CN109916778A - 一种恒温恒压扩散实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温恒压扩散实验装置，包括工作台、管形工件夹持装置、温度调节装置、管形工件旋转装置、横向进给装置、压力调节装置、刀具夹持装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置；横向进给装置包括立于工作台处的支架、驱动机构；管形工件夹持装置包括两个相对立于工作台处的支撑件；温度调节装置设置于两个支撑件之间，且管形工件旋转装置与之传动连接；压力调节装置设置于支架处，用于向刀具夹持装置施加压力；驱动机构用于驱动压力调节装置横向移动；刀具夹持装置连接于压力调节装置下方。本发明能够真实地模拟刀‑屑的切削过程，且准确控制温度和压力，具有能准确研究压力、浓度梯度变化对扩散的影响的优点。

Description

一种恒温恒压扩散实验装置

技术领域

本发明涉及扩散实验器材领域，尤其涉及一种恒温恒压扩散实验装置。

背景技术

硬质合金刀具在切削不锈钢、2.25Cr1Mo0.25V等多种铁碳合金、镍基合金的过程中，前刀面易发生扩散磨损、粘结破损，其本质原因是刀-屑间的元素扩散。由菲克扩散定律和臼井英治教授的研究结论可知，从宏观角度来看，影响刀-屑间元素扩散的因素主要有：材料之间的化学亲性、温度、压力、浓度梯度等。

为深入的研究刀-屑间的元素扩散，需要针对不同的材料在不同的切削温度和切削力度下的扩散过程展开研究。目前的刀-屑间扩散实验方式是将刀-工材料装夹或焊接到一起，经高温炉加热后冷却，得出扩散实验结果，这种实验方案主要存在的缺陷主要有：一是无法模拟刀具材料和工件材料的相对运动；二是将两者装夹后，浓度梯度的变化率与实际工况不一致；三是由于夹具和刀、工材料的热膨胀系数的不同，将导致常温和高温下的刀-工表面承受的法向压力发生变化。因此，现有的扩散实验方式无法准确研究压力、浓度梯度变化对扩散的影响。

发明内容

为此，需要提供一种恒温恒压扩散实验装置,以解决现有技术中扩散实验方式与实际切削环境相差甚远，进而无法准确的研究压力、浓度梯度变化对扩散的影响的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种恒温恒压扩散实验装置，包括工作台、管形工件夹持装置、温度调节装置、管形工件旋转装置、横向进给装置、压力调节装置、刀具夹持装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置；所述横向进给装置包括支架、驱动机构；

所述管形工件夹持装置包括两个支撑件，两个支撑件相对立于工作台处；温度调节装置可旋转地设置于两个支撑件之间，管形工件套接于温度调节装置外；所述管形工件旋转装置与温度调节装置连接，用于驱动温度调节装置带动管形工件轴向旋转；

所述支架立于工作台处；所述压力调节装置可横向移动地设置于支架处，用于向刀具夹持装置施加挤压管形工件的压力；所述驱动机构与压力调节装置连接，用于驱动压力调节装置横向移动；所述刀具夹持装置设置于温度调节装置上方，且与压力调节装置连接；所述压力测量装置设置于刀具夹持装置内，且与压力调节装置连接，用于测量压力调节装置向刀具夹持装置施加挤压管形工件的压力；

所述第一温度测量装置和均与温度调节装置连接，第二温度测量装置与第二压力机平台相连，所述第一温度测量装置设置于温度调节装置内，用于测量温度调节装置内的温度；所述第二温度测量装置设置于第二压力机平台下方，用于测量管形工件与刀具接触温度。

作为本发明的一种优选结构，所述驱动机构为丝杆电机，所述丝杆电机的机体与支架连接，且丝杆电机的丝杆可旋转地横向设置；

所述压力调节装置包括压力机、第一压力机平台、第二压力机平台；所述压力机的侧面与第一压力机平台连接，且压力机的输出轴朝下设置；所述第一压力机平台的背面设置有传动螺母，所述传动螺母与丝杆电机的丝杆螺纹传动连接；所述第二压力机平台水平连接于压力机的输出轴处，所述刀具夹持装置设置于第二压力机平台下。

作为本发明的一种优选结构，还包括导向装置，所述导向装置包括光杠，所述光杠设置于支架处，且与丝杆电机的丝杆平行设置；所述第一压力机平台的背面还设置有滑块，所述滑块可滑动地穿于光杠处。

