一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机的制作方法

本发明属于摩擦磨损测试和核电材料应用，具体涉及一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机。

背景技术：

1、压水堆内中子控制棒的上下移动，可以根据发电计划科学准确地控制中子发射率，进而控制发电功率根据用电波峰波谷进行调整。但堆内服役环境苛刻（高温约350℃、高压约15~18mpa、高放射性、硼酸锂液体等等），控制棒的服役时间久（约40年），控制棒上下移动，是通过驱动组件来实现，由耐磨减磨的轴瓦材料进行配合。规定要求控制棒的轴瓦在长寿期内的对磨下，磨损量极小。这对轴-瓦体系的表面摩擦磨损和减磨耐磨性能提出了极高的要求，在堆外模拟堆内环境快速测试表面处理后的实际尺寸工件对开发轴-瓦材料体系具有至关重要的意义。

2、但现行的摩擦磨损测试设备，其测试多为单一功能，且对样品的形状、尺寸和大小都有严格的要求。销盘式、往复式、环块式等磨损方式都是基于平面样品的局部测试而设计的传统磨损测试方法，无法实现对该部件在各种溶液下、温度、速度、压力的变动和设定。对于大口径的服役金属管件和对应的轴瓦材料，需要设计针对性的测试装置。可以模拟除了堆内辐照外的所有条件：高温水环境（80~95℃）、常温空气环境、高温空气（或其他气氛）环境，甚至模拟偏磨的环境。

3、因此，需要一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机。

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，提供一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机。该试验机通过设置轴试样并连接往复运动机构，在轴试样外部设置多个瓦试样，使轴试样在多个瓦试样的包裹下进行往复运动，实现轴-瓦摩擦磨损试验，通过将瓦试样连接有加载机构，对瓦试样进行加载，模拟受力条件下的磨损，通过设置加热机构和在轴试样中安装有加热棒，实现多种功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验，满足核反应堆内中子控制棒的耐磨性能的堆外测试需求。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，包括轴试样和与轴试样外部接触的多个瓦试样，每个所述瓦试样均连接有加载机构和摩擦测力机构，所述轴试样连接有往复运动机构，所述轴试样和瓦试样均放置在加热机构中。

3、上述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述瓦试样的数量为2个~8个。

4、上述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述加载机构包括固定在瓦试样上的加载杆，所述加载杆连接有载荷组件，所述载荷组件为绕支点进行圆周转动的z形杠杆，所述杠杆上挂有砝码，或者所述载荷组件为扭矩机械，所述加载杆上设置有载荷传感器，所述载荷组件对瓦试样施加的载荷为20n~150n。

5、上述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述摩擦测力机构包括套装在加载杆上的直线轴承，所述直线轴承连接有摩擦力传感器。

6、上述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述往复运动机构包括使轴试样立式进行匀速或变速往复运动的电机，所述轴试样的往复运动速度为2mm/s~20mm/s，行程为5mm~600mm。

7、上述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述轴试样中安装有加热棒并注满加热油。

8、上述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述加热机构为带有加热器的容器。

9、本发明与现有技术相比具有以下优点：

10、1、本发明通过设置轴试样并连接往复运动机构，在轴试样外部设置多个瓦试样，使轴试样在多个瓦试样的包裹下进行往复运动，实现轴-瓦摩擦磨损试验，通过将瓦试样连接有加载机构，对瓦试样进行加载，模拟受力条件下的磨损，通过设置加热机构和在轴试样中安装有加热棒，实现多种功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验，满足核反应堆内中子控制棒的耐磨性能的堆外测试需求。

11、2、本发明模块化的增加或减少磨损瓦数和对应的载荷摩擦传感器等，可以测试多种结构的轴-瓦组合，针对性对实际轴-瓦组合的堆内服役关键耐磨减磨构件进行模拟工况的台架试验，另外可以设置偏磨模式，研究更加接近工况时最严重的偏磨现象。

12、3、本发明通过设置加热机构和在轴试样中安装有加热棒，并控制加热的参数，与往复运动机构进行变速往复运动配合，实现典型样件在变温下和变速下的滑移距离-磨损量-摩擦系数曲线。

13、下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，包括轴试样（1）和与轴试样（1）外部接触的多个瓦试样（2），每个所述瓦试样（2）均连接有加载机构和摩擦测力机构，所述轴试样（1）连接有往复运动机构，所述轴试样（1）和瓦试样（2）均放置在加热机构中。

2.根据权利要求1所述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述瓦试样（2）的数量为2个~8个。

3.根据权利要求1所述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述加载机构包括固定在瓦试样（2）上的加载杆（3），所述加载杆（3）连接有载荷组件，所述载荷组件为绕支点（4）进行圆周转动的z形杠杆（5），所述杠杆上挂有砝码（6），或者所述载荷组件为扭矩机械，所述加载杆（3）上设置有载荷传感器，所述载荷组件对瓦试样（2）施加的载荷为20n~150n。

4.根据权利要求3所述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述摩擦测力机构包括套装在加载杆（3）上的直线轴承（7），所述直线轴承（7）连接有摩擦力传感器（8）。

5.根据权利要求1所述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述往复运动机构包括使轴试样（1）立式进行匀速或变速往复运动的电机（9），所述轴试样（1）的往复运动速度为2mm/s~20mm/s，行程为5mm~600mm。

6.根据权利要求1所述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述轴试样（1）中安装有加热棒（10）并注满加热油。

7.根据权利要求1所述的一种多功能多介质耦合场轴-瓦摩擦磨损试验机，其特征在于，所述加热机构为带有加热器的容器（11）。

技术总结
本发明公开了一种多功能多介质耦合场轴‑瓦摩擦磨损试验机，包括轴试样和与轴试样外部接触的多个瓦试样，每个瓦试样均连接有加载机构和摩擦测力机构，轴试样连接有往复运动机构，轴试样和瓦试样均放置在加热机构中。本发明通过设置轴试样并连接往复运动机构，在轴试样外部设置多个瓦试样，使轴试样在多个瓦试样的包裹下进行往复运动，实现轴‑瓦摩擦磨损试验，通过将瓦试样连接有加载机构，对瓦试样进行加载，模拟受力条件下的磨损，通过设置加热机构和在轴试样中安装有加热棒，实现多种功能多介质耦合场轴‑瓦摩擦磨损试验，满足核反应堆内中子控制棒的耐磨性能的堆外测试需求。

技术研发人员：胡小刚,邱龙时,高志文,江海霞,刘刚
受保护的技术使用者：西安稀有金属材料研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15