预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置及方法，属于材料测试领域。正压力加载模块对试件施加正压力，温度加载模块由电磁感应线圈实现加热，往复运动模块通过两个对称放置的电动缸控制往复运动，通过一维力传感器测量预应力并实现力保持下的往复运动。支撑力加载模块用以抵消在正压力作用下产生弯曲导致摩擦实验过程中正压力不恒定。正压力加载模块与支撑力加载模块从上下两侧贯穿真空水冷气氛腔体并保持对中性，往复运动模块从左右两侧贯穿真空水冷气氛腔体并保持对中性。可以准确测量正压力与摩擦力的数值，进而计算出摩擦系数，提高温度加载效率，减小试件弯曲变形，提高实验数据的可靠性及稳定性，并且具有相当的实验安全性。相当的实验安全性。相当的实验安全性。

【技术实现步骤摘要】
预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及材料测试领域，特别涉及材料在特殊工况下的摩擦磨损性能测试方法及装置，尤指一种预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置及方法。

技术介绍

[0002]随着我国航空航天、武器装备、核电领域等各个方面的飞速发展，所需使用材料的性能也不断提高，在作业过程中，各个相对运动的接触部件之间都会存在相互摩擦，但并不是所有零部件间的摩擦都是在普通环境条件下发生的。例如，航空发动机用密封部件、发动机活塞与缸体以及核电站传热管等在预应力条件下的高温摩擦磨损都是其主要失效形式。为了探求这类特殊环境下工作的零部件材料的服役性能和损伤失效机理，从而增强其使用性能及寿命，就需要模拟特殊环境下材料的摩擦磨损过程，因此，有必要专利技术一台可以施加预应力的高温摩擦磨损试验装置。
[0003]目前现有的高温摩擦磨损试验装置普遍存在温度加载不高以及加载速率低、加载不均匀等问题，且以销盘式居多，无法对试验试件施加预应力，难以完整模拟大部分关键零部件的服役环境，相关的试验效果不好。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置及方法，解决现有技术存在的超高温加载困难且速率过慢以及试件支撑磨损严重的问题。
[0005]本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置，包括正压力加载模块1、温度加载模块2、往复运动模块3、支撑力加载模块4、置物台5、整机支撑架6以及真空水冷气氛腔体7，其中，正压力加载模块1与支撑力加载模块4从上下两侧贯穿真空水冷气氛腔体7并保持对中性，往复运动模块3从左右两侧贯穿真空水冷腔体7并保持对中性，温度加载模块2中的电磁感应线圈202通过电磁感应线圈连接口705固定在真空水冷气氛腔体7的腔体后壁708，真空水冷气氛腔体7置于整机支撑架6中心位置与整机支撑架固定连接，整机支撑架6置于置物台5上；正压力加载模块1对板状试件201施加正压力，配合三维力传感器同时测量正压力以及摩擦力；温度加载模块2由电磁感应线圈202实现加热，电磁感应线圈202呈椭圆形置于板状试件201上下两侧，通以高频交变电流对板状试件201进行涡流加热；往复运动模块3通过两个对称放置的电动缸二301控制往复运动，各配有一个一维力传感器一306，以测量预应力并实现力保持下的往复运动；支撑力加载模块4用以抵消在正压力作用下产生弯曲导致摩擦实验过程中正压力不恒定。
[0006]所述的正压力加载模块1包括电动缸一101、电动缸输出轴一102、连接杆一103、对中柱体一104、推拉杆一105、锁紧环一106、旋转调配轴一114、三维力传感器107、水冷连接杆一108、防辐射隔热板一109、上球试件夹具体112、上球试件111、上球试件夹具盖体110。其中，电动缸一101通过梯形固连支架601连接在整机支撑架6上，两端圆柱体置于四个小对
