复合式摩擦磁化试验机及方法技术

本发明专利技术公开了一种复合式摩擦磁化试验机及方法，该试验机包括外磁场施加模块、摩擦加载机构、往复机构、旋转机构、检测机构；用于驱动旋转机构、往复机构的驱动装置；外磁场施加模块包括：机架和能提供可变磁场的磁场发生装置；旋转机构与往复机构能共用驱动装置，驱动装置的工作参数可调；旋转机构包括旋转盘；摩擦加载机构包括加载组件及支撑架；检测机构包括用于检测试样表面温度的温度传感器，用于检测块试样摩擦表面的形貌的第一传感器以及用于检测块试样摩擦表面磁场的第二传感器。本发明专利技术能提供不同外磁场环境，从而在不同的外磁场作用下，模拟试样往复摩擦或旋转摩擦磁化的现象，检测试样磨损过程中表面形貌、磁场及温度变化。变化。变化。

【技术实现步骤摘要】
复合式摩擦磁化试验机及方法


[0001]本专利技术涉及摩擦磁化试验
，特别涉及一种复合式摩擦磁化试验机及方法。

技术介绍

[0002]材料摩擦学的一项近期研究发现：摩擦磁化效应的产生与滑动过程中亚表层的微观结构有关，当铁磁材料受到摩擦时，界面不同形式的摩擦行为会引起表层及亚表层区域内的变化，从而引起磁化效应。
[0003]为了进一步对这一摩擦磁化机理进行研究分析，需要对铁磁材料进行摩擦磁化实验的分析。而在这一摩擦磁化过程中，要求摩擦试样能够在不同外磁场的环境下，对铁磁材料表面的各项数据进行测量和评估。
[0004]现有的外摩擦磨损试验机应用广泛、品种繁多、各具优劣。但由于摩擦磁化受多因素影响，目前的摩擦磨损试验系统不能满足要求。
[0005]例如，现有的一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，通过设置在顶层台上的气缸和活塞杆带动试样做往复运动，通过伺服电机带动旋转盘做旋转运动。由于上述磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机使用两种驱动装置，使得试验机摩擦试验区域体积大、造价成本高；且该磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机主要用于磁屏蔽式的摩擦磨损研究，并不能满足在可变且稳定的磁场和低温环境中进行研究的需求。
[0006]因此，有必要研制一种可提供不同外磁场环境的复合式摩擦磁化试验机，以期解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种复合式摩擦磁化试验机及方法，可提供不同外磁场环境，从而在不同的外磁场作用下，模拟试样往复摩擦或旋转摩擦磁化的现象，检测试样磨损过程中表面形貌、磁场及温度变化。
[0008]本专利技术实施方式中的具体技术方案是：
[0009]一种复合式摩擦磁化试验机，所述复合式摩擦磁化试验机包括：外磁场施加模块，以及在所述外磁场施加模块所覆盖范围内的摩擦加载机构、往复机构、旋转机构、检测机构；用于驱动所述旋转机构、所述往复机构的驱动装置；
[0010]所述外磁场施加模块包括：机架和能提供可变磁场的磁场发生装置；
[0011]所述旋转机构与所述往复机构能共用所述驱动装置，所述驱动装置的工作参数可调；
[0012]所述往复机构与所述机架可拆卸连接并能在所述驱动装置驱动下往复移动；
[0013]所述旋转机构与所述机架可拆卸连接，所述旋转机构包括旋转盘，所述旋转盘能被所述驱动装置驱动进行旋转运动；
[0014]所述摩擦加载机构包括加载组件及支撑架；
[0015]所述检测机构包括用于检测试样表面温度的温度传感器，用于检测块试样摩擦表面的形貌的第一传感器以及用于检测块试样摩擦表面磁场的第二传感器。
[0016]在一个优选的实施方式中，所述磁场发生装置包括亥姆霍兹线圈，所述旋转机构和往复机构均处于所述亥姆霍兹线圈之中，所述亥姆霍兹线圈用于为提供尺寸为100毫米
×
100毫米
×
100毫米且均匀度至少为0.1％的磁场环境，磁场强度高至10高斯，磁场强度大小连续可调节。
[0017]在一个优选的实施方式中，所述机架包括：顶板、中间板以及底板，所述中间板与所述底板之间通过支撑杆相连接，所述中间板与所述亥姆霍兹线圈相连接，所述中间板与所述顶板之间安装有支撑立板。