作为本发明的一种优选结构，还包括稳定机构，所述稳定机构包括稳定杆和稳定杆支座；所述稳定杆支座设置于第一压力机平台处，且稳定杆支座设置有竖向的套管；所述稳定杆穿过套管，且稳定杆与第二压力机平台连接。

作为本发明的一种优选结构，所述刀具夹持装置包括壳体，所述壳体的内部为空腔，所述压力测量装置固定设置于空腔内；壳体开设有开口，刀具的一端可活动地穿于开口处，且顶靠着压力测量装置。

作为本发明的一种优选结构，所述空腔内还设置有隔热垫，所述隔热垫位于压力测量装置和刀具之间，用于隔绝刀具传导至压力测量装置处的热度。

作为本发明的一种优选结构，所述温度调节装置包括旋转主轴、加热机构和冷却机构；所述主轴固定地设置于两个支撑件之间；所述加热机构固定套接于主轴外，用于加热管形工件；所述冷却机构固定套接于加热机构外，用于在温度高于设定温度值时降低管形工件或加热机构的温度。

作为本发明的一种优选结构，所述加热机构为陶瓷加热器，所述陶瓷加热器固定套接于主轴外，管形工件套接于陶瓷加热器外。

作为本发明的一种优选结构，所述冷却机构包括陶瓷滚筒、联轴器、旋转喷嘴及空气泵；所述陶瓷滚筒套接于陶瓷加热器与管形工件之间，且两端通过联轴器密封；陶瓷滚筒的一端设置有气室，管形工件和陶瓷滚筒之间为第一气流通路，陶瓷滚筒与陶瓷加热器之间为陶瓷滚筒的第二气流通路，所述第二气流通路设置有旋转喷嘴；气室开设有连通第一气流通路的气孔；所述空气泵与气室连接，用于向气室导入气体流入第一气流通路、以及通过旋转喷嘴导入气体流入第二气流通路的气体；远离气室的联轴器设置有排气孔，用于排出吸收有热度的气体。

作为本发明的一种优选结构，所述管形工件旋转装置包括旋转电机及行星轮系机构；

所述行星轮系机构包括旋转电机、中心轴、内齿圈、行星轮及行星架；所述中心轴轴向设置于两个支撑件之间，所述温度调节装置及管形工件依次套接于中心轴外；

所述内齿圈套接于主轴的一端，且管形工件与内齿圈同轴连接；所述行星架设置于内齿圈内，且与主轴连接；所述行星轮可旋转地与行星架连接，且与内齿圈啮合；所述旋转电机设置于支撑件处，且与行星轮同轴传动连接，用于驱动行星轮旋转以带动内齿圈旋转。

区别于现有技术，上述技术方案所述的恒温恒压扩散实验装置，包括工作台、管形工件夹持装置、温度调节装置、管形工件旋转装置、横向进给装置、压力调节装置、刀具夹持装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置；所述横向进给装置包括支架、驱动机构；所述管形工件夹持装置包括两个支撑件，两个支撑件相对立于工作台处；温度调节装置可旋转地设置于两个支撑件之间，管形工件套接于温度调节装置外；所述管形工件旋转装置与温度调节装置连接，用于驱动温度调节装置带动管形工件轴向旋转；所述支架立于工作台处；所述压力调节装置可横向移动地设置于支架处，用于向刀具夹持装置施加挤压管形工件的压力；所述驱动机构与压力调节装置连接，用于驱动压力调节装置横向移动；所述刀具夹持装置设置于温度调节装置上方，且与压力调节装置连接；所述压力测量装置设置于刀具夹持装置内，且与压力调节装置连接，用于测量压力调节装置向刀具夹持装置施加挤压管形工件的压力；所述第一温度测量装置和第二温度测量装置均与温度调节装置连接，所述第一温度测量装置设置于温度调节装置内，用于测量温度调节装置内的温度；所述第二温度测量装置第二压力机平台下方，用于测量管形工件与刀具接触温度。通过横向进给装置和管形工件旋转装置，能够实现管形工件和刀具之间的相互运动；通过压力调节装置及压力测量装置能够实现对刀具挤压管形工件的压力的准确调节，进而可以实现在恒压的条件下进行实验；通过温度调节装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置能够实现温度调节装置内的温度、管形工件与刀具接触温度的准确调节，进而可以实现在恒温的条件下进行实验，这样则能够真实地模拟刀-屑的切削过程，且准确控制温度和压力，能准确研究压力、浓度梯度变化对扩散的影响。