中V型块602之间，电动缸一101输出端与电动缸输出轴一102连接，电动缸输出轴一102另一端通过螺钉与连接杆一103固连在一起，连接杆一103另一端连接对中柱体一104，对中柱体一104置于两个大对中V型块607之间，用以保证正压力加载模块1与支撑力加载模块4之间的对中性；对中柱体一104与推拉杆一105固连在一起，推拉杆一105另一端加工有螺纹孔，旋转调配轴一114一端加工螺纹用以与推拉杆一105连接，另一端加工出法兰盘，用以连接三维力传感器107，螺纹端与法兰盘之间有一段光轴用以安装锁紧环一106，在螺纹拧紧时调节好防辐射隔热板一109的角度与板状试件201平行，然后通过一对锁紧环一106调节轴向距离，进行紧固；三维力传感器107另一端连接在水冷连接杆一108上，水冷连接杆一108与上球试件夹具体112之间通过螺纹连接，之间夹有防辐射隔热板一109，其中，水冷连接杆一108与防辐射隔热板一109加工螺纹孔，上球试件夹具体112加工螺纹，上球试件夹具体112另一端为球形凹槽与上球试件111相贴合，凹槽底部加工出销，上球试件111加工出盲孔，用以与销配合，防止在运行过程中上球试件111发生滚动，上球试件夹具盖体110加工出与上球试件111相贴合的弧形，上球试件夹具盖体110与上球试件夹具体112通过螺钉连接，当三者（上球试件夹具盖体110、上球试件111、上球试件夹具体112）相互贴合时，上球试件夹具盖体110端面与上球试件夹具体112端面之间有1mm间隙，可以通过拧紧螺钉来缩小间隙，用以夹紧上球试件111。
[0007]所述的温度加载模块2包括电磁感应加热电源、电磁感应线圈202以及板状试件201，其中电磁感应线圈202呈椭圆状可以更好的贴合板状试件201，使得加热区域更加均匀，板状试件201置于两匝电磁感应线圈202之间的中心位置，通过板状试件夹具体309以及板状试件夹具盖体308进行夹持，电磁感应线圈202则通过真空水冷气氛腔体7后壁上预留的感应线圈连接口705进行固定，同时与电磁感应加热电源进行连接，电磁感应加热电源则置于置物台5的凸出平面501之上。
[0008]所述的往复运动模块3包括电动缸二301、电动缸输出轴二302、连接杆二303、对中柱体二304、推拉杆二305、锁紧环二311、一维力传感器二307、板状试件夹具体309以及板状试件夹具盖体308。其中，电动缸二301通过梯形固连支架601连接在整机支撑架6上，两端圆柱体置于四个小对中V型块602之间，电动缸二301输出端与电动缸输出轴二302连接，电动缸输出轴二302另一端通过螺钉与连接杆二303固连在一起，连接杆二303另一端连接对中柱体二304，对中柱体二304置于两个大对中V型块607之间，用以保证往复运动模块3内部两个电动缸输出轴二（302）之间的对中性，对中柱体二304与推拉杆二305固连在一起，推拉杆二305另一端加工有螺纹孔，旋转调配轴二310一端加工螺纹用以与推拉杆二305连接，光轴一侧加工出轴肩用以安装锁紧环二311，在螺纹拧紧时调节好两个板状试件夹具水平，然后通过一对锁紧环二311调节轴向距离，进行紧固，轴肩另一侧加工外螺纹，用以连接一维力传感器一306，一维力传感器一306另一端连接在板状试件夹具体309上，板状试件夹具盖体308与板状试件夹具体309通过螺钉夹紧板状试件201。
[0009]所述的支撑力加载模块4包括电动缸三401、电动缸输出轴三402、连接杆三403、对中柱体三404、推拉杆三405、锁紧环三406、法兰盘、一维力传感器二407、水冷连接杆二408、防辐射隔热板二409、下球试件夹具体410、下球试件411、下球试件夹具盖体412、旋转调配轴三414。其中，电动缸通三401过梯形固连支架601连接在整机支撑架6上，两端圆柱体置于四个小对中V型块602之间，电动缸三401输出端与电动缸输出轴三402连接，电动缸输出轴
三402另一端通过螺钉与连接杆三403固连在一起，连接杆三403另一端连接对中柱体三404，对中柱体三404置于两个大对中V型块607之间，用以保证正压力加载模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置，其特征在于：包括正压力加载模块（1）、温度加载模块（2）、往复运动模块（3）、支撑力加载模块（4）、置物台（5）、整机支撑架（6）以及真空水冷气氛腔体（7），其中，正压力加载模块（1）与支撑力加载模块（4）从上下两侧贯穿真空水冷气氛腔体（7）并保持对中性，往复运动模块（3）从左右两侧贯穿真空水冷腔体（7）并保持对中性，温度加载模块（2）中的电磁感应线圈（202）通过电磁感应线圈连接口（705）固定在真空水冷气氛腔体（7）的腔体后壁（708），真空水冷气氛腔体（7）置于整机支撑架（6）中心位置与整机支撑架固定连接，整机支撑架（6）置于置物台（5）上；正压力加载模块（1）对板状试件（201）施加正压力，配合三维力传感器同时测量正压力以及摩擦力；温度加载模块（2）由电磁感应线圈（202）实现加热，电磁感应线圈（202）呈椭圆形置于板状试件（201）上下两侧，通以高频交变电流对板状试件（201）进行涡流加热；往复运动模块（3）通过两个对称放置的电动缸控制往复运动，各配有一个一维力传感器一，以测量预应力并实现力保持下的往复运动；支撑力加载模块（4）用以抵消在正压力作用下产生弯曲导致摩擦实验过程中正压力不恒定。