[發明專利]真空環境下波紋管密封式軸承摩擦磨損試驗的裝置

在審

• 申請號: 202011631605.2
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112782020A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 葉必卿;李蒙正;單曉杭;李研彪;曹鴻淼
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明公開了一種真空環境下波紋管密封式軸承摩擦磨損試驗的裝置，包括真空系統和加載系統；所述真空系統，提供摩擦磨損試驗所需的真空環境和放置試驗樣品的平臺；所述加載系統，提供摩擦磨損試驗所需的加載平臺；所述真空系統包括真空罐、摩擦磨損機構、抽氣裝置和波紋管組件；所述加載系統包括加載機構和升降機構；本發明提供的真空系統和加載系統可進行模擬太空真空環境下對軸承的摩擦磨損試驗，具有較高的應用價值；在真空罐上開設了四個加載端口、觀察窗、電連接輸入端口、電連接輸出端口和抽氣端口，結構簡單、緊湊，空間利用率高；本發明在真空罐的加載端口上固定安裝了波紋管，實現了真空罐加載端口處的真空密封。

技術領域

本發明涉及軸承摩擦測試領域，更具體的說，尤其涉及一種真空環境下波紋管密封式軸承摩擦磨損試驗的裝置。

背景技術

隨著航空航天技術的發展，越來越多的航空設備都運行于高真空環境下(10-5Pa～10-7Pa量級)，真空環境工況會帶來特殊的摩擦學問題。例如，真空中缺乏氧和其它大氣反應物，金屬表面的氧化膜在摩擦過程中很快就被消耗去除，并且難以形成新的氧化膜，因此，摩擦表面很快處于“裸露”狀態，新鮮金屬表面間直接接觸而發生嚴重的粘著；沒有氣體的擴散對流來及時帶走摩擦熱量，摩擦表面的溫度將迅速升高，從而改變摩擦材料的物理性能和化學穩定性；液體潤滑劑分子在真空中會以很大的速度揮發，造成潤滑劑的迅速流失而使潤滑失效。要解決真空環境中的潤滑難題，開發各種新型潤滑材料，必須進行大量的摩擦學實驗。

軸承是航空機械設備中一種重要零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度。軸承的工作壽命是在軸承在損壞之前可達到的實際壽命，軸承在實際工作中的損壞通常并非由疲勞所致，而是由磨損、腐蝕、密封損壞等原因造成。要確定軸承在航空設備中的工作壽命，軸承的真空摩擦磨損試驗十分重要。

相比于軸承在實際工況下的摩擦磨損實驗而言，實驗室模擬試驗的環境和工況因素相對容易控制，試驗條件變化范圍寬，試驗成本比較低，可在短時間內獲得比較系統的數據。因此，在摩擦學研究中，實驗室模擬試驗得到了廣泛的應用，相應的試驗測試設備和技術的開發顯得非常重要。

真空摩擦磨損試驗設備是進行真空環境工況中摩擦學設計及潤滑材料選擇的基本工具。由于真空摩擦磨損試驗設備涉及到真空獲得、動密封、實時信號采集等難度較大的關鍵技術，目前國內外用于真空環境下設備的摩擦磨損特性研究的定型產品還非常匱乏。

國內早期真空摩擦磨損試驗設備的主要問題是設備所能提供的真空度太低，不能真實模擬航天器等所工作的宇航高真空環境，此外，設備雖配備了數據采集系統和相應的軟件，但因當時技術水平所限，設備的操作維護相對復雜，穩定性也有待提高。而國外真空摩擦磨損試驗設備的精度和安全性較高，操作也較方便，例如瑞士CSM公司生產的EA型號的真空摩擦磨損試驗設備可提供高達10-7pa的真空環境，并且測試過程中摩擦力和磨損率可通過傳感器及配套軟件自動精確測量和計算。但該類設備目前的市場價格較高，采購和售后服務等都不太方便。此外，目前常規用于軸承的摩擦磨損試驗裝置只適用于常溫常壓環境，無法滿足研究要求，因此需要設計出相應的真空摩擦磨損試驗設備來研究軸承在真空使用條件下的摩擦磨損性能。。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的不足，提出了一種真空環境下波紋管密封式軸承摩擦磨損試驗的裝置，通過本發明能夠進行模擬真空環境下軸承的摩擦磨損試驗，具有較高的應用價值。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：一種真空環境下波紋管密封式軸承摩擦磨損試驗的裝置，包括真空系統和加載系統；

所述真空系統，提供摩擦磨損試驗所需的真空環境和放置試驗樣品的平臺；

所述加載系統，提供摩擦磨損試驗所需的加載平臺；

所述真空系統包括真空罐、摩擦磨損機構、抽氣裝置和波紋管組件；