附图说明

图1为本发明一实施例涉及的恒温恒压扩散实验装置主视图；

图2为本发明一实施例涉及的恒温恒压扩散实验装置正等轴测图；

图3为本发明一实施例涉及的刀具夹持装置的结构图；

图4为本发明一实施例涉及的刀具夹持装置的剖视图；

图5为本发明一实施例涉及的温度调节装置的立体结构图；

图6为本发明一实施例涉及的温度调节装置的剖视图；

图7为本发明一实施例涉及的陶瓷滚筒的结构图；

图8为本发明一实施例涉及的行星轮系机构的斜视结构图。

附图标记说明：

1.底柜；2.工作台；3.第一步进电机；4.支撑件；5.龙门架；6.第二步进电机；7.弹性联轴器；8.丝杆支座；9.光杠支座；10.光杠；11.第一压力机平台；12.气动压力机；13.稳定杆；14.稳定杆支座；15.第二压力机平台；16.红外热像仪；17.丝杆；18.管形工件；19.保护罩；20.第二步进电机支座；21.刀具夹持装置；22.压力机法兰盘；23.滑块；24.传动螺母；25.方头螺栓；26.T型槽；27.地脚；28.夹持装置法兰盘；29.压盖；30.刀具；31.测力仪；32.隔热陶瓷垫；33.压力测量装置缸体；34.第一气管；35.第二气管；36.主轴；37.第一陶瓷联轴器；38.陶瓷滚筒；39.第二陶瓷联轴器；390、排气孔；40.密封轴承；41.气室；42.冷却喷嘴；43.第二气流通路；44.隔热筒；45.温度传感器；46.导电滑环；47.导线；48.气孔；49.第一气流通路；50.花键；51.内齿圈；52.行星轮；53.行星架。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图7，本发明提供了一种恒温恒压扩散实验装置，用于模拟刀具切削工件新鲜表面的实际工况，并进行刀具刀屑粘焊以及刀屑元素扩散引起扩散磨损、粘结破损的扩散实验，所述工件新鲜表面则为工件的扩散区。

在具体的实施例中，所述恒温恒压扩散实验装置包括工作台2、管形工件18夹持装置、温度调节装置、管形工件旋转装置、横向进给装置、压力调节装置、刀具夹持装置21、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置。其中，所述工作台2为本实验装置的机座，工作台2的下方可以设置底柜1，用于收纳电线等部件；所述底柜底面可以设置地脚27。所述管形工件夹持装置用于夹持管形工件18。所述第一温度测量装置用于测量温度调节装置内的温度。所述第二温度测量装置用于测量管形工件18与刀具30接触温度。所述温度调节装置用于根据第一温度测量装置、第二温度测量装置及预设的温度值调节温度，以避免温度过高导致实验装置损坏，以及准确调节管形工件18和刀具30的接触温度。所述管形工件18旋转装置用于驱动被管形工件夹持装置夹持的管形工件18旋转。所述横向进给装置用于驱动被刀具夹持装置21夹持的刀具30横向移动，以模拟刀具30和工件的相对运动。所述压力测量装置用于测量管形工件与刀具30之间的压力。所述压力调节装置用于向刀具夹持装置21施加挤压管形工件的压力，以及用于根据压力测量装置的检测结果调节向刀具夹持装置21施加挤压管形工件的压力。所述刀具夹持装置21用于夹持刀具。

所述管形工件夹持装置包括两个支撑件4，两个支撑件4相对立于工作台2处。为了实现管形工件及支撑件4的快速装卸，所述工作台2表面开设有T型槽26，所述支撑件4通过方头螺栓25紧固在T型槽26内，这样不仅可以实现快速拆卸，还可以快速调节两个支撑件4的间距。

温度调节装置可旋转地设置于两个支撑件4之间，具体地，所述支撑件4开设有圆孔，所述圆孔固定设置有轴承，温度调节装置的两端分别卡合于两个支撑件4的轴承内，这样则能实现温度调节装置的可旋转。

为了实现对管形工件18温度的调节，管形工件18套接于温度调节装置外；为了驱动管形工件18旋转，所述管形工件旋转装置与温度调节装置连接，这样则可以驱动温度调节装置带动管形工件18轴向旋转。

