[發明專利]一種海洋氣候環境-摩擦載荷耦合試驗設備及試驗方法

有效

• 申請號: 201410444561.0
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104237038A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 張津;殷明;吳帥;王彬;肖勇;王曉輝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種海洋氣候環境-摩擦載荷耦合試驗設備，其特征在于，所述設備由電控部分、機械部分及恒溫恒濕保持系統組成；

所述機械部分包括伺服電機、機箱、同步帶輪、上主軸、下試樣軸、下主軸壓力及力矩測量組件及彈簧加載組件，所述伺服電機固定在機箱上，所述同步帶輪一端連接伺服電機，另一端連接上主軸，所述下試樣軸與上主軸對應設置，所述下試樣軸對應上主軸的一端設有X、Y軸限定導軌，所述X、Y軸限定導軌上設有下試樣盤，所述下試樣軸另一端依次連接下主軸壓力及力矩測量組件及彈簧加載組件；

所述電控部分為電機伺服控制和數據采集系統，連接在機箱上；

所述恒溫恒濕保持系統連接在機箱上；

所述上主軸設有一個試樣銷，所述試樣銷通過固定單元固定在上主軸上，所述下試樣盤設有多個固定單元，所述下試樣盤的固定單元固定試樣。

2.根據權利要求1所述的試驗設備，其特征在于，所述電控部分通過線路遠程連接在機械部分上，所述電控部分置于室內，所述機械部分置于濕熱海洋大氣環境下，所述機械部分及恒溫恒濕保持系統外部套裝有一簡易密封箱，所述恒溫恒濕保持系統保持其密封箱內處于恒定溫度和濕度。

3.根據權利要求1所述的試驗設備，其特征在于，所述下主軸壓力及力矩測量組件包括下主軸、直線軸承、壓力傳感器及力矩傳感器，所述下主軸連接下試樣軸。

4.根據權利要求1所述的試驗設備，其特征在于，所述彈簧加載組件包括蝸桿、蝸輪、絲桿、壓縮彈簧及施力板，所述加載推桿固定在壓縮彈簧的一端，壓縮彈簧的另一端連接施力板，所述絲桿的一端固定在施力板上，絲桿另一端連接直流電機、渦輪及蝸桿，所述直流電機通過蝸輪及蝸桿帶動絲桿轉動，絲桿帶動施力板壓縮彈簧推動加載推桿以實現對下導向主軸施加向上的正壓力。

5.根據權利要求4所述的試驗設備，其特征在于，所述彈簧加載組件采用80：1蝸輪蝸桿減速裝置，傳動穩定且具有自鎖功能。

6.根據權利要求1所述的試驗設備，其特征在于，所述上試樣銷尺寸小于下試樣尺寸。

7.根據權利要求1所述的試驗設備，其特征在于，所述機箱安裝有溫度、濕度傳感器及監控裝置。

8.根據權利要求1所述的試驗設備，其特征在于，所述恒溫恒濕保持系統為工業空調。

9.根據權利要求1所述的試驗設備，其特征在于，所述固定單元為夾具，所述夾具的尺寸可調。

10.一種應用上述權利要求1-9所述的試樣設備進行海洋氣候環境-摩擦載荷耦合試驗的方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、下試件的安裝

用環氧樹脂或松香或石蠟將待測評樣件的側面和背面進行封閉，僅露出上端面作為試驗工作表面，將下試件的下端夾持在下夾具上；

??b、腐蝕磨損試驗

由伺服電機控制X、Y軸線性導軌移動使一個下試樣移動到上夾具的正下方，下試樣通過彈簧加載組件給上下試樣加上正壓力，同時通過同步帶輪控制使上夾具及其夾持的上試樣以設定的轉速旋轉，上試樣的材料與下試樣材料相同，也可以用比試驗樣件材料硬度高的材料制備，并控制上試樣在旋轉一定時間后，轉到下一試樣旋轉，依次循環，每天循環一定的周期后停機自然暴露；

試驗時，將樣品同時裝在下試樣夾具上，作為平行樣，可以每隔一段時間取2個或3個樣作為分組樣品，對于耐蝕耐磨性能優異的材料間隔取樣時間推薦為5天，具體時間可根據材料性能及使用要求等協商擬定，期間若需繼續試驗，可以將樣品重新裝夾進行試驗；

c、試驗數據的采集

在進行上一步驟腐蝕磨損試驗的同時，試樣之間的壓力通過與高精低速的X軸、Y軸線性導軌連接的試驗力傳感器測量出來，摩擦力矩通過力矩傳感器測量出來，并與試樣銷的轉速、溫度、濕度等數據一起送至數據采集控制系統，再用數據采集控制系統分析得出表征腐蝕磨損過程的摩擦動力學特性的試驗結果；

d、材料腐蝕磨損程度評定

樣品的腐蝕磨損程度主要通過試驗前后樣品的重量或磨損體積和形貌變化進行相對比較判定，也可應用電化學手段進行評定，同時對于有機涂層經暴曬磨損，涂層結合力，表面的粉化老化、裂紋和顏色變化也是評定內容之一，需要精密天平、輪廓儀，儀器設備進行輔助測量。