一种固液界面粘附力测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种固液界面粘附力测试方法，包括：在折弯杆的纯弯梁的受压表面与受拉表面均粘贴应变片；其中，所述折弯杆包括垂直互连的纯弯梁及悬臂梁；在所述悬臂梁的自由端悬挂液体挂件，并在所述液体挂件的底面附着测试液滴；垂向下降所述折弯杆并使所述测试液滴与测试固体的表面接触，并记录所述应变片的吸附变化值Δε1；垂向上升所述折弯杆并使所述测试液滴被拉断，并记录所述应变片的拉伸变化值Δε2；根据公式F1＝kΔε1计算吸附粘附力F1，根据公式F2＝kΔε2计算拉伸粘附力F2；其中，k为与所述应变片相关的换算系数。本发明专利技术能够实现固液界面的粘附力测试，提高测试结果精确性。本发明专利技术还公开一种固液界面粘附力测试系统，有益效果如上所述。益效果如上所述。益效果如上所述。

【技术实现步骤摘要】
一种固液界面粘附力测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及流体力学
，特别涉及一种固液界面粘附力测试方法。本专利技术还涉及一种固液界面粘附力测试系统。

技术介绍

[0002]固液界面行为，特别是固液界面的粘附作用是影响液相在固体表面动态性能的关键因素。
[0003]在工程技术应用领域，特别在大功率齿轮变速箱的传动效率方面，通过增大润滑油与齿轮表面的粘附力，并同时降低润滑油在拉伸过程中的阻力，对于提高大功率齿轮箱的传动效率有极为重要的作用。以5MW风电齿轮箱的传动效率为例，如果能将齿轮箱的传动效率提高0.1％，则相当于减小了5kw的发热功率，这能有效降低齿轮箱的运行温度，极大地改善齿轮箱的服役环境，提高其运行可靠性，最终延长齿轮箱的使用寿命。
[0004]对固液界面粘附力大小有较大影响的因素包括润滑油基础油特性、油品附着剂配方、固体表面的表面完整性、固液界面所处的环境等，这些影响因素对固液界面粘附力的影响尚未得到一个准确可靠实用的函数关系。
[0005]目前，部分研究根据壁虎脚趾的微观结构制成微纳仿生粘附结构，并建立相应的自洽粘附模型，另有部分研究设计出以超声振荡的时间为衡量颗粒与界面间粘附力大小的实验，以研究微米级固体颗粒的分形与界面粘附力大小关系。然而，现有技术中的固液界面行为研究仅停留于理论方法，难以在工程上进行实际应用，比如润滑油与齿轮表面间的粘附力精确测量等，对测试液体与测试固体之间的粘附力测试没有多少参考价值。并且，由于固液界面粘附力微小并且随着液滴形状改变而变化的特点，导致对固液间粘附力的精确测量存在较大难度。
[0006]因此，如何实现固液界面的粘附力测试，提高测试结果精确性，是本领域技术人员面临的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种固液界面粘附力测试方法，能够实现固液界面的粘附力测试，提高测试结果精确性。本专利技术的另一目的是提供一种固液界面粘附力测试系统。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种固液界面粘附力测试方法，包括：
[0009]在折弯杆的纯弯梁的受压表面与受拉表面均粘贴应变片；其中，所述折弯杆包括垂直互连的纯弯梁及悬臂梁；
[0010]在所述悬臂梁的自由端悬挂液体挂件，并在所述液体挂件的底面附着测试液滴；
[0011]垂向下降所述折弯杆并使所述测试液滴与测试固体的表面接触，并记录所述应变片的吸附变化值Δε1；
[0012]垂向上升所述折弯杆并使所述测试液滴被拉断，并记录所述应变片的拉伸变化值Δε2；
[0013]根据公式F1＝kΔε1计算吸附粘附力F1，根据公式F2＝kΔε2计算拉伸粘附力F2；其中，k为与所述应变片相关的换算系数。
[0014]优选地，在折弯杆的纯弯梁的受压表面与受拉表面均粘贴应变片时，使所述应变片与所述纯弯梁的长度方向平行。
[0015]优选地，在折弯杆的纯弯梁的受压表面与受拉表面均粘贴应变片之后，以及在所述悬臂梁的自由端悬挂液体挂件之前，还包括：
[0016]在所述悬臂梁的自由端悬挂标准质量块，并记录所述应变片的初始变化值Δε0；
[0017]根据公式k＝mg/Δε0计算换算系数k；其中，m为所述标准质量块的质量，g为重力加速度；
[0018]取下所述标准质量块。
[0019]优选地，垂向下降所述折弯杆及垂向上升所述折弯杆时，使所述液体挂件的底面与待测固体的表面保持平行。
[0020]本专利技术还提供一种固液界面粘附力测试系统，包括测试台、驱动部件、折弯杆、液体挂件、测试液滴、测试固体、应变片、计算单元；
[0021]所述驱动部件设置于所述测试台表面，且所述驱动部件的输出方向为垂向；
[0022]所述折弯杆包括连接于所述驱动部件的输出端的纯弯梁和与所述纯弯梁的端部垂直互连的悬臂梁；
[0023]所述液体挂件悬挂于所述悬臂梁的自由端，且所述测试液滴粘附于所述液体挂件的底面；