所述横向进给装置包括支架、驱动机构，所述支架立于工作台2处，用于搭载压力调节装置及管形工件夹持装置。所述压力调节装置可横向移动地设置于支架处，所述驱动机构与压力调节装置连接，所述刀具夹持装置21设置于温度调节装置上方，且与压力调节装置连接。这样则可以实现对压力调节装置的安装，以及能够驱动压力调节装置横向移动，进而带动刀具夹持装置21同步横向移动，因此，在压力调节装置对刀具夹持装置21能起到调节压力的前提下，又能够驱动刀具夹持装置21横向移动。

在进一步的实施例中，所述驱动机构为第二步进电机6，所述第二步进电机6可以为丝杆电机，所述丝杆电机的机体通过第二步进电机支座20与支架连接，且丝杆电机的丝杆17可旋转地横向设置；

所述压力调节装置包括压力机控制器、压力机、第一压力机平台11。所述压力机控制器分别与压力机、压力测量装置连接，用于根据压力测量装置的测量结果控制压力机施加的压力力度。所述压力机用于在实验过程中为刀具30和管形工件添加需要的压力，或研究、调节实验过程中压力的变化。所述第一压力机平台11用于与横向进给装置连接，承载压力机、刀具夹持装置21及第二温度测量装置。所述压力机的侧面与第一压力机平台11连接，且压力机的输出轴朝下设置，具体地，第一压力机平台11通过压力机法兰盘22与压力机连接。所述第一压力机平台11的背面设置有传动螺母24，所述传动螺母24与丝杆电机的丝杆17螺纹传动连接。

在进一步的实施例中，所述压力机可以为气动压力机12，气动压力机12的输出轴则为气压缸。

这样的设置使得丝杆电机启动后，丝杆电机的丝杆17旋转，在螺纹传动的作用下，第一压力机平台11及压力机则会沿着丝杆电机的丝杆17横向移动。

在进一步的实施例中，所述丝杆电机为闭环步进电机及与之配合使用的步进电机驱动装置一套，这样可以准确的驱动丝杆17转动。

丝杆电机用电机支座固定在水平方向，丝杆电机的机体与丝杆电机的丝杆17同心设置，丝杆电机的丝杆17和丝杆电机的机体之间由弹性联轴器7相连。所述丝杆电机的丝杆17用于与传动螺母24啮合，组成螺旋副，推动压力调节装置横向移动。

为了使压力调节装置更稳定地横向移动，在进一步的实施例中，还包括导向装置，所述导向装置包括光杠10，所述光杠10设置于支架处，且与丝杆电机的丝杆17平行设置；所述第一压力机平台11的背面还设置有滑块23，所述滑块23可滑动地穿于光杠10处，滑块23为内嵌直线轴承的支座，工作时该传动螺母24和滑块23共同使压力调节装置沿水平方向移动。

为不影响压力调节装置横向移动，在进一步的实施例中，所述支架为龙门架5，所述丝杆电机的丝杆17横跨龙门架5，丝杆电机的丝杆17的中间段悬空，同样地，光杠10也可以横跨龙门架5，丝杆17的中间段悬空。这样的设置使得压力调节装置横向移动时，压力调节装置的背面不存在障碍物，移动更自由。

在某一实施例中，所述丝杆电机的丝杆17的两端分别通过两个丝杆支座8可旋转地固定于龙门架5的两侧，同样地，所述光杠10的两端也分别通过两个光杠支座9固定于龙门架5的两侧。

在进一步的实施例中，所述压力调节装置还包括第二压力机平台15；所述第二压力机平台15水平连接于压力机的输出轴处，所述刀具夹持装置21设置于第二压力机平台15下。这样的设置则可以平稳定设置刀具夹持装置21，也使得压力机可以均匀地向刀具夹持装置21施加压力。

为了第二压力机平台15能够稳定地竖向移动，在进一步的实施例中，还包括稳定机构，所述稳定机构包括稳定杆13和稳定杆支座14；所述稳定杆支座14设置于第一压力机平台11处，且稳定杆支座14设置有竖向的套管；所述稳定杆13穿过套管，且稳定杆13与第二压力机平台15连接。稳定杆支座14通过稳定杆支座法兰盘与第一压力机平台11连接。工作时，支撑杆则随着气压缸上下移动，这样则可以限制第二压力机平台15的移动轨迹。

