电化学环境下摩擦试验设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种电化学环境下摩擦试验设备，属于摩擦学领域。上述设备包括机架、样品台、载荷施加装置、微动装置、摩擦力测量装置、控制器和电化学工作站。其中，样品台用于安装固定样品；微动装置用于带动摩擦球在样品表面做微量运动，并将位移数据传递给控制器；载荷施加装置用于给摩擦球施加载荷，并将载荷数据传递给控制器；摩擦力测量装置用于测量样品所受到的摩擦力，并将数据传递给控制器，电化学工作站对样品及浸泡样品的电解液施加电压并采集电压电流数据。上述方法采用了上述设备，利用上述设备及方法能够实时采集比较准确的相关数据，为下一步研究提供数据支撑；并且还可以研究不同载荷下微动摩擦的机理。

【技术实现步骤摘要】
电化学环境下摩擦试验设备
本技术涉及摩擦学领域，具体而言，涉及一种电化学环境下摩擦试验设备。
技术介绍
微动摩擦属于摩擦学领域的一个分支学科，微动摩擦学的研究对指导现实生产具有比较重要的意义。例如，钢丝绳在受到拉力时，其每一股的钢丝之间会产生微量相对滑动。而有些场合下，微动摩擦工况比较复杂；例如电化学环境下，摩擦力与电压、载荷、位移之间的关系比较复杂。研究电化学环境下微动摩擦机理就需要专用的摩擦试验设备。
技术实现思路
本技术的目的在于提供了一种电化学环境下摩擦试验设备，其能够实时获取摩擦力、位移以及载荷的相关数据。本技术是这样实现的：一种电化学环境下摩擦试验设备，包括：机架；样品台，所述样品台包括沿第一方向可滑动地配合于所述机架的外盒体，所述外盒体具有朝上开口的内腔；所述外盒体中还连接有内盒体，所述内盒体用于盛放电解液，所述内盒体是由非金属材料制成的；所述内盒体内设置有用于安装样品的安装部；微动装置，所述微动装置包括微动器和从动杆，所述微动器与所述从动杆连接；所述微动器能够输出沿所述第一方向的往复运动，所述微动器上设置有位移传感器；所述从动杆沿所述第一方向延伸，所述从动杆自由端的底部设置有摩擦球，所述摩擦球用于与样品的上表面配合；载荷施加装置，所述载荷施加装置设置在所述从动杆的上方，用于给所述从动杆施加载荷；所述载荷施加装置包括压力传感器；电化学工作站，所述电化学工作站包括三个电极，其中一个所述电极用于与样品连接，另外两个用于与电解液连接；摩擦力测量装置，所述摩擦力测量装置包括摩擦力传感器和固定架，所述固定架与所述机架固定连接；所述样品台、所述微动装置和所述摩擦力测量装置沿第一方向排布，所述样品台位于所述固定架与所述微动装置之间；所述摩擦力传感器一端与所述固定架连接，另一端与所述样品台连接；控制器，所述控制器分别与所述位移传感器、压力传感器和所述摩擦力传感器电连接。进一步，所述载荷施加装置包括立柱和可移动部件，所述立柱与所述机架连接，所述可移动部件能够沿所述立柱移动并能够固定在预设位置；所述可移动部件的底部设置有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧的设置在所述从动杆自由端的上方；所述压力传感器设置在所述可移动部件与所述第一压缩弹簧连接处。通过设置上述设计，当需要施加一定的正压力时，通过移动可移动部件到预设位置，然后将其与立柱固定即可；操作非常方便。并且，由于从动杆要做微量往复移动；假如利用刚性结构对从动杆施加载荷，刚性结构与从动杆之间相对滑动具有一定的附加摩擦力，甚至于使得从动杆与刚性结构之间卡死，微动器被烧坏。采用压缩弹簧对从动杆施加正压力，压缩弹簧可以产生微量变形，从而能够排出附加摩擦力的影响。因此，采用压缩弹簧施加载荷不仅能够提高数据的准确性，还能保护微动器。