[發明專利]往復運動摩擦實驗裝置

有效

• 申請號: 201110445625.5
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102519817A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 吳行陽;黃夏婧;黃元昊;桑仁政;張建華
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

????本發明涉及機械及材料摩擦學研究領域，為新型材料摩擦、磨損性能的評定提供了可靠、高效、低成本的測試評價平臺。具體涉及一種往復運動摩擦實驗裝置能夠為通用銷盤型摩擦學實驗提供平臺。

背景技術

近年來，隨著人們環保意識的逐漸增強以及對安全生產的日益重視，使得傳統油潤滑方式面臨嚴重的考驗。由于水具有無污染、來源廣泛、節省能源、安全性、難燃性等特性，使其成為極具發展潛力的潤滑介質之一。然而水的低粘度、潤滑性差、導電性差、氣化壓力高及與油潤滑差異大等特點，使水潤滑摩擦副的研究及應用存在腐蝕、氣蝕、磨損、摩擦副材料及缺乏相應的設計理論等問題。因此提高在水潤滑條件下摩擦副材料的耐磨、耐腐蝕性能成為水潤滑技術發展的關鍵問題之一。近階段，由于表面織構技術以及DLC薄膜沉積技術各自在改善材料表面摩擦性能的優異表現，已有研究將兩者相結合，探究其對材料在水中摩擦學性能的影響情況。

表面織構制備的方式通常包括反應離子刻蝕、LIGA技術、磨料噴射加工、激光織構加工技術等，DLC薄膜制備的方式一般包括物理氣相沉積與化學氣相沉積等，這些技術工藝復雜、成本較高，而表面織構與DLC薄膜本身即具有較多的影響參數，為研究織構化DLC薄膜在水潤滑環境下的摩擦學性能，因此需要進行大量的摩擦磨損實驗。摩擦磨損實驗主要分為實際使用實驗、模擬性臺架實驗與實驗室試件實驗，其中實際使用實驗與模擬性臺架實驗均采用與實際使用情況一致或相近的實驗條件，實驗成本高、周期長，實驗室試件實驗成本低，實驗周期短，實驗參數相對簡單可控，因而受到了廣泛的使用。

摩擦學實驗機的目標在于在一定程度上模擬實際使用的環境條件，通過實驗試件間的相對摩擦運動，對相關材料進行分析研究。

銷盤型摩擦學實驗機是一種比通用性實驗機，由于其結構、模擬運動比較簡單，易于對摩擦、磨損性能作出快速分析，主要通過圓盤與加工成銷狀的試驗樣品之間所形成的相對運動來研究材料的摩擦學性能，此外銷盤實驗機還能通過力學傳感器實時測量實驗中摩擦力的大小，以此來分析受力大小與磨損之間的關系，適用于普遍的潤滑、摩擦磨損的研究。

綜上，在往復運動摩擦學實驗裝置的開發上，設計要求與目標可以歸納為以下幾點：

a.能夠可靠的實現在一定載荷條件下實驗試件之間的往復摩擦運動；

b.能夠支持不同潤滑環境的測試實驗，例如：在一定溫度條件下的水潤滑環境；

c.有助于分析比較實驗試件運動及載荷與摩擦磨損的相互關系，例如：可調節的相對摩擦運動及可調節的載荷；

d.適用于不同規格試件的實驗，如：直徑40~100mm的實驗盤；

e.具有較強的兼容性和改進功能；

f.易于操作、裝卸；

g.保養成本低、良好的互換性。

發明內容

本發明一個目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種往復運動摩擦實驗裝置，為織構化DLC薄膜材料摩擦磨損實驗提供平臺。

為達到上述目的，本發明的構思是：

本發明的往復運動摩擦學實驗裝置，包括：支撐部件（I）、傳動部件（II）、加載部件（III）、測力部件（IV）、往復直線運動部件（V）。往復直線運動部件（V）由連接塊和往復運動平臺組成，盤夾持件安裝于往復運動平臺上。傳動部件（II）和加載部件（III）由伺服電機、滾珠絲杠、連接塊、銷夾持件組成，通過直線滑塊和直線導軌固定在支撐部件（I）上，并隨支撐部件（I）具有繞轉軸的自由度，并由彈簧連接并傳遞載荷力，銷夾持件通過緊釘螺栓與加載連接塊相連。測力部件（IV）通過連桿與支撐部件（I）相連，以傳遞摩擦力并加以測量。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種往復運動摩擦實驗裝置，包括：有一個底座，在所述底座上面安裝一個往復直線運動部件，其上有運動平臺，在該運動平臺上安裝實驗盤；有一個支撐部件固定安裝在底座上，其上有與轉軸連接的長條形基板繞該轉軸轉動，該轉軸的軸線與所述運動平臺的運動方向相垂直，該基板上部固定安裝一個傳動部件，而下部滑動連接一個加載部件；所述加載部件的上端通過一個彈簧與所述傳動部件的下端彈性連接，形成彈性力加載；而下端裝有實驗銷夾持件；還有一個測力部件：在所述彈簧與加載部件之間安裝一個第一測力傳感器，而在底座與基板下端之間沿運動平臺移動方向安裝一個第二個測力傳感器。