一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，属于含能材料测量领域。本发明专利技术包括含能材料试样正压力测量系统、摩擦速度测量系统和摩擦装置附件。含能材料试样正压力测量系统用于测量含能材料试样在摩擦滑动过程中实时的正压力。摩擦速度测量系统用于测量含能材料试样在摩擦滑动过程中的实时的滑动速度。摩擦装置附件用于加载含能材料试样摩擦作用。含能材料试样正压力测量系统包括接触力加载轴杆、压力传感器、压力采集器和加压气缸。压力传感器分别与接触力加载轴杆和活塞端头连接。本发明专利技术能够得到含能材料试样从发生滑动摩擦到发生点火爆炸的有效摩擦行程，实现含能材料摩擦点火做功安全评估，保证含能材料应用过程中的安全性。

A Measuring System and Method for Friction Ignition Work of Energetic Materials

The invention discloses a measuring system and method for friction ignition work of energetic materials, belonging to the field of energetic materials measurement. The invention comprises a positive pressure measuring system for energetic material sample, a friction speed measuring system and an attachment of a friction device. The positive pressure measurement system for energetic material specimens is used to measure the real-time positive pressure of energetic material specimens during frictional sliding. The frictional velocity measurement system is used to measure the real-time sliding velocity of energetic material samples in the process of frictional sliding. Friction device accessories are used to load the friction action of energetic material specimens. The positive pressure measurement system of energetic material sample includes contact force loading shaft rod, pressure sensor, pressure collector and pressurized cylinder. The pressure sensor is respectively connected with the contact force loading shaft rod and the piston end. The invention can obtain the effective friction stroke of the energetic material sample from sliding friction to ignition and explosion, realize the work safety evaluation of the energetic material friction ignition, and ensure the safety in the application process of the energetic material.

【技术实现步骤摘要】
一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法
本专利技术涉及一种摩擦做功测量系统及方法，具体涉及一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，属于含能材料测量领域。
技术介绍
摩擦是引发含能材料发生点火爆炸的一个重要机械刺激。在开展含能材料摩擦功热之间的转换以及摩擦热点形成的试验研究中，有必要精确测量含能材料在摩擦试验条件下发生点火爆炸的时间点及摩擦功值。目前针对含能材料摩擦摩擦感度的测试装置主要有落锤式和摆锤式，其通过落锤或者摆锤在其运动方向对靶板直接施加摩擦驱动力，通过改变落锤高度和质量或者摆锤角度以及和质量来改变摩擦靶板运动速度，通过改变滑板的初始位置以及靶板长度来改变滑动距离，通过改变给试样施加压力的气缸驱动气压来改变接触力大小，通过改变靶板表面粗糙度来改变摩擦系数，从而对不同试验条件下的含能材料摩擦点火进行研究。但现有测试装置中，由于摩擦靶板的滑动行程为预先设定固定值，含能材料在摩擦过程中发生点火爆炸的时刻或位置并不能测出，缺乏有效滑动行程的测量，无法准确获得含能材料摩擦点火做功值。因此，无论是落锤式还是摆锤式含能材料摩擦感度测试仪，在含能材料摩擦功热转换试验研究中，均需采用有效的方式较为准确测量含能材料试样在摩擦刺激下发生点火爆炸时刻及相应的有效摩擦行程。
