[發明專利]一種可模擬低溫摩擦環境的摩擦磨損試驗機及其工作方法

在審

• 申請號: 202210122566.6
• 申請日: 2022-02-09
• 公開（公告）號: CN114593984A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 陳禹吉;秦力;王沖
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/56
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 杜月

本發明公開了一種可模擬低溫摩擦環境的摩擦磨損試驗機，包括：低溫控制模塊，低溫控制模塊包括內部中空的液氮腔、中間開孔的隔熱蓋板、溫度控制器、溫度計、輸液管和至少一個加熱器，隔熱蓋板設置在液氮腔上，隔熱蓋板和液氮腔之間的空間形成低溫腔，加熱器和溫度計均與溫度控制器電連接；濕度控制模塊，濕度控制模塊包括輸氣管、壓縮氮氣罐、濕度控制器和與濕度控制器電連接的濕度計，濕度計設置在隔熱蓋板上，輸氣管和壓縮氮氣罐之間設置第三閥門。本發明的摩擦磨損試驗機通過低溫控制模塊控制低溫腔的溫度，通過液氮制冷以及溫度控制器和加熱器的配合使用保障了溫度控制的精確度，可以模擬低溫摩擦環境，拓展了摩擦磨損試驗機的使用范圍。

技術領域

本發明涉及摩擦磨損試驗機技術領域，尤其涉及一種可模擬低溫摩擦環境的摩擦磨損試驗機及其工作方法。

背景技術

摩擦磨損是生產生活中的常見現象，諸如齒輪傳動、汽車制動、精密拋光等典型過程中都包含大量的摩擦學問題。據統計，每年世界上約30％的一次能源因為摩擦而消耗，約60％的機器零部件因為磨損而失效。因此，研究材料和零部件的摩擦學性能，采用合理的方法減摩降耗，對生產生活具有重要意義。

低溫環境對摩擦副的摩擦學性能有重要影響。例如在低溫下，潤滑油會發生凝固，使得潤滑效果降低甚至失效。另外，某些材料在低溫下將發生相變，展現出奇特的摩擦行為。低溫摩擦具有實際應用場景，比如在太空環境下，環境溫度可降至-270℃。衛星、宇宙飛船中的運動部件在如此低的溫度下要想保持穩定可靠的運動和足夠長的壽命，就必須要解決低溫下的摩擦磨損問題。

測試材料摩擦性能一般在摩擦磨損試驗機上進行，布魯克通用摩擦磨損試驗機自2000年推出第一款型號以來，一直是市場上使用廣泛的摩擦儀之一。該摩擦磨損試驗機的傳感器非常靈敏，具有優秀的0.02％量程的噪聲水平。傳感器的量程覆蓋1毫牛到2千牛。但是該摩擦磨損試驗機無法實現低溫摩擦環境模擬，因此，有必要開發一種基于摩擦磨損試驗機的低溫控制與采集系統，拓展摩擦磨損試驗機的使用范圍。

發明內容

針對上述技術存在的現有摩擦磨損試驗機無法實現低溫摩擦環境模擬的技術問題，本發明提出了一種可模擬低溫摩擦環境的摩擦磨損試驗機及其工作方法。

一方面，本發明提出了一種可模擬低溫摩擦環境的摩擦磨損試驗機，包括：

低溫控制模塊，所述低溫控制模塊包括內部中空的液氮腔、中間開孔的隔熱蓋板、溫度控制器、溫度計、輸液管和至少一個加熱器，所述隔熱蓋板設置在所述液氮腔上，所述隔熱蓋板和所述液氮腔之間的空間形成低溫腔，所述加熱器和所述溫度計均設置在所述隔熱蓋板上，所述加熱器和所述溫度計均與所述溫度控制器電連接；

濕度控制模塊，所述濕度控制模塊包括輸氣管、壓縮氮氣罐、濕度控制器和與所述濕度控制器電連接的濕度計，所述濕度計設置在所述隔熱蓋板上，所述輸氣管和所述壓縮氮氣罐之間設置第三閥門。

在一些實施例中，在所述液氮腔的外側依次設置保溫層和外殼，所述保溫層采用內部填充隔熱材料的方式或抽真空的方式實現隔熱。

在一些實施例中，所述輸液管包括第一輸液管和第二輸液管，所述液氮腔分別通過所述第一輸液管和所述第二輸液管連接液氮儲存罐和液氮回收罐。

在一些實施例中，所述液氮儲存罐和所述第一輸液管之間設置第一閥門，所述液氮回收罐和所述第二輸液管之間設置第二閥門。

在一些實施例中，所述輸氣管包括第一輸氣管和第二輸氣管，所述壓縮氮氣罐通過所述第一輸氣管和所述第二輸氣管將氮氣輸送到所述低溫腔中。

在一些實施例中，所述隔熱蓋板由隔熱材料制備而成。

在一些實施例中，所述液氮腔為銅材質。

在一些實施例中，所述外殼為不銹鋼材質。

在一些實施例中，還包括：