[发明专利]一种冰粘附剪切强度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘附强度测量装置，尤其涉及一种冰粘附剪切强度测量装置。

背景技术

目前，测量冰与涂层表面粘附强度的方法较多，但缺乏统一标准和稳定性，相关仪器也都存在各不足。如专利《一种覆冰模具、利用其测量覆冰剪切力的装置及方法》(中国专利数据库，公开号：CN103760106A，公开日2014-04-30)，此发明采用拉推力试验机将采用模具冰冻好的冰块推离以测得冰与材料粘附剪切力，此装置设备昂贵，而且无法保证推力方向与剪切平面处于同一平面，导致测量不准确。还如离心式冰粘附测量装置(Ice adhesion on super-hydrophobic surfaces，Applied Surface Science，Volume 255，Issue 18,30June 2009，Pages8153-8157)将水滴冻在材料上，需要配平质量，然后高速旋转，直至冰脱离，此过程需要高速摄影机全程监控，设备昂贵，且危险性高。例如刮离式测量法(Reducing ice adhesion by hierarchical micro-nano-pillars Applied Surface Science，Volume 305，30June 2014，Pages589-595，Yang He，Chengyu Jiang，Xiaobao Cao，Jun Chen，Wei Tian，Weizheng Yuan)通过探头移动刮离冰材料表面的冰滴，探头上连接有力学传感器从而得到冰粘附力，这种装置无法保证探头施加的力与冰粘附平面平行，缺乏测试结果的稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种操作方便、结果稳定的冰粘附剪切强度测量装置。

本发明的目的是这样实现的：包括矩形基座、中心轴和两个滑块，矩形基座的中心位置设置有轴承，所述中心轴的下端安装在所述轴承里且中心轴的轴线与矩形基座所在平面垂直，中心轴的上端安装有力矩扳手，所述矩形基座上还设置有两条滑轨，且所述的两条滑轨沿着矩形基座的长度方向对称设置在轴承的两边，两个滑块分别安装在两条滑轨上，且每个滑块上还设置有弧形片，所述中心轴上套装有对称设置的力臂，所述对称设置的力臂的两端分别设置有弧形托架，且所述弧形托架和所述弧形片的弧度相同且形状吻合，每个弧形托架上还贴有吸水海绵，每个弧形片上涂有材料涂层。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.每个所述滑轨横截面形状是阶梯形，每个滑块的底部设置有与对应滑轨配合的凹槽。

2.所述吸水海绵和材料涂层相互贴合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出一种操作方便，结果稳定的冰粘附强度测量装置，相比现有仪器都需要昂贵的传感器和显示设备的不足，本发明使用力矩平衡得到冰与涂层表面的粘附强度，操作方便、成本低廉。考虑冰的强度可能比冰和材料表面的粘附强度小，在冰与材料表面脱离前先前断裂，而无法测量冰和材料表面的粘附强度，本发明用吸水海绵吸水结冰的方法提高了冰层本身的强度。考虑到直接推拉法测量装置的施加力存在偏心问题，本发明采用施加扭矩以及弧形接触表面的方法消除力偏心问题。本发明可以方便地测量冰与材料表面的粘附强度，与现有技术相比解决了冰层内部的非完整性对测量结果的影响，并且结构简单，操作容易。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的结构装配图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1和图2，基座1上有滑轨8，且连接有轴承9，滑轨8上组装两个带有弧形片的滑块3。中心轴2和轴承9组装。中心轴2连有力臂7，力臂7是对称设置的力臂，力臂7两端带有弧形托架6，弧形托架6上贴有吸水海绵5，带有吸水海绵5的弧形托架6可与滑块3上的弧形片吻合。中心轴2上端可与力矩扳手4连接，以便施加扭矩。测量时，将要测的涂层涂在滑块3的弧形片上，将吸水海绵5吸水后，推动滑块3，使之与力臂的弧形托架6贴合。将装置放置在冰箱中结冰，结冰后，将力矩扳手4与中心轴2顶端连接，施加扭矩。待到冰与涂层脱离时记录扭矩读数。已知冰冻面积，力臂长度，扭矩大小，就可计算出冰粘附剪切强度。