一种环面接触表面结合部接触热导测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种环面接触表面结合部接触热导测量装置，包括内外相对设置的环形冷却板和环形电加热器、温度传感器和热流计。冷却管和电加热器之间用于加载待测试件，温度传感器，用于测量待测试件之间相接触的结合面处的温度，热流计用于测量两待测试件间的热流密度。本发明专利技术能够准确测量环面结合部接触热导。

【技术实现步骤摘要】
一种环面接触表面结合部接触热导测量装置
本专利技术涉及接触热导测量
，具体涉及一种环面结合部接触热导测量装置。
技术介绍
当热量通过固体结合部时，在接触界面两侧会产生温度突降现象，即接触界面的存在阻碍了热量由一个物体顺利地传递进入另一个物体，定义结合部接触热阻以表征这种阻碍作用，与之相对的，表征热在两固体表面间的传递能力的物理量定义为热导。接触面的粗糙性造成了接触面热导一般远小于基体的热导率。接触热导是有限元分析、机床瞬态热分析分析、航空发动机散热分析的重要边界条件。与平面接触不同，环形结合部热特性更加复杂、接触热导的测量更加复杂，同时，环形结合部接触热导也是轴承内圈与轴颈之间热分析的核心内容。现有接触热导的测量装置普遍有一定的局限性：只能测量平面接触热导，无法广泛应用于环面接触热导的测量，如轴承内圈与轴颈间的环面接触热导的测量；将加热装置产生的热量直接等同为待测试件间通过的热流，忽视了热流在试件上传递时的消耗；整套装置直接放置大气压环境下，不能测量不同环境压强下由于热对流引起的热特性变化；温度传感器布置在待测试件的接触界面两侧，认为测量点温度即为接触界面温度，但温度稳定时间较长，测量费时，且距接触界面有一定距离，导致测量结果不准确。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种固体环面结合部接触热导测量装置，测量结果更准确，并能适用于不同材料、不同加工工艺、不同表面粗糙度的零件在不同环境压强、不同接触应力、不同温度差下的环面结合部接触热导测量。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种环面接触表面结合部接触热导测量装置，包括内外相对设置的环形冷却板和环形电加热器，冷却管和电加热器之间用于加载待测试件；温度传感器，用于测量待测试件之间相接触的结合面处的温度；以及热流计，用于测量两待测试件间的热流密度。进一步的，温度传感器为热电偶传感器，在待测试件之间相接触的结合面上对称地设有若干传感器安装槽，热电偶传感器设置于温度传感器安装槽中。进一步的，热流计设置于两待测试件之间。进一步的，电加热器和冷却管的温度可调。进一步的，待测试件包括环状结构的待测试件一和待测试件二，测试件一和待测试件二之间为同心设置、过盈配合，调整过盈量用以改变接触应力。进一步的，待测试件一与待测试件二之间，通过待测试件二外表面的加工来调整待测试件一与待测试件二之间的过盈量，以改变待测试件一与待测试件二之间的接触应力。进一步的，环形电加热器设置于待测试件一外侧，且与待测试件一同心，冷却管设置于待测试件二内侧，且与待测试件二同心。进一步的，电加热器、待测试件一、待测试件二、冷却管、温度传感器和热流计均放置于安装座内。进一步的，还包括真空室，安装座、电加热器、待测试件一、待测试件二、冷却管、温度传感器和热流计设置于真空室内。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术能够准确测量环面结合部接触热导。另外，本专利技术通过两待测试件间热流计的布置实现对两待测试件间的热流的准确测量；通过在接触表面两侧对称布置热偶传感器并采用差值算法实现对两待测试件在接触界面的温度的准确测量计算。通过更换不同的待测试件，实现对不同材料、不同加工工艺、不同表面粗糙度的零件表面结合部接触热导的测量；通过加工待测试件二外表面改变待测试件一与待测试件二的过盈量实现对不同接触应力下的环面结合部接触热导的测量；通过改变真空室压强实现对不同环境压强下环面结合部接触热导的测量；通过改变电加热器以及冷却板中冷却系统的功率实现对不同温度差下的环面结合部接触热导的测量。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为环面结合部接触热导测量装置的结构示意图。图2为图1的剖视图。图中，1为真空室，2为电加热器，3为待测试件一，4为待测试件二，5为环形冷却管，6为热电偶传感器，7为热流量计，8为真空室。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。参见图1和图2，本实施例的环形接触表面结合部接触热导测量装置，包括内外相对设置的环形冷却板和环形电加热器、温度传感器和热流计。冷却管和电加热器之间用于加载待测试件。待测试件的数量为两个，待测试件之间的接触部为环面，接触部环面过盈配合，调整过盈量用以改变接触应力。温度传感器，使用时，温度传感器安装在两待测试件接触面之间，用于测量两待测试件之间相接触的结合面处的温度。热流计，设置在两待测试件之间，用于测量各待测试件间的热流密度。待测试件包括待测试件一3与待测试件二4为同心设置、过盈配合。待测试件一3与待测试件二4之间，通过待测试件二4外表面的加工以调整待测试件一3与待测试件二4之间的过盈量，以改变待测试件一3与待测试件二4之间的接触应力。环形电加热器2设置于待测试件一3外侧，且与待测试件一3同心，冷却管5设置于待测试件二4内侧，且与待测试件二4同心。电加热器2和冷却管5的温度可调。温度传感器为热电偶传感器6，热电偶传感器6用于设置于各待测试件结合面处加工的温度传感器安装槽中。热流计7设置于各待测试件之间。还包括真空室8，安装座1、电加热器2、冷却管5、待测试件一3、待测试件二4、温度传感器6和热流计7设置于真空室8内。本专利技术的工作原理如下：如附图1所示，当打开电加热器2以及环形冷却管5的冷却系统后，分别与之相接触的待测试件一3和待测试件二4产生温度差，引起热量在待测试件一3以及待测试件二4之间的持续移动。当待测试件一3和待测试件二4之间存在热量的持续移动时，通过安装在待测试件一3和待测试件二4上的热电偶传感器6测量得到待测试件一3和待测试件二4上各点的温度值T；通过安装在待测试件一3和待测试件二4之间的热流计7测得待测试件一3和待测试件二4之间的热流Q。当通过热偶传感器6测量得到待测试件一3和待测试件二4上各点温度T后时，对不同热电偶传感器6测量得到的温度进行外插值来估计待测试件一3和待测试件二4结合部两侧的温度，并通过计算外插值之间的温度差。当计算得到待测试件一3和待测试件二4两侧温度差后，假设两粗糙表面的名义接触面积为，且通过待测试件一3和待测试件二4结合部的热流为Q，即可计算待测试件一3和待测试件二4结合部之间的接触热导。通过加工改变待测试件二4的轴径，以在装配完成后改变待测试件一3与待测试件二4的过盈量以改变待测试件一3与待测试件二4之间的接触应力，可测量不同接触压力下的环形接触面的接触热导。通过改变真空室1内的压强，可测量不通压强下的接触界面接触热导。通过改变电加热器2和环形冷却管5的冷却系统的设置，改变电加热器2和环形冷却管5的功率，以改变待测试件一3和待测试件二4的温度，可测量不同温度差下的接触界面接触热导。最后说明的是，以上实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环面接触表面结合部接触热导测量装置，其特征在于，包括：内外相对设置的环形冷却板和环形电加热器，冷却管和电加热器之间用于加载待测试件；温度传感器，用于测量待测试件之间相接触的结合面处的温度；以及热流计，用于测量待测试件之间的热流密度。