请参阅图3至图4，在进一步的实施例中，所述刀具夹持装置21包括壳体，所述壳体的内部为空腔，所述壳体包括夹持装置法兰盘28和压盖29，所述夹持装置法兰盘28的底部通过螺栓与第二压力机平台15的底面连接，压盖29卡合于夹持装置法兰盘28的顶部，所述压盖29、第二压力机平台15将夹持装置法兰盘28的空腔围成了密闭空腔。所述压力测量装置固定设置于刀具夹持装置21内，即设置于夹持装置法兰盘28的空腔内，因此，夹持装置法兰盘则为压力测量装置缸体33。压力测量装置用于测量压力调节装置向刀具夹持装置21施加挤压管形工件的压力；

为了安装刀具30，壳体的压盖29开设有开口，刀具30的一端可活动地穿于开口处，且顶靠着压力测量装置。这样的设置使得刀具30所受的压力则也会作用于压力测量装置处，压力测量装置则可以测得刀具30所受的压力。所述压力测量装置可以为压力传感器或者测力仪31。

在进一步的实施例中，所述压盖29和夹持装置法兰盘28的顶部均设置有螺纹，压盖29可以通过螺栓旋紧于夹持装置法兰盘28的顶部。

在某一实施例中，所述空腔内还设置有隔热垫，所述隔热垫可以为隔热陶瓷垫32。所述隔热垫位于压力测量装置和刀具30之间，用于隔绝刀具30传导至压力测量装置处的热度，防止高温刀具30烧毁压力测量装置。

为了在实验过程中保证温度可控、或研究管形工件和刀具30在摩擦作用下温度的变化，所述第一温度测量装置与温度调节装置连接，第二温度测量装置与所述第二压力机平台连接。为了便于安装，所述第一温度测量装置可以为温度传感器45，所述第二温度测量装置可以为红外热像仪16。

请参阅图5至图7，所述温度调节装置包括温度调节装置控制器、主轴36、加热机构和冷却机构。所述温度调节装置控制器分别与第一温度测量装置、第二温度测量装置、加热机构及冷却机构连接，用于根据第一温度测量装置、第二温度测量装置的测量结果控制加热机构和冷却机构。所述主轴36可轴向旋转地设置于两个支撑件4之间，具体地，所述支撑件4开设有圆孔，所述圆孔固定设置有轴承，主轴36的两端分别卡合于两个支撑件4的轴承内，这样则能实现主轴36的可旋转(即温度调节装置的可旋转)。所述加热机构固定套接于主轴36外，用于加热管形工件；所述冷却机构用于在温度高于设定温度值时降低管形工件的、加热机构以及冷却机构自身的温度，以保证设备运行过程中保障设备安全。

在进一步的实施例中，所述加热机构为陶瓷加热器，所述陶瓷加热器固定套接于主轴36外，管形工件套接于陶瓷加热器外。这样的设置则可以实现对管形工件的加热，具体地，所述加热机构还包括导电滑环46与陶瓷加热器连接，通过导电滑环46与外界构成回路，工作时，管形工件被陶瓷加热器加热，例如需要的工作温度为800℃，则可利用该陶瓷加热器控制预设的扩散温度。

所述冷却机构用于保证实验过程中温度恒定、冷却主轴36、保证操作人员安全、防止设备烧毁，例如当需要的工作温度为800℃，当温度高于该温度时，首先应降低加热机构的温度，其次可通过降低管形工件表面温度，因此，在进一步的实施例中，所述冷却机构包括陶瓷滚筒38、联轴器、旋转喷嘴及空气泵。所述陶瓷滚筒38选用氮化硅陶瓷制成，该材料具有较好的高温强度，可在骤冷骤热下保持材料完整性，同样地，所述联轴器为陶瓷联轴器，所述陶瓷联轴器有两个，分别为第一陶瓷联轴器37、第二陶瓷联轴器39。

所述陶瓷滚筒38套接于陶瓷加热器外，为了避免陶瓷滚筒38损坏，所述陶瓷滚筒38内固定套设有隔热筒44。所述管形工件通过花键50套设于陶瓷滚筒38外，花键50用于传递运动，使管形工件在实验过程中同陶瓷滚筒38一起转动，陶瓷滚筒38的两端通过联轴器与主轴36固定连接，陶瓷滚筒38内通过密封轴承40密封。

