CN105372142A - 一种高温真空微动腐蚀磨损试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，包括机架、伺服电机、位移调整装置、位移执行机构、摩擦力测量机构、摩擦副系统、试验力加载机构、铅铋合金腔体、循环水路、真空系统，所述的真空系统设置在位移执行机构、摩擦力测量机构及试验力加载装置的内部，真空系统包括熔融腔体和真空测试腔体，真空测试腔体外壁焊接有循环水路，真空测试腔腔体上还设置有可向真空测试腔腔体内充入保护气体的充气阀门，熔炉腔体和真空测试腔体共用一套真空抽气装置且连接有附带加热装置的管道系统；所述的铅铋合金腔内填充有铅铋合金，铅铋合金经熔炉腔体融化后进入测试腔体，形成铅铋合金测试环境。

Description

一种高温真空微动腐蚀磨损试验台

技术领域

本发明属于材料磨损实验技术领域，具体涉及一种高温真空微动腐蚀磨损试验台。

背景技术

高温真空微动腐蚀磨损试验台是新一代微机控制试验台，它汇集了计算机控制技术、模块化数据采集通讯技术和网络技术等，可通过计算机对整个试验进行全过程控制，系统软件可对试验过程实时监控，并记录相关的试验参数及曲线。面对日益精确的测量要求，现有的试验台往往难以在改变试验负荷、往复频率、往复行程、试验温度、摩擦配偶材料、硬度等参数以及真空、铅铋合金溶液的气氛环境下进行测试，材料的微动磨损特性及机理不能精确的评判。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷和不足，本发明提供了一种高温真空微动腐蚀磨损试验台。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，包括机架、伺服电机、微小位移调整装置、位移执行机构、摩擦力测量机构、摩擦副系统、试验力加载机构、铅铋合金腔体、循环水路、真空系统，所述的伺服电机、位移调整装置、位移执行机构、摩擦力测量机构、摩擦副系统、试验力加载机构、铅铋合金腔体、真空系统固定设置在机架上，其特征在于：所述的微小位移调整装置包括偏心调节装置和位移微调节器，所述的位移调节器包括旋转轮、滚珠丝杠、定位装置、力矩块和定位销，所述的旋转轮设置在定位装置轴向的一侧，力矩块设置在定位装置轴向的另一侧，定位装置通过设置在力矩块一侧的定位销固定设置在机架上，滚珠丝杠安装在定位装置的中心并抗扭的连接于旋转轮和力矩块，力矩块与偏心调节装置连接；所述的电机可驱动位移微调节器运动从而带动偏心调节装置运动工作；位移调整装置与位移执行机构通过杠杆连接；

所述的真空系统设置在位移执行机构、摩擦力测量机构及试验力加载机构的内部，真空系统包括熔融腔体和真空测试腔体，所述的位移执行机构摩擦力测量机构及试验力加载结构进出真空测试腔体均通过金属波纹管动密封及无氧铜静密封，真空测试腔体腔体外壁焊接有循环水路，真空测试腔腔体上还设置有可向真空测试腔腔体内充入保护气体的充气阀门，熔炉腔体和真空测试腔体共用一套真空抽气装置且连接有附带加热装置的管道系统；所述的铅铋合金腔内填充有铅铋合金，铅铋合金经熔炉腔体融化后进入测试腔体，形成铅铋合金测试环境；

所述的摩擦副系统包括连杆一、连杆二、U型座、试验力杆、可调整压杆、直线轴承，所述的U型座通过设置在U型座两侧的连杆一、连杆二固定安装在机架上，下试样安装在U型座内，试验力杆对应于下式样通过可调整压杆和直线轴承滑动的安装在机架上，上试样安装在试验力杆的下端。

所述的伺服电机与位移微调节器之间设置有1:1.5的同步带轮。

所述的位移执行机构的末端设置有位移传感器。

所述的真空测试腔体还设置有耐高温真空阀门，耐高温真空阀门采用氟胶圈。

所述的真空测试腔体其真空管路为不锈钢金属波纹管路。

所述的循环水路采用24℃冷却循环水恒温水浴。

本发明的有益之处在于，该试验台采用滑动往复摩擦形式，可在改变试验负荷、往复频率、往复行程、试验温度、摩擦配偶材料、硬度等参数以及真空、铅铋合金溶液的气氛环境下进行测试，以评定材料微动磨损特性及机理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的位移微调节器的结构示意图；