【技术特征摘要】
1.一种环面接触表面结合部接触热导测量装置，其特征在于，包括：内外相对设置的环形冷却板和环形电加热器，冷却管和电加热器之间用于加载待测试件；温度传感器，用于测量待测试件之间相接触的结合面处的温度；以及热流计，用于测量待测试件之间的热流密度。2.根据权利要求1所述的一种环面接触结合部接触热导测量装置，其特征在于，所述温度传感器为热电偶传感器(6)，在待测试件之间相接触的结合面上对称地设有若干传感器安装槽，所述热电偶传感器(6)设置于所述温度传感器安装槽中。3.根据权利要求2所述的一种环面结合部接触热导测量装置，其特征在于，所述热流计(7)设置于待测试件之间。4.根据权利要求3所述的一种环面结合部接触热导测量装置，其特征在于，所述电加热器(2)和所述冷却管(5)的温度可调。5.根据权利要求4所述的一种环面结合部接触热导测量装置，其特征在于，所述待测试件包括环状结构的待测试件一(3)和待测试件二(4)，所述测试件一（3）和所述待测试件二（4）之间为同心设置、过盈配合，调整过盈量用以改变接触应力。6.根据权利要求5所述的一种环面结...

【专利技术属性】
技术研发人员：马驰，王时龙，肖雨亮，刘佳兰，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50