陶瓷滚筒38的一端设置有气室41，管形工件和陶瓷滚筒38之间为第一气流通路49，陶瓷滚筒38与陶瓷加热器之间为陶瓷滚筒38的第二气流通路43，所述第二气流通路43设置有旋转喷嘴；气室41开设有连通第一气流通路49的气孔48；所述空气泵与气室41连接，具体地，所述空气泵与并联的电磁阀连接，再分别通过第一气管34、第二气管35与气室41、旋转喷嘴连接，用于向气室41导入气体流入第一气流通路49、以及通过旋转喷嘴导入气体流入第二气流通路43的气体；远离气室41的联轴器(即为第二陶瓷联轴器39)外壁设置有连通第一气流通路49的排气孔390，用于排出第一气流通路49内的吸收有热度的气体该联轴器的中间设置有散热格栅，用于排出第二通路内的吸收有热度的气体。所述第一气流通路49用于在温度高于设定温度值时降低管形工件温度，所述第二气流通路43用于降低陶瓷滚筒38内部温度，保证设备运行安全。

在优选的实施例中，还包括冷却喷嘴42，所述冷却喷嘴42与第二气流通路43通过导气滑环相连，工作时，气流通过特定角度的气管，驱动冷却喷嘴42绕主轴36快速转动，用于分散高压气体，降低主轴36温度，防止烧毁导气滑环、导电滑环46，保证设备安全。

为了避免排出的吸收有热度的气体灼伤人员，在某一实施例中，还设置有保护罩19，所述保护罩19为耐热材料保护罩，设置于用于排气的联轴器外围，用于保证热空气沿着横轴轴向排出，防止灼伤操作人员。

若第一温度测量装置为温度传感器45，则设置于主轴36上，通过导线47通路与外界相连，用于在实验过程中测量陶瓷滚筒38内的温度，当温度过高时，可通过温度调节装置控制器控制冷却机构导入大气流量气体以调节桶内温度，防止设备烧毁。

在进一步的实施例中，所述管形工件旋转装置包括第一步进电机3，第一步进电机3与主轴36传动连接，具体地，所述主轴36和第一步进电机3的输出轴均套设有齿轮，主轴36的齿轮与第一步进电机3的输出轴的齿轮啮合，这样的设置使得第一步进电机3启动后，第一步进电机3的输出轴则轴向旋转，轴向旋转的输出轴则带着输出轴的齿轮同步旋转，旋转的输出轴的齿轮则带动主轴36的齿轮旋转，则主轴36可以同步旋转，则可以实现驱动工件轴向旋转。

为了更为稳定地驱动管形工件旋转，请参阅图8，在优选的实施例中，所述管形工件旋转装置包括旋转电机、PC数控系统及行星轮52系机构；

所述行星轮52系机构包括中心轴、内齿圈51、行星轮52及行星架53；所述中心轴可为上述所述的主轴36，所述内齿圈51则为内啮合直齿圆柱齿轮，所述行星轮52则为外啮合直齿圆柱齿轮，所述旋转电机则为闭环步进电机及相应的控制卡，所述控制卡与PC数控系统相连。

所述中心轴轴向设置于两个支撑件之间，具体地，所述支撑件的内侧均可设置有套管，所述中心轴的两端分别套接于两个套管内。所述温度调节装置及管形工件依次套接于中心轴外；

所述内齿圈51套接于主轴36的一端，且管形工件与内齿圈51同轴连接；所述行星架53设置于内齿圈51内，且与主轴36连接；所述行星轮52可旋转地与行星架53连接，且与内齿圈51啮合；所述旋转电机设置于支撑件处，且旋转电机的输出轴与行星轮52通过联轴器连接成为同轴传动连接，用于驱动行星轮52旋转以带动内齿圈51旋转。

为了足以驱动内齿圈51旋转，在某一实施例中，所述行星轮52设置有三个，三个行星轮52沿着内齿圈51设置，且均与行星架53连接，并均与内齿圈51啮合。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，包括工作台、管形工件夹持装置、温度调节装置、管形工件旋转装置、横向进给装置、压力调节装置、刀具夹持装置、压力测量装置、第一温度测量装置及第二温度测量装置；所述横向进给装置包括支架、驱动机构；

所述管形工件夹持装置包括两个支撑件，两个支撑件相对立于工作台处；温度调节装置可旋转地设置于两个支撑件之间，管形工件套接于温度调节装置外；所述管形工件旋转装置与温度调节装置连接，用于驱动温度调节装置带动管形工件轴向旋转；