进一步，所述可移动部件包括移动座、加载件和激振器；所述移动座与所述立柱连接，所述加载件与所述移动座在竖直方向上滑动配合，所述第一压缩弹簧设置在所述加载件的底部；所述移动座上水平设置有固定板，所述固定板设置在所述加载件的上方，所述固定板与所述加载件之间设置有第二压缩弹簧和导向柱，所述导向柱竖直设置，所述导向柱的一端与所述加载件固定连接，另一端与所述固定板滑动配合；所述第二压缩弹簧套设在所述导向柱上；所述激振器设置在所述固定板的上方，所述激振器的输出轴竖直向下设置，所述激振器的输出轴与所述加载件可拆卸连接。当需要施加交变载荷时，先给样品施加一个正压力的静载荷；然后将激振器与加载件连接，激振器工作时，带动加载件做微量往复运动；从而通过加载件给样品施加交变载荷。当只需要施加静载荷时，将激振器与加载件的连接断开即可通过调整移动座来调整静载荷的大小。通过上述设计，电化学环境下摩擦试验设备还可以用来研究交变载荷下的摩擦情况；并且上述结构并不影响静载荷的施加。即，上述设计使得本设备既能够施加静载荷又能施加交变载荷；并且两者的结构集成在一起，使得整个设备结构更加紧凑。进一步，所述从动杆通过滑动组件与所述微动器的输出杆连接；所述从动杆通过转轴与所述滑动组件枢接，所述转轴水平设置并垂直于所述第一方向；所述从动杆上设置有水平测试仪。进一步，所述微动装置还包括升降台，所述升降台的底部与所述机架连接，所述微动器与所述升降台的上部连接。进一步，所述升降台包括台座、竖直导轨和螺旋丝杆升降机，竖直导轨的底部与机架固定连接，台座与竖直导轨滑动配合，螺旋丝杆升降机包括机座和螺纹杆，所述机座与所述机架连接，所述螺纹杆与所述台座连接。进一步，所述滑动组件包括包括第一滑块与连接件，所述第一滑块的一端与所述微动器连接，另一端与所述连接件连接；所述第一滑块的底部设置有第一滑轨。进一步，所述外盒体底部设置有第二滑块和第二滑轨，所述外盒体通过所述第二滑块与所述第二滑轨滑动连接，所述第二滑轨与所述机架连接。所述第一滑轨和所述第二滑轨的上部均设置有第一磁铁，所述第一滑块和所述第二滑块的下部均设置有第二磁铁；所述第一磁铁和所述第二磁铁的磁性相反。由于电化学环境下摩擦试验设备属于精密仪器，滑块与滑轨之间的摩擦力会使得采集到的数据具有一定的误差。因此，通过设置磁铁使得滑块处于磁悬浮状态，从而使得滑块与滑轨之间的摩擦力基本为零；进一步提高了数据的精度。进一步，所述外盒体还包括两个相对设置的V型夹持钳，两个所述夹持钳通过螺杆和螺母连接；所述内盒体的底部设置有圆柱状的固定部，所述夹持钳能够夹持所述固定部。一种微动摩擦数据采集方法，采用了所述的电化学环境下摩擦试验设备，包括以下步骤：a.将样品固定安装在样品台上；并将从动杆转动，使从动杆自由端上的摩擦球放置在样品的上表面；b.调整微动装置的升降台高度，使得从动杆水平设置；c.施加载荷，调整可移动部件在立柱上的位置，使得第一压缩弹簧压缩并给从动杆自由端施加正压力的固定载荷；或将激振器与加载件连接，并启动激振器，使得第一压缩弹簧给从动杆自动端施加交变载荷；d.启动微动装置，使得从动杆做微量往复运动；并启动电化学工作站给内盒体中的电解液和样品加载预设电压；所述位移传感器、压力传感器和所述摩擦力传感器分别将采集到的数据传输给控制器；电化学工作站将将预设电压及测量得到的电流数据传输给控制器。本技术的有益效果是：本技术通过上述设计得到的电化学环境下摩擦试验设备，使用时，将样品安装固定在样品台上；将从动杆上的摩擦球放置在样品的上表面上；利用电化学工作站给样品以及内盒体的电解液施加预设电压；利用载荷施加装置通过第一压缩弹簧对摩擦球施加载荷，并利用所述位移传感器、压力传感器、所述摩擦力传感器以及所述电化学工作站实时采集数据传输给控制器存储。上述设备能够实时采集相关数据，为下一步研究提供数据支撑；并且还可以通过改变载荷大小以及样品材料等来研究不同载荷或不同材料下微动摩擦的机理。整个设备操作方便，结构简单。