[發明專利]濕度可控的摩擦磨損試驗機

有效

• 申請號: 201410509027.3
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104237041A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 唐瑋;張建凱;朱華;孫國棟;張少剛;葛世榮
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

1.濕度可控的摩擦磨損試驗機，包括工作臺倉（1）、主軸電機（2）、電機安裝梁（3）、主軸電機聯軸器（4）、推力球軸承（5）、下夾具（6）、下試樣（7）、通氣彈簧按鈕開關（8）、錐齒輪對（9）、錐齒輪軸（10）、伺服電機聯軸器（11）、伺服電機（12）、絲杠軸承（13）、絲杠軸（14）、絲杠螺母（15）、防旋滾輪（16）、立柱梁（17）、加載套筒（18）、墊塊（19）、三軸力傳感器（20）、上夾具（21）、上試樣（22）、環境箱（23）和?STH11數字式溫濕度傳感器（24）；其特征是：該濕度可控的摩擦磨損試驗機有一個封閉的工作臺倉（1），工作臺倉（1）分為上、中、下三層，主軸電機（2）通過電機安裝梁（3）固定在工作臺倉（1）的下層內部，主軸電機（2）通過主軸電機聯軸器（4）連接下夾具（6），下夾具（6）和工作臺倉（1）連接處安裝有推力球軸承（5）；下試樣（7）安裝在下夾具（6）上，通過下夾具（6）的中間凸臺對下試樣（7）進行中心定位，通過固定在下夾具（6）上的銷來防止下試樣（7）相對于下夾具（6）旋轉；下夾具（6）和下試樣（7）外圍罩裝有環境箱（23），環境箱（23）底部帶有內嵌凸臺，用于插入工作臺倉（1）的帶有密封橡膠條的凹槽中，頂部帶有與上夾具（21）配合的圓孔，圓孔內有密封橡膠墊圈，環境箱（23）通過凹凸面密封的方式實現良好的密封效果，環境箱（23）采用透明的亞克力板材料制成，使得實驗中能方便地觀察環境箱（23）內摩擦副的情況；環境箱（23）內側底部安裝有STH11數字式溫濕度傳感器（24），頂部安裝有通氣彈簧按鈕開關（8）；調節環境箱（23）內濕度時，需打開通氣彈簧按鈕開關（8），使環境箱（23）與外界連通，實現對環境箱（23）的換氣，從而改變濕度，當濕度調節到預設值，加濕系統和干燥系統都停止工作時，關閉通氣彈簧按鈕開關（8）；上試樣（22）通過螺栓固定于上夾具（21）上，上夾具（21）通過螺栓與三軸力傳感器（20）相連，三軸力傳感器（20）與墊塊（19）通過螺栓相連接；在工作臺倉（1）的最上層設有加載裝置，在加載裝置中，伺服電機（12）橫向通過伺服電機聯軸器（11）、錐齒輪軸（10）連接錐齒輪對（9），將水平軸轉動變為豎直軸的轉動；錐齒輪豎直軸為絲杠軸（14），絲杠軸（14）與工作臺倉（1）連接處安裝有絲杠軸承（13），采用的是推力球軸承（5），絲杠軸（14）的旋轉運動能轉變成絲杠螺母（15）的上下平動，絲杠螺母（15）通過沉頭螺栓連接加載套筒（18），加載套筒（18）一側有一條形槽口，為了防止加載過程中絲杠螺母（15）和加載套筒（18）的轉動，在加載套筒（18）的外圍設有立柱梁（17），在立柱梁（17）的一側焊接有防旋滾輪（16），當加載套筒（18）上下移動時，防旋滾輪（16）沿著加載套筒（18）的條形槽上下滑動，防止加載套筒（18）旋轉而影響加載，加載套筒（18）與墊塊（19）連接，實現加載，加載的法向力由三軸力傳感器（20）測出，通過變送器后送至處理器，并根據設定的載荷值控制伺服電機（12）的工作；下夾具（6）和上夾具（21）的部分置于環境箱（23）內，加濕系統主要由橡膠輸氣導管和超聲波加濕器組成，單片機系統控制超聲波加濕器的工作，將濕潤空氣通過橡膠輸氣導管通入環境箱（23）中；干燥系統主要由橡膠輸氣導管、U型干燥管和微型電動隔膜泵組成，微型電動隔膜泵用于空氣的排出，其排氣圓孔與橡膠輸氣導管相連，橡膠輸氣導管另一端連接U型干燥管，U型干燥管中放置分子篩干燥劑，干燥過程采用多級干燥的方法，即通過多個U型管（2或3個）串聯的方式得到更加干燥的氣體；單片機系統控制微型電動隔膜泵的工作，將干燥后的空氣通過橡膠輸氣導管通入環境箱（23）中。

2.根據權利要求1所述的濕度可控的摩擦磨損試驗機，其電路結構特征是：圖2為環境箱（23）濕度控制系統總體電路原理圖，它以AT89C52單片機模塊為核心，包括溫濕度檢測電路、電機驅動電路、功能按鍵電路、LCD液晶顯示電路、電源電路、晶振電路以及復位電路；溫濕度檢測電路采用SHT11數字式溫濕度傳感器作為溫濕度測試元件，?SHT11的引腳2為DATA端，接單片機的引腳14；引腳3為CLK端，接單片機的引腳15，該電路實現了環境箱（23）溫濕度的檢測；電機驅動電路采用L298N模塊，該模塊設有15個引腳，其中引腳5、7、10、12分別接單片機的引腳1、2、3、4，用來輸入控制電平，控制電機的正反轉；引腳6、11為控制使能端，分別接單片機的引腳13、12，控制電機的停轉；引腳13、14和引腳2、3之間分別接兩個電動機M1、M2，該電路用于控制加濕系統和干燥系統電機的工作；功能按鍵電路采用4×3的矩陣鍵盤，引腳1、2、3、4為行線引腳，分別接單片機的引腳39、38、37、36；引腳5、6、7為列線引腳，分別接單片機的引腳35、34、33，在行線和列線的每個交叉點上設置1個按鍵，可以通過該電路的鍵盤輸入預先需要設定的相對濕度范圍；LCD液晶顯示電路采用LCD1602，該模塊設有16個引腳，其中引腳1接地，引腳2接5V電源，引腳4、5、6分別接單片機的引腳8、7、6；引腳7～14分別接單片機引腳21～28，該電路能夠顯示當前溫濕度值以及預設的目標相對濕度范圍；電源電路將220V交流電經過變壓器降壓，再經過橋式整流電路進行整流，而后接濾波電容進行濾波，輸出脈動的直流電，再由三端穩壓芯片7812進行穩壓，輸出12V直流電壓，最后在7812輸出級加7805穩壓電路輸出5V電壓,接到單片機的引腳40，該電路把外部接入的220V市電轉化為系統中各個模塊所需的電壓；晶振電路采用12M晶振，引腳XTAL1、XTAL2分別接單片機引腳18、19，用來給單片機提供工作信號脈沖；復位電路接單片機引腳9，當單片機發出錯誤指令、執行錯誤操作時，使單片機復位，程序重新開始運行。