图3是本发明的偏心调节装置的结构示意图；

图4是本发明的位移执行机构的结构示意图；

图5是本发明的摩擦力测量机构的结构示意图；

图6是本发明的摩擦副系统的结构示意图；

图7是本发明的试验力加载机构的结构示意图；

图中，1、机架，2、伺服电机，3、微小位移调整装置，31、位移微调节器，32、偏心调节装置，33、偏心轮，34、调节杆，35、旋转伦，36、滚珠丝杠，37、定位装置，38、力矩块，39、定位销，4、位移执行机构，41、无氧铜静密封一，42、金属波纹管动密封一，5、摩擦力测量机构，51、加速度传感器，52、金属波纹管动密封二，53、无氧铜静密封二，6、真空系统，61、真空测试腔体，62、熔融腔体，7、摩擦副系统，71、连接杆一，72、连接杆二，73、U型座，74、试验力杆，75、固定螺母，76、压块，77、直线轴承，78、可调整压杆，8、试验力加载机构，81、金属波纹管动密封三，82、无氧铜静密封三，9、铅铋合金腔体，91、耐高温真空阀门，92、放液口，10、循环水路。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对发明进一步的说明：

如附图所示，一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，包括机架1、伺服电机2、位移调整装置3、位移执行机构4、摩擦力测量机构5、摩擦副系统7、试验力加载机构8、铅铋合金腔体9、循环水路10、真空系统6。

机架1采用焊接一体式结构，外观采用喷塑工艺，整体美观大方。伺服电机2、位移调整装置3、位移执行机构4、摩擦力测量机构5、摩擦副系统7、试验力加载机构8、铅铋合金腔体9、循环水路10、真空系统6紧密稳固的设置在机架上。

伺服电机2采用日本进口5Kw松下伺服电机，额定扭矩23.8N.m，额定转速2000r/min，电机通过1:1.5增速同步带轮传递扭矩到位移调整装置3，恒扭矩输出，转速精确、稳定，从而为位移执行结构4提供恒扭矩以及精确稳定的往复频率。

微小位移调整装置3包括偏心调节装置32和位移微调节器31，偏心调节装置32采用偏心轮结构，通过调整偏心轮33偏心位移，实现不同的往复行程。所述的位移调节器31包括旋转轮35、滚珠丝杠36、定位装置37、力矩块38和定位销39，所述的旋转轮35设置在定位装置37的一侧，力矩块38设置在定位装置37的另一侧，定位装置37通过设置在力矩块38一侧的定位销39固定设置在机架1上，旋转轮35通过滚珠丝杠36传递扭矩到力矩块38，力矩块38与偏心调节装置32的调节杆34连接。偏心位移通过位移微调器31调节，位移微调节器31旋转一周，往复行程调整量为55μm，而位移微调节器31一周刻度为360，所以往复行程调整分辨率为0.15μm，位移调整装置3与位移执行机构4通过10:1杠杆连接，由此可进一步提高往复行程调整精度，并减小由于偏心位移调整误差对往复行程造成的影响。位移执行结构4末端采用位移传感器测量监测，更进一步保证往复行程的可靠度。

位移执行机构4两端采用导轨支撑，保证往复的稳定性及可靠性；中间串联下试样U型座73，为下试样提供稳定、精确、可靠的往复行程及推力；由于高温试验，该机构进出真空测试腔体61通过金属波纹管密封动密封一42及无氧铜静密封一41，该密封可有效、可靠的保证真空密封度及减小密封对往复产生的阻力，同时保证设备长时间运行的的可靠性。

摩擦力测量机构5中间部位两侧压紧上试样加载力杆，上、下试样往复摩擦力转化为对该力杆的剪切力，由此通过加速度传感器51测量，保证高频率状态下测量的准确性；该机构进出真空测试腔体还是通过金属波纹管动密封二52及无氧铜静密封二53，该密封可有效、可靠的保证真空密封度及减小密封对摩擦力测量产生的阻力，同时保证设备长时间运行的的可靠性。

真空系统6包括真空测试腔体61和熔融腔体62，真空测试腔体61采用316L耐腐蚀不锈钢材料焊接而成，空间满足使用要求，耐腐蚀、抗氧化，外层焊接有循环水路10，可有效保证高温试验时真空测试腔体61外壁的低温度，方便腔体门的真空密封(O型圈密封)和提高实验操作的安全性。该设备样件在真空腔体内测试其摩擦学特性，真空测试腔体61设置有充气阀门，抽取真空度达到5×10^-5后，向腔体内充入保护气体，可有效提高保护气体在腔体内的纯度，保证试样测试的准确性。熔融腔体62主要是以电阻加热的方式实现热熔功能的，可在真空条件下，有效融化铅铋合金，为试验提供试验环境。真空测试腔体61和熔融腔体62共用一套真空抽气装置，且连接有附带加热装置的管道系统。