[0024]所述测试固体设置于所述测试台表面，且所述测试固体的表面与所述液体挂件的底面正对；
[0025]所述应变片贴附于所述纯弯梁的受压表面与受拉表面，且所述应变片与所述计算单元信号连接。
[0026]优选地，所述液体挂件包括可旋转地套设于所述悬臂梁自由端的连接套，以及与所述连接套相连的T型架。
[0027]优选地，所述驱动部件垂直立设于所述测试台的表面，且所述测试台上还设置有与所述驱动部件信号连接、用于控制其输出端的运动状态的运动控制器。
[0028]优选地，所述折弯杆还包括与所述纯弯梁的另一端部垂直互连的连接梁，且所述驱动部件的输出端连接于所述连接梁的底面。
[0029]优选地，所述纯弯梁、所述悬臂梁、所述连接梁的长度分别为20～40mm、150～200mm、30～50mm，所述纯弯梁、所述悬臂梁及所述连接梁的横截面宽度均为3～5mm，所述纯弯梁、所述悬臂梁及所述连接梁的横截面厚度均为0.5～0.7mm。
[0030]优选地，所述测试液滴为润滑油，所述测试固体为变速箱齿轮试样。
[0031]本专利技术所提供的固液界面粘附力测试方法，主要包括5个步骤。首先，在第一步中，主要内容为粘贴应变片。其中，应变片具体粘贴在折弯杆的纯弯梁的受压表面和受拉表面上，以便与纯弯梁同步感受弯曲形变。在第二步中，主要内容为将液体挂件悬挂在折弯杆的悬臂梁的自由端处，使得液体挂件保持自然垂下状态，并在液体挂件的底面附着测试液滴，使得测试液滴粘附在液体挂件的底面，且在重力作用下保持垂向不滴落状态。在第三步中，主要内容为垂向下降折弯杆，使得液体挂件与其同步下降，并使测试液滴与预置的测试固
体的表面接触，同时记录下测试液滴与测试固体的表面接触后的应变片的变化值。其中，由于在测试液滴与测试固体的表面接触过程中，悬臂梁受到来自测试液滴与测试固体表面之间的吸附作用力，因此将应变片的此次变化值记为吸附变化值Δε1。在第四步中，主要内容为垂向上升折弯杆，使得液体挂件与其同步上升，并使测试液滴被拉断或液体挂件的底面与测试液滴分离，同时记录下测试液滴被拉断后的应变片的变化值。其中，由于在测试液滴与液体挂件的底面分离过程中，悬臂梁受到来自测试液滴与液体挂件底面之间的拉伸作用力，因此将应变片的此次变化值记为拉伸变化值Δε2。在第五步中，主要内容为根据公式F1＝kΔε1计算吸附粘附力F1，同时根据公式F2＝kΔε2计算拉伸粘附力F2。其中，k为与应变片相关的换算系数。如此，本专利技术所提供的固液界面粘附力测试方法，通过在悬臂梁的自由端悬挂液体挂件，利用测试液滴与测试固体表面之间在接触时产生的吸附粘附力，以及测试液滴与液体挂件底面之间在脱离时产生的拉伸粘附力，对悬臂梁形成弯矩并传递至纯弯梁上被应变片所感应，以利用应变片的应变值变化分别计算吸附粘附力及拉伸粘附力，因此能够实现固液界面的粘附力测试，提高测试结果精确性。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固液界面粘附力测试方法，其特征在于，包括：在折弯杆的纯弯梁的受压表面与受拉表面均粘贴应变片；其中，所述折弯杆包括垂直互连的纯弯梁及悬臂梁；在所述悬臂梁的自由端悬挂液体挂件，并在所述液体挂件的底面附着测试液滴；垂向下降所述折弯杆并使所述测试液滴与测试固体的表面接触，并记录所述应变片的吸附变化值Δε1；垂向上升所述折弯杆并使所述测试液滴被拉断，并记录所述应变片的拉伸变化值Δε2；根据公式F1＝kΔε1计算吸附粘附力F1，根据公式F2＝kΔε2计算拉伸粘附力F2；其中，k为与所述应变片相关的换算系数。2.根据权利要求1所述的固液界面粘附力测试方法，其特征在于，在折弯杆的纯弯梁的受压表面与受拉表面均粘贴应变片时，使所述应变片与所述纯弯梁的长度方向平行。3.根据权利要求1所述的固液界面粘附力测试方法，其特征在于，在折弯杆的纯弯梁的受压表面与受拉表面均粘贴应变片之后，以及在所述悬臂梁的自由端悬挂液体挂件之前，还包括：在所述悬臂梁的自由端悬挂标准质量块，并记录所述应变片的初始变化值Δε0；根据公式k＝mg/Δε0计算换算系数k；其中，m为所述标准质量块的质量，g为重力加速度；取下所述标准质量块。4.根据权利要求1所述的固液界面粘附力测试方法，其特征在于，垂向下降所述折弯杆及垂向上升所述折弯杆时，使所述液体挂件的底面与待测固体的表面保持平行。5.一种固液界面粘附力测试系统，其特征在于，包括测试台(1)、驱动部件(2)、折弯杆(3)、液体挂件(4)、测试液滴(5)、测试固体(6)、应变片(7)、计算单元(8)；所述驱动部件(2)设置于所述测试台(1)表面，且所述驱动部件(2)的输出方向为垂向；所述折弯杆(3)包括连接于所述驱动部件(2)的输出端的纯弯梁(31)和与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周桂源，彭登星，唐涛，张斌生，尹学慧，
申请(专利权)人：重庆齿轮箱有限责任公司，
类型：发明
国别省市：