[發明專利]一種球盤式摩擦試驗機用局部環境溫度控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201210285652.5
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102819280A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 王燕霜;李璞;曹佳偉;李燕;袁倩倩
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及環境溫度控制技術領域，尤其涉及一種球盤式摩擦試驗機用局部環境溫度控制方法及裝置。

背景技術

油脂在不同的環境溫度下會呈現出不同的摩擦特性，而其在不同環境溫度下所表現出來的摩擦特性決定了其所適用的領域和場合。由于球盤式摩擦試驗機是用來模擬航空、航天軸承的潤滑情況，而航空、航天軸承實際工作的環境溫度為-20℃～65℃。為了進一步獲得油脂在這種特定環境溫度下的摩擦特性，需要對原有的試驗機進行改進，通過加裝局部環境溫度控制裝置的方法來模擬特殊的環境溫度，從而達到對油脂性能做進一步分析的目的?，F有高低溫箱技術，低溫采用的原理如下：制冷劑（氟利昂）經壓縮機絕熱壓縮到較高的壓力，消耗的功使排出的制冷劑溫度升高，之后制冷劑經冷凝器在等壓狀態下和四周介質進行熱交換將熱量傳給四周介質。然后制冷劑經節流閥絕熱膨脹做功，這時制冷劑溫度降低。最后制冷劑通過蒸發器等壓地從溫度較高的物體吸熱，使環境溫度降低。此循環周而復始以達到降溫的目的。試驗箱高溫控制部分采用鎳鉻絲作為電加熱器，此加熱器熱惰性小，壽命長，通過固態繼電器來控制電加熱器的加熱時間，從而控制升溫溫度?，F有的高低溫箱技術存在的問題：1）適合于對整個試驗機環境溫度進行控制，不能進行局部環境控制，若整個試驗機都裝進高低溫箱進行溫度控制，會影響液壓加載系統、動力系統、一些電器元件、電線、皮管等的正常工作，造成試驗機不能正常工作。2）現有的低溫控制方法及結構不適合于空間狹小的局部環境的溫度控制，因為在狹小的空間內布置冷凝器、蒸發器等復雜的控制元件難以實現。3）制冷時間長，一般從室溫到-20℃，需要至少40分鐘，工作效率低，不能滿足某些特殊試驗的要求。4)?目前高低溫箱體積大、造價高、控制系統復雜、存在噪聲污染。5）控溫精度±1℃，精度較低。

目前球盤摩擦試驗機，只需要對球盤接觸區進行局部環境的高低溫控制，要求環境溫度在-20℃～65℃；要求達到試驗所需溫度的時間要短，低于10分鐘；因為球盤試驗機結構復雜，要求局部環境控制裝置結構要簡單；要求控溫精度達到±0.5℃。目前已公開的高低溫控制方法及裝置不能滿足上述要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種球盤式摩擦試驗機用局部環境溫度控制裝置，來滿足試驗機對環境溫度（-20℃～65℃）的要求，同時該局部環境溫度控制裝置所需改變溫度的區域要限制在球盤接觸區，不能影響為其提供動力元件的性能，并且制冷時間短，結構簡單，控溫精度高。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種球盤式摩擦試驗機用局部環境溫度控制裝置，包括箱體、高溫控制系統和低溫控制系統，試驗機的電主軸Ⅰ和電主軸Ⅱ分別通過箱體側面和底部的圓孔伸入箱體內部，箱體內設有電主軸Ⅰ帶動的球試件和電主軸Ⅱ帶動的圓盤，油脂經噴油嘴噴射到圓盤和球試件構成的球盤接觸區；所述高溫控制系統包括電加熱棒、風扇、熱電偶和PID溫控儀；箱體內設有不低于圓盤的豎直擋油板，擋油板遠離球盤接觸區的一側安裝有金屬框架，電加熱棒設置在框架上，箱體側壁上與電加熱棒相對應的位置安裝有風扇，風扇的風葉位于箱體內部，風葉通過貫穿箱體側壁的轉動軸與箱體外的馬達相連；箱體內部靠近球盤接觸區的位置安裝有熱電偶，熱電偶與PID溫度儀電路聯接，PID溫控儀的輸出端與電加熱棒輸入端連接；所述低溫控制系統包括銅管、杜瓦瓶A、杜瓦瓶B、液氮、電加熱芯、風扇、熱電偶和PID溫控儀；銅管呈彎曲狀布置在箱體內靠近球盤接觸區處，位于箱體內部的銅管管壁上開有排氣孔，銅管的入口與杜瓦瓶A連通，出口與杜瓦瓶B連通，杜瓦瓶A中盛滿液氮，電加熱芯置于液氮中，電加熱芯兩端的電線經杜瓦瓶A瓶蓋上的孔引出與PID溫控儀相連，杜瓦瓶B上設有放氣閥，該低溫控制系統與高溫控制系統共用風扇、熱電偶和PID溫控儀。

所述箱體的內膽由不銹鋼焊接成型，箱體的外殼采用A3鋼板，內膽和外殼之間填充有玻璃纖維棉；箱體上部的上蓋上設有可視窗，可視窗采用中空石英玻璃，其中空夾層中充填有惰性氣體，上蓋兩側安裝有兩個把手。

電主軸Ⅱ的外圍套有一套筒，套筒下端焊接于箱體內部底面上，套筒上端與圓盤上的圓環形槽相配合。?

所述電加熱棒并排設置為3根，每根400W；電加熱棒與風扇的距離不小于23?mm。?

所述銅管外徑為10mm，位于箱體內部的銅管的管壁上均勻的開有29個直徑為6mm的排氣孔。?

電加熱棒和風扇的線路分別纏有絕緣膠帶，然后通過耐熱橡膠管引出箱體外部。?

箱體外的銅管外部纏繞有保溫材料聚氨酯硬質泡沫組合聚醚。???

箱體底部開有回油孔。