所述的摩擦副系统包括连杆一71、连杆二72、U型座73、试验力杆74、可调整压杆78、直线轴承77，所述的U型座73通过设置在U型座73两侧的连杆一71、连杆二72固定安装在机架1上，下试样安装在U型座73内，通过固定螺母75和压块76固定，上试样安装在试验力杆74上，通过加载试验载荷，完成上、下试样的往复摩擦试验。试验力杆对应于下式样通过可调整压杆和直线轴承滑动的安装在机架上。该摩擦副系统能够满足并方便试样的装夹，空间充足。

试验力加载机构8进出真空腔体6也采用金属波纹管动密封三81和无氧铜静密封三82。

铅铋合金腔体9内由铅铋合金，铅铋合金在熔融腔体62内加热融化后，打开管道系统带有氟胶圈的耐高温真空阀门91，利用保护气体可将其压入真空测试腔体61内，使样件在铅铋合金环境下测试，并有效避免铅铋合金熔融状态下被氧化而导致的变质。铅铋合金腔体下面设置有放液口92，试验完成后，可有效回收铅铋合金。

循环水路10采用恒温水浴，持续为测试腔体提供24℃冷却循环水，有效保证测试腔体的长时间高温、真空运行。

Claims (6)

1.一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，包括机架、伺服电机、微小位移调整装置、位移执行机构、摩擦力测量机构、摩擦副系统、试验力加载机构、铅铋合金腔体、循环水路、真空系统，所述的伺服电机、位移调整装置、位移执行机构、摩擦力测量机构、摩擦副系统、试验力加载机构、铅铋合金腔体、真空系统固定设置在机架上，其特征在于：所述的微小位移调整装置包括偏心调节装置和位移微调节器，所述的位移调节器包括旋转轮、滚珠丝杠、定位装置、力矩块和定位销，所述的旋转轮设置在定位装置轴向的一侧，力矩块设置在定位装置轴向的另一侧，定位装置通过设置在力矩块一侧的定位销固定设置在机架上，滚珠丝杠安装在定位装置的中心并抗扭的连接于旋转轮和力矩块，力矩块与偏心调节装置连接；所述的电机可驱动位移微调节器运动从而带动偏心调节装置运动工作；位移调整装置与位移执行机构通过杠杆连接；

所述的真空系统设置在位移执行机构、摩擦力测量机构及试验力加载机构的内部，真空系统包括熔融腔体和真空测试腔体，所述的位移执行机构摩擦力测量机构及试验力加载结构进出真空测试腔体均通过金属波纹管动密封及无氧铜静密封，真空测试腔体腔体外壁焊接有循环水路，真空测试腔腔体上还设置有可向真空测试腔腔体内充入保护气体的充气阀门，熔炉腔体和真空测试腔体共用一套真空抽气装置且连接有附带加热装置的管道系统；所述的铅铋合金腔内填充有铅铋合金，铅铋合金经熔炉腔体融化后进入测试腔体，形成铅铋合金测试环境；

所述的摩擦副系统包括连杆一、连杆二、U型座、试验力杆、可调整压杆、直线轴承，所述的U型座通过设置在U型座两侧的连杆一、连杆二固定安装在机架上，下试样安装在U型座内，试验力杆对应于下式样通过可调整压杆和直线轴承滑动的安装在机架上，上试样安装在试验力杆的下端。

2.根据权利要求1所述的一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，其特征在于：所述的伺服电机与位移微调节器之间设置有1:1.5的同步带轮。

3.根据权利要求1所述的一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，其特征在于：所述的位移执行机构的末端设置有位移传感器。

4.根据权利要求1所述的一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，其特征在于：所述的真空测试腔体还设置有耐高温真空阀门，耐高温真空阀门采用氟胶圈。

5.根据权利要求1所述的一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，其特征在于：所述的真空测试腔体其真空管路为不锈钢金属波纹管路。

6.根据权利要求1所述的一种高温真空微动腐蚀磨损试验台，其特征在于：所述的循环水路采用24℃冷却循环水恒温水浴。