附图说明为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本技术实施方式提供的电化学环境下摩擦试验设备的轴侧图；图2是本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学环境下摩擦试验设备，其特征在于，包括：机架；样品台，所述样品台包括沿第一方向可滑动地配合于所述机架的外盒体，所述外盒体具有朝上开口的内腔；所述外盒体中还连接有内盒体，所述内盒体用于盛放电解液，所述内盒体是由非金属材料制成的；所述内盒体内设置有用于安装样品的安装部；微动装置，所述微动装置包括微动器和从动杆，所述微动器与所述从动杆连接；所述微动器能够输出沿所述第一方向的往复运动，所述微动器上设置有位移传感器；所述从动杆沿所述第一方向延伸，所述从动杆自由端的底部设置有摩擦球，所述摩擦球用于与样品的上表面配合；载荷施加装置，所述载荷施加装置设置在所述从动杆的上方，用于给所述从动杆施加载荷；所述载荷施加装置包括压力传感器；电化学工作站，所述电化学工作站包括三个电极，其中一个所述电极用于与样品连接，另外两个用于与电解液连接；摩擦力测量装置，所述摩擦力测量装置包括摩擦力传感器和固定架，所述固定架与所述机架固定连接；所述样品台、所述微动装置和所述摩擦力测量装置沿第一方向排布，所述样品台位于所述固定架与所述微动装置之间；所述摩擦力传感器一端与所述固定架连接，另一端与所述样品台连接；控制器，所述控制器分别与所述位移传感器、压力传感器和所述摩擦力传感器电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种电化学环境下摩擦试验设备，其特征在于，包括：机架；样品台，所述样品台包括沿第一方向可滑动地配合于所述机架的外盒体，所述外盒体具有朝上开口的内腔；所述外盒体中还连接有内盒体，所述内盒体用于盛放电解液，所述内盒体是由非金属材料制成的；所述内盒体内设置有用于安装样品的安装部；微动装置，所述微动装置包括微动器和从动杆，所述微动器与所述从动杆连接；所述微动器能够输出沿所述第一方向的往复运动，所述微动器上设置有位移传感器；所述从动杆沿所述第一方向延伸，所述从动杆自由端的底部设置有摩擦球，所述摩擦球用于与样品的上表面配合；载荷施加装置，所述载荷施加装置设置在所述从动杆的上方，用于给所述从动杆施加载荷；所述载荷施加装置包括压力传感器；电化学工作站，所述电化学工作站包括三个电极，其中一个所述电极用于与样品连接，另外两个用于与电解液连接；摩擦力测量装置，所述摩擦力测量装置包括摩擦力传感器和固定架，所述固定架与所述机架固定连接；所述样品台、所述微动装置和所述摩擦力测量装置沿第一方向排布，所述样品台位于所述固定架与所述微动装置之间；所述摩擦力传感器一端与所述固定架连接，另一端与所述样品台连接；控制器，所述控制器分别与所述位移传感器、压力传感器和所述摩擦力传感器电连接。2.根据权利要求1所述的电化学环境下摩擦试验设备，其特征在于：所述载荷施加装置包括立柱和可移动部件，所述立柱与所述机架连接，所述可移动部件能够沿所述立柱移动并能够固定在预设位置；所述可移动部件的底部设置有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧设置在所述从动杆自由端的上方；所述压力传感器设置在所述可移动部件与所述第一压缩弹簧的连接处。3.根据权利要求2所述的电化学环境下摩擦试验设备，其特征在于：所述可移动部件包括移动座、加载件和激振器；所述移动座与所述立柱连接，所述加载件与所述移动座在竖直方向上滑动配合，所述第一压缩弹簧设置在所述加载件的底部；所述移动座上水平设置有固定板，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李根，任平弟，张晓宇，唐旭旺，陈维荣，蒲建，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川,51