[發(fā)明專利]潤滑薄膜摩擦學(xué)性能自動評價裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810177837.1
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN110231241A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊軍;胡明;高曉明;姜棟;王德生;伏彥龍;王琴琴;翁立軍;孫嘉奕
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N19/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 周瑞華

本發(fā)明公開了潤滑薄膜摩擦學(xué)性能自動評價裝置，該裝置由摩擦試驗機、摩擦力測試、真空系統(tǒng)、伺服電機及電器控制構(gòu)成。本發(fā)明是將高真空或大氣、氮氣、氦氣等環(huán)境和裝有伺服電機系統(tǒng)的摩擦試驗機跟預(yù)先設(shè)定好啟停邏輯關(guān)系的儀表以及繼電器開關(guān)控制電路優(yōu)化集成而成；本發(fā)明能夠在高真空或大氣、氮氣、氦氣等環(huán)境下對潤滑薄膜的摩擦力、摩擦系數(shù)、摩損壽命等實現(xiàn)自動評價的試驗裝置，同時也可在手動控制下實現(xiàn)評價試驗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種潤滑薄膜摩擦學(xué)性能自動評價裝置，屬于空間機械的潤滑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

空間精密機械的潤滑問題是保障空間飛行器高可靠、高穩(wěn)定以及長壽命運行的必要條件之一，但是在精密零部件上制備潤滑薄膜復(fù)合材料工藝較復(fù)雜。例如，物理氣相沉積方法、化學(xué)氣相沉積方法、電化學(xué)沉積方法等。此類工藝制備的潤滑薄膜復(fù)合材料需在高真空、大氣以及不同氣體環(huán)境中進行必要的摩擦學(xué)性能評價和潤滑薄膜材料種類篩選，才有可能更一步進行航天潤滑材料的產(chǎn)品開發(fā)及工程應(yīng)用。因此有必要設(shè)計新型摩擦學(xué)性能評價裝置以實現(xiàn)更先進的試驗技術(shù)和試驗過程自動化管理，對節(jié)省必要的人力、物力開支均具有十分重要的價值。

另外，對新設(shè)計制備的潤滑薄膜復(fù)合材料摩擦學(xué)性能評價（包括固體潤滑膜、液體潤滑膜、固體-液體復(fù)合潤滑膜）以及研究潤滑膜與不同摩擦副之間的摩擦作用機理的都需一套新型、可靠、準確的摩擦學(xué)性能評價試驗平臺，才能進一步在實驗室進行潤滑薄膜復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的研究工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠在高真空或大氣、氮氣、氦氣等環(huán)境中快速、準確評價固體潤滑薄膜、液體潤滑薄膜以及固-液體復(fù)合潤滑薄膜材料摩擦學(xué)性能的潤滑薄膜摩擦學(xué)性能自動評價裝置。

本發(fā)明是將高真空或大氣、氮氣、氦氣等環(huán)境和裝有伺服電機系統(tǒng)的摩擦試驗機跟預(yù)先設(shè)定好啟停邏輯關(guān)系的儀表以及繼電器開關(guān)控制電路優(yōu)化集成而成；本發(fā)明能夠在高真空或大氣、氮氣、氦氣等環(huán)境下對潤滑薄膜的摩擦力、摩擦系數(shù)、摩損壽命等實現(xiàn)自動評價的試驗裝置，同時也可在手動控制下實現(xiàn)評價試驗。

潤滑薄膜摩擦學(xué)性能自動評價裝置，其特征在于該裝置由摩擦試驗機、摩擦力測試、真空系統(tǒng)、伺服電機及電器控制構(gòu)成；

摩擦試驗機上安裝有上、下一組摩擦副試樣，上試樣是下端面為球面的剛性摩擦副，其被夾持在摩擦副夾具下端；摩擦副夾具上端與施力螺紋桿下端固定連接，施力螺紋桿上安裝有加載所需的砝碼并由固定螺母固定；施力螺紋桿與活動平衡桿的一端垂直固定連接，活動平衡桿通過裝有軸承的支撐軸Ⅰ安裝于平衡桿支撐臺Ⅱ上，平衡桿支撐臺Ⅱ通過裝有軸承的支撐軸Ⅱ安裝于平衡桿支撐臺Ⅰ上，平衡桿支撐臺Ⅰ固定于定位平臺上；通過調(diào)節(jié)定位平臺上的定位螺母Ⅱ?qū)崿F(xiàn)摩擦副上試樣與下試樣的相對接觸位置，并由定位螺母Ⅰ固定調(diào)節(jié)好的位置，定位平臺最終固定于支撐平臺上。活動平衡桿另一端裝有平衡桿平衡螺母，通過調(diào)節(jié)平衡桿平衡螺母使得活動平衡桿在不安裝砝碼的情況下且與施力螺紋桿、固定螺母、摩擦副夾具及摩擦副上試樣共同連接時仍呈水平自由活動狀態(tài)，以保證評價試驗時通過上試樣作用于下試樣上的法向載荷完全為砝碼重量。下試樣為涂有潤滑薄膜材料的薄圓柱形試塊，試塊固定于樣品臺上面且樣品臺與伺服電機轉(zhuǎn)軸相連接。

摩擦力傳感器上安裝有測力桿，摩擦力傳感器由傳感器固定架Ⅰ和傳感器固定架Ⅱ連接固定于平衡桿支撐臺Ⅰ一側(cè)。伺服電機垂直固定于支撐平臺下面并套裝于伺服電機座內(nèi)，支撐平臺則固定于伺服電機座上；伺服電機座再固定于試驗機底座上，摩擦試驗機最終固定在真空罐內(nèi)試驗平臺Ⅱ上。

摩擦力測試是由罐內(nèi)摩擦試驗機上的摩擦力傳感器通過信號電纜及真空罐上航空插座與罐外精密壓力測試儀連接，精密壓力測試儀通過RS（Recommended Standard推薦性標準）232通訊端口與計算機連接，并由安裝于計算機上的數(shù)據(jù)采集軟件完成試驗數(shù)據(jù)實時采集、存儲及繪圖。