[发明专利]一种真空摩擦磨损试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及摩擦磨损试验机技术领域，特别涉及一种在真空环境下测量材料摩擦磨损性能的真空摩擦磨损试验装置。

技术背景

在真空环境下，相互摩擦的材料之间粘着倾向增大，摩擦磨损性能发生显著变化。同时随着航空航天工业的发展，研究材料在真空工况下的摩擦磨损性能日益重要，普通的摩擦磨损试验装置无法满足研究要求，因此需要设计出相应的真空摩擦磨损试验装置来研究材料在真空使用条件下的摩擦磨损性能。

摩擦磨损实验的目的是为了正确地评价各种因素对材料摩擦磨损性能的影响，分析摩擦磨损现象及其本质，从而确定符合工程应用摩擦副元件的最优参数。大量研究试验表明，材料的摩擦磨损机理不仅与材料本身的性质有关，还与所处的环境气氛有关。在真空工况下，材料之间的摩擦磨损表现出与空气条件下不同的特点。现有的摩擦磨损试验机种类繁多，这些试验机多用于大气环境下对材料摩擦系数和磨损率的测定。目前，一些学者对普通的摩擦磨损实验机进行了改进，研制出了真空摩擦磨损试验机。如崔周平等研制了MT-1型真空摩擦磨损试验机，其真空系统由高真空系统和低真空系统两部分组成，可以提供从大气到6.7×10^-3Pa的压力环境，可在真空条件下进行材料摩擦磨损机理的研究。宋宝玉等研制了SY-1型真空摩擦磨损试验机，该机主要由摩擦试验机、真空系统、试验参数测量仪表系统、数据采集处理系统四个部分构成，可以提供4×10^-3Pa的压力环境，可以进行真空、加热和冷却条件下的材料摩擦学性能测试。李光等研制的多气氛及真空环境下测量材料摩擦行为的试验装置(CN101393113A)，该装置可以实现10^-1-10^-4Pa的真空环境下的试验。另外根据试验要求可以将相关气体输入到真空环境下的实验装置中，可以使实验装置产生出真空环境或者多气氛实验环境。然而上述真空摩擦磨损试验装置的真空系统多采用油扩散泵作为主泵对系统进行抽取真空。油扩散泵在抽取真空过程中泵油容易出现返流现象，同时泵油在加热分解会产生永久性气体如甲烷、氢气等，这不仅增大了抽取真空的难度，而且容易对真空系统造成污染。因此需要采用新的抽气方式来对系统进行抽取真空。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种真空摩擦磨损试验装置，采用机械泵加涡轮分子泵抽取真空的方式，结构紧凑，并且可较快的获得试验所需真空度，模拟材料在真空工况下的磨损状态，测试材料在真空工况下的摩擦磨损性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种真空摩擦磨损试验装置，包括基座18，基座18上面设有真空罩11，真空罩11的上面安装有真空计13和充气阀12，基座18内设置有驱动电机19，驱动电机19的主动轴5上设置有动试样圆盘6，在动试样圆盘6上方接触设置有定试样7，定试样7由定试样夹具8固定。定试样夹具8安装于U型悬臂梁10的一端，定试样夹具8上方放有加载砝码9，U型悬臂梁10的一端还设置有配重14，在U型悬臂梁10上对称的安有线性位移传感器15，基座18上固定有径向进给系统17，调节旋转轴16固定于径向进给系统17上方，U型悬臂梁10与调节旋转轴16连接在一起，在基座18的外围还设有与真空罩11相通的涡轮分子泵3，涡轮分子泵3与机械泵1相连。

本发明真空环境下测量材料摩擦磨损行为的试验装置通过分机械泵加涡轮分子泵对真空罩抽取真空，可实现10^-1-10^-5Pa真空环境下的实验。另外，通过数据采集装置实现不同环境下摩擦力等参数的数据采集。

本发明的主要优点为：

(1)本真空摩擦磨损试验装置采用的是机械泵加涡轮分子泵抽取真空的方式，可在较快的获得实验所需真空度。操作简单，控制灵活。

(2)本真空摩擦磨损试验装置体积小，结构简单，易于操作拆卸，可方便精确地控制载荷，经济实惠；

(3)采用U型悬臂梁设计，对力变形灵敏，采用对称的位移传感器，消除误差；

(4)可通过调整径向进给系统而获得不同的线速度；

(5)测试范围宽，可实现在不同真空度(10^-1-10^-5Pa)下的金属及无机非金属材料及涂层摩擦磨损性能的考察，达到模拟表面薄膜的真空摩擦磨损性能的目的。

附图说明

图1是本发明真空摩擦磨损试验装置的示意图。

图2为图1的截面A-A的剖视图

具体实施方式