所述支架立于工作台处；所述压力调节装置可横向移动地设置于支架处，用于向刀具夹持装置施加挤压管形工件的压力；所述驱动机构与压力调节装置连接，用于驱动压力调节装置横向移动；所述刀具夹持装置设置于温度调节装置上方，且与压力调节装置连接；所述压力测量装置设置于刀具夹持装置内，且与压力调节装置连接，用于测量压力调节装置向刀具夹持装置施加挤压管形工件的压力；

所述第一温度测量装置和第二温度测量装置均与温度调节装置连接，所述第一温度测量装置设置于温度调节装置内，用于测量温度调节装置内的温度；所述第二温度测量装置设置于第二压力机平台，用于测量管形工件与刀具接触温度。

2.根据权利要求1所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，所述驱动机构为丝杆电机，所述丝杆电机的机体与支架连接，且丝杆电机的丝杆可旋转地横向设置；

所述压力调节装置包括压力机、第一压力机平台、第二压力机平台；所述压力机的侧面与第一压力机平台连接，且压力机的输出轴朝下设置；所述第一压力机平台的背面设置有传动螺母，所述传动螺母与丝杆电机的丝杆螺纹传动连接；所述第二压力机平台水平连接于压力机的输出轴处，所述刀具夹持装置设置于第二压力机平台下。

3.根据权利要求2所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，还包括导向装置，所述导向装置包括光杠，所述光杠设置于支架处，且与丝杆电机的丝杆平行设置；所述第一压力机平台的背面还设置有滑块，所述滑块可滑动地穿于光杠处。

4.根据权利要求2所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，还包括稳定机构，所述稳定机构包括稳定杆和稳定杆支座；所述稳定杆支座设置于第一压力机平台处，且稳定杆支座设置有竖向的套管；所述稳定杆穿过套管，且稳定杆与第二压力机平台连接。

5.根据权利要求1所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，所述刀具夹持装置包括壳体，所述壳体的内部为空腔，所述压力测量装置固定设置于空腔内；壳体开设有开口，刀具的一端可活动地穿于开口处，且顶靠着压力测量装置。

6.根据权利要求5所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，所述空腔内还设置有隔热垫，所述隔热垫位于压力测量装置和刀具之间，用于隔绝刀具传导至压力测量装置处的热度。

7.根据权利要求1所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，所述温度调节装置包括主轴、加热机构和冷却机构；所述主轴固定地设置于两个支撑件之间；所述加热机构固定套接于主轴外，用于加热管形工件；所述冷却机构固定套接于加热机构外，用于在温度高于设定温度值时降低管形工件或加热机构的温度。

8.根据权利要求7所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，所述加热机构为陶瓷加热器，所述陶瓷加热器固定套接于主轴外，管形工件套接于陶瓷加热器外。

9.根据权利要求8所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，所述冷却机构包括陶瓷滚筒、联轴器、旋转喷嘴及空气泵；所述陶瓷滚筒套接于陶瓷加热器与管形工件之间，且两端通过联轴器密封；陶瓷滚筒的一端设置有气室，管形工件和陶瓷滚筒之间为第一气流通路，陶瓷滚筒与陶瓷加热器之间为陶瓷滚筒的第二气流通路，所述第二气流通路设置有旋转喷嘴；气室开设有连通第一气流通路的气孔；所述空气泵与气室连接，用于向气室导入气体流入第一气流通路、以及通过旋转喷嘴导入气体流入第二气流通路的气体；远离气室的联轴器设置有排气孔，用于排出吸收有热度的气体。

10.根据权利要求1所述的恒温恒压扩散实验装置，其特征在于，所述管形工件旋转装置包括旋转电机及行星轮系机构；

所述行星轮系机构包括旋转电机、中心轴、内齿圈、行星轮及行星架；所述中心轴轴向设置于两个支撑件之间，所述温度调节装置及管形工件依次套接于中心轴外；

所述内齿圈套接于主轴的一端，且管形工件与内齿圈同轴连接；所述行星架设置于内齿圈内，且与主轴连接；所述行星轮可旋转地与行星架连接，且与内齿圈啮合；所述旋转电机设置于支撑件处，且与行星轮同轴传动连接，用于驱动行星轮旋转以带动内齿圈旋转。