2.根据权利要求1所述的预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述的正压力加载模块（1）是：电动缸一（101）固定在整机支撑架（6）上，电动缸输出轴一（102）与连接杆一（103）固连在一起，连接杆一（103）另一端连接对中柱体一（104），对中柱体一（104）置于两个大对中V型块（607）之间，保证正压力加载模块（1）与支撑力加载模块（4）之间的对中性；对中柱体一（104）与推拉杆一（105）固连在一起，推拉杆一（105）另一端与旋转调配轴一（114）螺纹连接，旋转调配轴一（114）另一端通过法兰盘与三维力传感器（107）连接，旋转调配轴一（114）的螺纹端与法兰盘之间的光轴安装锁紧环一（106），在螺纹拧紧时调节好防辐射隔热板一（109）的角度与板状试件（201）平行，然后通过一对锁紧环一（106）调节轴向距离，进行紧固；三维力传感器（107）另一端连接在水冷连接杆一（108）上，水冷连接杆一（108）与上球试件夹具体（112）螺纹连接，之间夹有防辐射隔热板一（109）。3.根据权利要求2所述的预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述的水冷连接杆一（108）与防辐射隔热板一（109）加工螺纹孔，上球试件夹具体（112）加工螺纹，上球试件夹具体（112）另一端为球形凹槽与上球试件（111）相贴合，凹槽底部加工出销，上球试件（111）加工出盲孔，用以与销配合，防止在运行过程中上球试件（111）发生滚动，上球试件夹具盖体（110）加工出与上球试件（111）相贴合的弧形，上球试件夹具盖体（110）与上球试件夹具体（112）通过螺钉连接，当上球试件夹具盖体（110）、上球试件（111）、上球试件夹具体（112）三者相互贴合时，上球试件夹具盖体（110）端面与上球试件夹具体（112）端面之间有1mm间隙，通过拧紧螺钉来缩小间隙，用以夹紧上球试件（111）。4.根据权利要求1所述的预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述的温度加载模块（2）包括电磁感应加热电源、电磁感应线圈（202）以及板状试件（201），其中电磁感应线圈（202）呈椭圆状，板状试件（201）置于两匝电磁感应线圈（202）之间的中心位置，通过板状试件夹具体（309）以及板状试件夹具盖体（308）进行夹持，电磁感应线圈（202）通过真空水冷气氛腔体（7）后壁上预留的感应线圈连接口（705）进行固定，同时与电磁感应加热电源进行连接，电磁感应加热电源则置于置物台（5）的凸出平面（501）之上。5.根据权利要求1所述的预应力条件下超高温摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述的往复运动模块（3）是：电动缸二（301）固定在整机支撑架（6）上，电动缸输出轴二（302）与连
接杆二（303）固连在一起，连接杆二（303）另一端连接对中柱体二（304），对中柱体二（304）置于两个大对中V型块（607）之间，保证往复运动模块（3）内部两个电动缸输出轴二（302）之间的对中性；对中柱体二（304）与推拉杆二（305）固连在一起，推拉杆二（305）另一端与旋转调配轴二（310）螺纹连接，旋转调配轴二（310）的光轴加工出轴肩用以安装锁紧环二（311），在螺纹拧紧时调节两个板状试件夹具保持水平，通过一对锁紧环二（311）调节轴向距离，进行紧固；轴肩另一侧加工外螺纹，用以连接一维力传感器一（306），一维力传感器一（306）另一端连接在板状试件夹具体（309）上，板状试件夹具盖体（308）与板状试件夹具体（309）通过螺钉夹紧板状试件（201）。6.根据权利要求1所述的预应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，张靖，张建海，隋鹏，范莹莹，丁洋，孙兵华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：