技术实现思路
本专利技术公开的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，针对现有测试装置中难于准确测量含能材料试样在摩擦刺激下发生点火爆炸时刻及相应的摩擦功值的技术问题，目的为提供用于摩擦作用下含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，能够得到含能材料试样从发生滑动摩擦到发生点火爆炸的有效摩擦行程。本专利技术适用于含能材料领域，实现含能材料摩擦点火做功安全评估，进而保证含能材料应用过程中的安全性。本专利技术公开的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法不仅适用于高含能材料，对其他含能材料仍适用。所述的含能材料指高能量密度材料指密度大于1.9g/cm3，爆速大于9km/s,爆压大于40GPa的含能材料。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。本专利技术公开的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，主要包括含能材料试样正压力测量系统、摩擦速度测量系统和摩擦装置附件。所述含能材料试样正压力测量系统用于测量含能材料试样在摩擦滑动过程中实时的正压力。所述摩擦速度测量系统用于测量含能材料试样在摩擦滑动过程中的实时的滑动速度。所述摩擦装置附件用于加载含能材料试样摩擦作用。所述含能材料试样正压力测量系统主要包括接触力加载轴杆、压力传感器、压力采集器和加压气缸。所述压力传感器的测量量程为加压气缸最大加载压力值的2～3倍，精度优于1％。所述压力传感器分别与接触力加载轴杆和加压气缸的活塞端头连接。作为优选，为了便于压力传感器和加压气缸活塞端头安装，所述压力传感器优选垫片式压力传感器，为筒形弹性体，将垫片式压力传感器与加压气缸活塞端头连接。作为优选，为保护垫片式压力传感器在测量过程中不被磨损，并且保证垫片式压力传感器不受偏载，在垫片式压力传感器的两侧安装高硬度的抗磨损垫圈。高硬度的抗磨损垫圈指硬度高于200HV的抗磨损垫圈。作为优选，通过调节含能材料试样正压力测量系统加压气缸的压力实现对加载压力的预调，通过压力传感器实现摩擦点火爆炸时的压力测量，无需单独超压检测系统。此外，再次实验时无需重新安装含能材料试样正压力测量系统，节省试验成本和时间。所述接触力加载轴杆一端作用于含能材料试样表面，另一端与压力传感器接触，加压气缸加压后通过接触力加载轴杆对含能材料试样施加正应力。所述含能材料试样为圆形药片。所述摩擦速度测量系统主要包括两对光电开关，两对光电开关所在直线与摩擦滑动方向平行，并且第一对光电开关安装于锤体击打摩擦滑板处，第二对光电开关与第一对光电开关的间隔为摩擦滑板总滑动行程s1。摩擦滑板在滑动过程中经过两对光电开关处时遮挡光源产生开关信号变化输出。通过测量的第二对光电开关与第一对光电开关的开关信号间隔时间Δt1得到滑动速度v＝s1/Δt1(1)所述摩擦装置附件包括摩擦滑板、摩擦靶板和滑轨。本专利技术公开的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统的工作方法为：将含能材料试样置于摩擦靶板上预定位置，保证含能材料试样与摩擦靶板接触，通过接触力加载轴杆对含能材料试样施加预定的压力；第一对光电开关与第二对光电开关同步触发，锤体释放以预设速度撞击摩擦滑板运动，摩擦滑板依次经过第一对光电开关与第二对光电开关处时并产生两组开关信号。所述压力采集器由第一对光电开关的开关信号联动触发，对摩擦滑动过程中含能材料试样的实时正压力进行测量。当含能材料试样在摩擦试验过程中发生点火爆炸时，则会产生超压，使得压力曲线出现脉冲。通过测得的压力曲线得到脉冲产生时刻，通过所述压力曲线脉冲产生时刻确定含能材料从发生滑动摩擦到发生点火爆炸的时间Δt2。根据第一对光电开关与第二对光电开关的开关信号间隔时间测得的滑动速度v，通过公式(2)，得到含能材料试样从发生滑动摩擦到发生点火爆炸的有效行程。s＝v·Δt2＝s1·Δt2/Δt1(2)本专利技术适用于含能材料领域，实现含能材料摩擦点火做功安全评估，进而保证含能材料应用过程中的安全性。有益效果：1、现有含能材料摩擦点火测量系统未实现对含能材料摩擦点火做功的有效测量，本专利技术公开的用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，在现有含能材料摩擦点火测量系统增加设置压力传感器、第一对光电开关与第二对光电开关，当含能材料试样在摩擦试验过程中发生点火爆炸时产生超压，通过测得的压力曲线脉冲产生时间，进而确定含能材料发生点火爆炸时刻，根据第一对光电开关与第二对光电开关的开关信号间隔时间测得的滑动速度，得到含能材料试样从发生滑动摩擦到发生点火爆炸的有效行程。