[實(shí)用新型]一種具有粒子運(yùn)動(dòng)摩擦帶電測量功能的粒子環(huán)境模擬系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020199264.1
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN201697796U
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫文浩;刁東風(fēng);黃杰杰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01R31/00;G01R29/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 惠文軒

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種粒子環(huán)境模擬系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種具有粒子運(yùn)動(dòng)摩擦帶電測量功能的粒子環(huán)境模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)

粒子環(huán)境作為一種典型的服役環(huán)境，正在日益影響著人們的生產(chǎn)生活，空氣中懸浮的微塵粒子對機(jī)械設(shè)備，特別是精密機(jī)械，如磁頭磁卡系統(tǒng)、空氣軸承的服役情況和壽命產(chǎn)生了很大的影響，因此，機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與應(yīng)用不得不考慮粒子環(huán)境對設(shè)備服役狀態(tài)的影響。粒子環(huán)境中粒子之間的相互運(yùn)動(dòng)摩擦產(chǎn)生的靜電會(huì)在局部形成很強(qiáng)的靜電場，已有的研究表明粒子環(huán)境中的靜電場會(huì)對高壓送電及微波傳輸?shù)犬a(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。但是，粒子環(huán)境中的帶電荷粒子和靜電場對機(jī)械系統(tǒng)摩擦學(xué)特性的影響還不清楚。

現(xiàn)有模擬粒子環(huán)境主要是在風(fēng)洞中利用強(qiáng)風(fēng)形成大面積的模擬沙塵環(huán)境，利用該模擬環(huán)境可以研究整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)在沙塵環(huán)境中的磨損情況及使用壽命；但是，對于研究帶電粒子侵入摩擦副表面引起的摩擦磨損性能的變化及電磁性能的變化，則需要在較小腔體內(nèi)形成穩(wěn)定可控的模擬粒子環(huán)境以方便研究，而研究帶電微粒子對空氣軸承的影響則要求形成具有一定壓力的含粒子氣流。因此，搭建空氣壓力可調(diào)的模擬粒子環(huán)境，并能夠控制環(huán)境中粒子相互作用，測量粒子相互運(yùn)動(dòng)摩擦的帶電情況，對研究粒子環(huán)境下機(jī)械系統(tǒng)的摩擦學(xué)特性具有重要意義，可為機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)提供參考。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述研究需要，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有粒子運(yùn)動(dòng)摩擦帶電測量功能的粒子環(huán)境模擬系統(tǒng)，它能夠模擬具有一定正壓力、不同紊流程度的粒子環(huán)境，并能夠?qū)αＷ迎h(huán)境模擬裝置中的粒子的帶電情況進(jìn)行測量。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種具有粒子運(yùn)動(dòng)摩擦帶電測量功能的粒子環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括粒子環(huán)境模擬裝置和粒子運(yùn)動(dòng)摩擦帶電測量裝置；所述粒子環(huán)境模擬裝置包含潔凈氣流總管路、水平放置的圓柱狀粒子環(huán)境模擬腔、與粒子環(huán)境模擬腔徑向入口連通的擾流管路、與粒子環(huán)境模擬腔的軸向出口連通的粒子收集腔、與粒子環(huán)境模擬腔的軸向入口連接的粒子供應(yīng)管路、與粒子供應(yīng)管路水平連通的主氣管路、與粒子供應(yīng)管路垂直連通的粒子進(jìn)給機(jī)構(gòu)，粒子進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有粒子腔供氣管路，所述潔凈氣流總管路分別連通主氣管路、擾流管路、粒子進(jìn)給機(jī)構(gòu)的粒子腔供氣管路；所述粒子運(yùn)動(dòng)摩擦帶電測量裝置包含電荷放大電路，以及電連接電荷放大電路并軸向設(shè)置在粒子環(huán)境模擬腔內(nèi)的探針。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)和特點(diǎn)在于：(1)所述粒子進(jìn)給機(jī)構(gòu)包含粒子腔，設(shè)置在粒子腔內(nèi)粒子漏斗；所述粒子腔的上入口連通粒子腔供氣管路，下出口連通粒子供應(yīng)管路。

(2)所述粒子供應(yīng)管路通過三通管件分別與主氣管路水平連通、與粒子進(jìn)給機(jī)構(gòu)垂直連通；所述三通管件與主氣管路水平連通的管道部分沿進(jìn)氣方向先收縮后擴(kuò)張。

(3)所述粒子環(huán)境模擬腔軸向設(shè)置有多個(gè)徑向入口，所述擾流管路分多路連通的所述多個(gè)徑向入口，所述多個(gè)徑向入口相互錯(cuò)開。

(4)所述主氣管路、擾流管路、粒子進(jìn)給機(jī)構(gòu)的粒子腔供氣管路分別沿各自的氣流方向依次設(shè)置有單向節(jié)流閥和壓力閥。

(5)所述探針的迎流端設(shè)置有金屬球。所述電荷放大電路采用CA3140芯片實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型具有粒子運(yùn)動(dòng)摩擦帶電測量功能的粒子環(huán)境模擬系統(tǒng)，具有如下有益效果：(1)能夠形成均勻穩(wěn)定的具有一定正壓力的粒子環(huán)境。潔凈氣流總管路可由空氣壓縮機(jī)供應(yīng)穩(wěn)定的氣流，粒子供應(yīng)機(jī)構(gòu)送出的氣體-粒子二相流混合，經(jīng)三通管件整流進(jìn)入粒子環(huán)境模擬腔內(nèi)，形成一種穩(wěn)定而均勻的且具有一定正壓力的粒子環(huán)境。

(2)粒子環(huán)境模擬腔內(nèi)氣流流速、粒子濃度、紊流程度可調(diào)。粒子環(huán)境模擬腔內(nèi)的氣流流速可以通過三路管路(粒子進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有粒子腔供氣管路、主氣管路、擾流管路)上的壓力閥與單向節(jié)流閥控制；粒子濃度通過更換粒子腔內(nèi)不同口徑大小的漏斗調(diào)節(jié)粒子供應(yīng)速率控制；粒子環(huán)境模擬腔內(nèi)氣流紊流程度通過改變擾流管路與主氣管路的流量比控制。

(3)粒子運(yùn)動(dòng)摩擦帶電測量裝置的精度很高。電荷放大電路采用CA3140芯片，該芯片自身偏置電流典型值為10pA，約比探針測量到的電流低2-3個(gè)數(shù)量級，從而保證了測量誤差在1％以內(nèi)。

附圖說明