[發明專利]一種顆粒介質在雙筒剪切過程中的摩擦學測試裝置

無效

• 申請號: 201110328669.X
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102507433A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王偉;楊川江;張伯平;劉焜
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種測試顆粒介質與界面摩擦特性的雙筒剪切裝置，用于對顆粒物質所受剪切力進行測量。?

背景技術

傳統潤滑油在溫度超過200℃時其性能就逐漸下降，在溫度達到500℃時，潤滑油因內部的分解，基本失去作用。?

顆粒物質具有某些獨特的性質以及連續顆粒物質在極端溫度條件下仍可以保持較好的固體特性，因而被用于潤滑領域。隨著顆粒流潤滑的應用日漸廣泛，針對顆粒流潤滑的實驗研究越來越被重視，常見的實驗裝置有平行板剪切和同心環狀剪切裝置。?

已有技術如公開文獻1[Craig?K，Buckholz?R?H，and?Domoto?G.Effect?of?Shear?Surface?Boundaries?on?Stress?for?Shearing?Flow?of?Dry?Metal?Powders-An?Experimental?Study[J].ASME?J.Tribol，1987，109(2)：232-237.]中構建的環狀剪切裝置用于研究干燥金屬顆粒的快速剪切過程；公開文獻2[夏建新、毛旭鋒.非均勻顆粒流應力關系實驗研究[J].巖土力學，2009，30(8)：79-82.]中構建的內外筒均可單獨旋轉的同心圓筒顆粒剪切實驗裝置，用于測量非均勻離散顆粒在旋轉剪切流動下的切應力變化。但是，相關文獻構建的實驗裝置所能實現的工況單一，如公開文獻1中的實驗裝置是針對干燥金屬顆粒介質受快速剪切作用而構建的；公開文獻2中所報導的測試裝置其外筒的半徑和內外筒的表面結構(內筒外壁和外筒內壁均貼有橡膠)是固定不變的；并且在公開文獻1和公開文獻2中所述實驗裝置的內外筒均無法實現偏置，而在實際應用中，軸和軸頸(如承受徑向載荷的滑動軸承)始終存在偏心距，這使得實驗裝置并不能真實地反映實際工況。?

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種測試顆粒介質與界面摩擦特性的雙筒剪切裝置，以期能夠有效地測量出在不同的摩擦副表面結構、顆粒種類、尺度和數量、摩擦副間隙以及轉速等因數條件下雙筒裝置所受的剪切阻力，即測量顆粒介質與界面之間的摩擦力。?

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：?

本發明測試顆粒介質與界面摩擦特性的雙筒剪切裝置，其結構特點是設置：?

一雙筒剪切單元，是以有機玻璃管內圈與主軸固定裝配，有機玻璃管外圈是由四周的螺桿定位在筒體頂板和筒體底板之間，筒體頂板通過推力軸承與主軸連接并能夠圍繞主軸自由?旋轉，所述四個螺桿以主軸的軸線為中心呈等徑均勻分布；在所述筒體頂板與主軸和有機玻璃管內圈的端面之間安裝有密封圈，筒體底板通過角接觸球軸承與主軸連接并能夠繞主軸自由旋轉；在所述螺桿上以過盈配合套裝偏心套筒，所述偏心套筒由與螺桿螺紋配合的螺母鎖緊固定，有機玻璃管外圈是以各螺桿上套裝的偏心套筒獲得徑向定位；在所述有機玻璃管外圈和有機玻璃管內圈之間形成環形區域的剪切室；?

一傳動單元，是以電機的輸出軸通過套筒聯軸器連接主軸，主軸的另一端支承在關節軸承中，所述電機和關節軸承固定在機體上，以所述關節軸承和套筒聯軸器保持從電機的輸出軸端經主軸至關節軸承均處在同一軸線上；?

一測試單元，設置拉壓力傳感器，所述拉壓力傳感器的檢測端與鋼絲繩相連接，所述鋼絲繩的另一端與固定設置在筒體頂板上的凸柱相連接，拉壓力傳感器固定在傳感器支架上。?

本發明測試顆粒介質與界面摩擦特性的雙筒剪切裝置的結構特點也在于：?

所述有機玻璃外圈是通過套裝在螺桿上的四個偏心套筒獲得徑向定位；偏心套筒上標定刻度值，以所述刻度值指示刻度位置相對作為偏心套筒回轉中心的螺桿軸線的距離。?

所述主軸通過推力軸承、角接觸球軸承和關節軸承分別與筒體頂板、筒體底板和機體聯結。?

在所述機體上安裝攝影儀。?

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：?

1、本發明能夠有效地測量出在不同的摩擦副表面結構、顆粒種類、尺度和數量、摩擦副間隙以及轉速等因素條件下雙筒裝置所受的剪切阻力，即測量顆粒介質與界面的摩擦力；?

2、本發明是以偏心套筒使有機玻璃管外圈在徑向獲得定位，通過調節偏心套筒，即可調整有機玻璃管外圈與有機玻璃管內圈之間的偏心距離，同時通過更換不同表面結構和半徑的有機玻璃管外圈以及不同種類、尺度和數量顆粒介質，并配合控制電機在不同的轉速，能夠實現多種工況條件的實驗；?