设置有密封垫圈。
14、本发明与现有技术相比具有以下优点:
15、1、本发明针对现有低温摩擦装置温度极限难以突破,耦合低温液体浸泡法制冷量大的特点,改造低温摩擦装置的环境腔体系统,优化低温液体热传导途径以提升装置制冷能力;结合喷溅装置制冷量可控的特点,实现低温测试温度的连续可控,在低温摩擦装置上同时实现超低温度及低温连续控温,同时保证测试腔体内良好的气氛控制和理想的样品表面状态,实现材料低温摩擦性能的精准测试。
16、2、本发明液氮通过制冷缠绕管上预制的大量制冷管喷口喷溅至保温腔体内部,制冷效率高且温度均匀;储液槽能够收集多余喷溅制冷液氮,有效节约制冷液体并降低成本;储液槽内的制冷液体通过蒸发吸热迅速降温,提高制冷效率,突破摩擦测试环境腔体的低温温度极限;制冷液氮蒸发产生大量氮气保护气体,有效排出腔体内空气,有效抑制低温摩擦过程的结霜和氧化现象的发生,实现材料低温摩擦性能的准确测量。本发明成本低廉,能够连续控温并达到极限低温温度,实现低温环境下的精准摩擦测试。
1.一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于:包括保温腔体(1),所述保温腔体(1)底端固定有保温底座(2),所述保温底座(2)安装在支座(21)上;
2.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述t型转台(4)的转轴通过轴承转动连接在保温底座(2)的中心处,所述支座(21)上固定有驱动电机(22),所述驱动电机(22)的输出轴与t型转台(4)的转轴传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述储液槽(41)的横截面面积小于中心腔体(1)的内腔横截面面积,大于中心柱(42)的横截面面积,所述储液槽(41)的高度低于中心柱(42)的高度。
4.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述样品台(5)的底端固定有多个连接轴(51),所述连接轴(51)插接在中心柱(42)内。
5.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述样品台(5)上开设有样品放置槽(52),所述样品台(5)的侧壁螺纹连接有多个用于样品在样品放置槽(52)内固定的螺纹销(53)。
6.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述制冷管(6)呈螺旋状缠绕在保温腔体(1)的内壁,所述保温腔体(1)上靠近顶端处设置有与制冷管(6)顶端连通的入口管(61),所述保温腔体(1)上靠近底端处设置有与制冷管(6)底端连通的出口管(62),所述入口管(61)和出口管(62)分别与液氮喷溅装置连通。
7.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述保温底座(2)和支座(21)上开设有与保温腔体(1)内腔连通的排气孔(23),所述排气孔(23)直径大于3mm。
8.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述温度传感器(8)的监测端在工作时设置在与样品槽(52)内样品的同一高度处。
9.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述保温腔体(1)与保温顶盖(3)的接触面上设置有密封垫圈。
10.根据权利要求1所述的一种低温摩擦测试装置的环境腔体,其特征在于,所述制冷管(6)上的制冷管喷口(63)设置为每圈6~12个。