2、本专利技术公开的用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，通过调节含能材料试样正压力测量系统加压气缸的压力实现对加载压力的预调，通过压力传感器实现摩擦点火爆炸时的压力测量，无需单独超压检测系统，此外，再次实验时无需重新安装含能材料试样正压力测量系统，节省试验成本和时间。3、本专利技术公开的用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，所述压力采集器由第一对光电开关的开关信号联动触发，确保测试数据的可靠性和同步性。4、本专利技术公开的用于含能材料摩擦点火做功的测量系统及方法，所述压力传感器优选垫片式压力传感器，便于压力传感器和加压气缸活塞端头安装，此外，在垫片式压力传感器的两侧安装高硬度的抗磨损垫圈，保护垫片式压力传感器在测试过程中不被磨损，并且保证垫片式压力传感器不受偏载。附图说明图1是本专利技术的用于含能材料摩擦点火做功的测量系统示意图。图2是本专利技术的含能材料试样正压力测量系统安装示意图。图3是本专利技术的测得的含能材料试样实时接触正压力曲线图。其中，1-接触力加载轴杆；2-压力传感器；3-压力采集器；4-加压气缸；5-含能材料试样；6-光电开关1；7-光电开关2；8-摩擦滑板；9-摩擦靶板；10-滑轨；2.1-垫片式压力传感器；2.2-抗磨损垫圈。具体实施方式为了更好的说明本专利技术的目的和优点，下面结合附图和实例对
技术实现思路
做进一步说明。实施例1：本实施例公开的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，如图1所示，主要包括含能材料试样正压力测量系统、摩擦速度测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，其特征在于：包括含能材料试样正压力测量系统、摩擦速度测量系统和摩擦装置附件；所述含能材料试样正压力测量系统用于测量含能材料试样在摩擦滑动过程中实时的正压力；所述摩擦速度测量系统用于测量含能材料试样在摩擦滑动过程中的实时的滑动速度；所述摩擦装置附件用于加载含能材料试样摩擦作用；所述含能材料试样正压力测量系统包括接触力加载轴杆(1)、压力传感器(2)、压力采集器(3)和加压气缸(4)；所述压力传感器(2)的测量量程为加压气缸(4)最大加载压力值的2～3倍，精度优于1％；所述压力传感器(2)分别与接触力加载轴杆(1)和加压气缸(4)的活塞端头连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，其特征在于：包括含能材料试样正压力测量系统、摩擦速度测量系统和摩擦装置附件；所述含能材料试样正压力测量系统用于测量含能材料试样在摩擦滑动过程中实时的正压力；所述摩擦速度测量系统用于测量含能材料试样在摩擦滑动过程中的实时的滑动速度；所述摩擦装置附件用于加载含能材料试样摩擦作用；所述含能材料试样正压力测量系统包括接触力加载轴杆(1)、压力传感器(2)、压力采集器(3)和加压气缸(4)；所述压力传感器(2)的测量量程为加压气缸(4)最大加载压力值的2～3倍，精度优于1％；所述压力传感器(2)分别与接触力加载轴杆(1)和加压气缸(4)的活塞端头连接。2.如权利要求1所述的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，其特征在于：不仅适用于高含能材料，对其他含能材料仍适用；所述的含能材料指高能量密度材料指密度大于1.9g/cm3，爆速大于9km/s,爆压大于40GPa的含能材料。3.如权利要求1或2所述的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，其特征在于：为了便于压力传感器(2)和加压气缸(4)活塞端头安装，所述压力传感器选垫片式压力传感器(2.1)，为筒形弹性体，将垫片式压力传感器(2.1)与加压气缸(4)活塞端头连接。4.如权利要求3所述的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，其特征在于：为保护垫片式压力传感器(2.1)在测量过程中不被磨损，并且保证垫片式压力传感器(2.1)不受偏载，在垫片式压力传感器(2.1)的两侧安装高硬度的抗磨损垫圈(2.2)；高硬度的抗磨损垫圈指硬度高于200HV的抗磨损垫圈。5.如权利要求4所述的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，其特征在于：通过调节含能材料试样正压力测量系统加压气缸的压力实现对加载压力的预调，通过压力传感器实现摩擦点火爆炸时的压力测量，无需单独超压检测系统；此外，再次实验时无需重新安装含能材料试样正压力测量系统，节省试验成本和时间。6.如权利要求5所述的一种用于含能材料摩擦点火做功的测量系统，其特征在于：所述接触力加载轴杆(1)一端作用于含能材料试样(5)表面，另一端与压力传感器(2)接触，加压气缸(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高俊，谢侃，李世鹏，隋欣，王宁飞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11