[0018]在一个优选的实施方式中，所述驱动装置包括一伺服电机，所述伺服电机固定于所述机架的中间板，所述伺服电机的输出轴呈竖直放置并经联轴器与传动轴相连接，所述传动轴固定在所述机架的顶板下。
[0019]在一个优选的实施方式中，所述支撑架包括：顶面板、侧立板、传感器安装底板、底座、滑块与导轨，所述滑块与导轨安装在所述底座之下，并可拆卸连接；所述加载组件包括：游码、平衡导杆、加载梁、压头组件、拉杆、定滑轮、滑轮导杆、钢丝绳、砝码固定杆、砝码托盘、扭矩传感器；所述扭矩传感器安装在所述传感器安装底板上，所述加载梁与所述扭矩传感器相连接，所述加载梁的前端设置有钳口，所述压头组件固定在所述钳口处，所述加载梁的后端设置所述平衡导杆，所述游码连接在所述平衡导杆上，所述游码在所述平衡导杆上的位置可调；所述定滑轮安装在所述滑轮导杆中间位置，所述钢丝绳的一端与所述拉杆相连，穿过所述定滑轮与所述砝码固定杆相连，所述砝码托盘安装在所述砝码固定杆的末端。
[0020]在一个优选的实施方式中，所述往复机构包括：第一液氮盒、第一试块样盒、第一导轨与第一滑块，所述第一试块样盒置于所述第一液氮盒之上，通过所述第一滑块与所述第一导轨，在所述驱动装置的驱动下实现水平方向的往复移动；所述旋转机构还包括第二液氮盒、第二试块样盒，所述第二试块样盒置于第二液氮盒之上且与所述旋转盘相连接，在所述驱动装置驱动下进行旋转运动。
[0021]在一个优选的实施方式中，所述往复机构还包括：第一轴承、轴承挡板和偏心轮，所述第一轴承被所述轴承挡板所遮挡，在所述驱动装置的驱动之下，所述驱动装置的传动轴通过所述偏心轮带动所述第一轴承做偏心运动，且周期性的推动所述轴承挡板。
[0022]在一个优选的实施方式中，所述滑块与导轨可拆卸地设置在所述摩擦加载机构下部，所述摩擦加载机构通过所述滑块和导轨调节摩擦时压头的初始位置。
[0023]在一个优选的实施方式中，所述复合式摩擦磁化试验机还包括：二维移动平台，所述检测机构设置在所述二维移动平台上，所述第一传感器和第二传感器的位置能通过所述二维移动平台进行调整。
[0024]一种应用上述所述的复合式摩擦磁化试验机的试验方法，所述试验方法包括：
[0025]根据试验需求选用并组装旋转机构或往复机构，在液氮盒中盛入一定量的液氮，将对应的实验试样预装到试块样盒中；
[0026]在未加固定砝码的情况下，调节游码位置，使得加载梁保持平衡，使得压头组件底部的销试样紧贴摩擦试样表面；
[0027]根据实验要求选择挂载固定砝码的规格及加载工位，然后再调节游码的位置，同
时观察压头组件内的载荷传感器显示值，以便将载荷调整到实验要求的载荷；
[0028]调节亥姆霍兹线圈，以提供符合需求的外磁场环境；
[0029]调节移动光学平台和丝杠导轨使检测机构处在适当的位置，启动旋转机构或往复机构开展摩擦试验；
[0030]在试验过程中，测量磨痕区域地表面磁场和磨痕形貌，实现二维信号图形的表征。
[0031]本专利技术的技术方案具有以下显著有益效果：
[0032]本申请所提供的复合式摩擦磁化试验机及方法，可提供不同外磁场环境，从而在不同的外磁场作用下，模拟试样往复摩擦或旋转摩擦磁化的现象，检测试样磨损过程中表面形貌、磁场及温度变化。
[0033]进一步的，与现有技术相比，本专利技术至少具有以下特点和优点：
[0034]1、本专利技术一种可提供不同外磁场环境的复合式摩擦磁化试验机，专利技术人对该试验机进行了巧妙地设计，使其拥有两种工作模式，往复机构和旋转机构使用同一伺服电机作为驱动，通过伺服控制器控制伺服电机的旋转速度(往复频率)，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合式摩擦磁化试验机，其特征在于，所述复合式摩擦磁化试验机包括：外磁场施加模块，以及在所述外磁场施加模块所覆盖范围内的摩擦加载机构、往复机构、旋转机构、检测机构；用于驱动所述旋转机构、所述往复机构的驱动装置；所述外磁场施加模块包括：机架和能提供可变磁场的磁场发生装置；所述旋转机构与所述往复机构能共用所述驱动装置，所述驱动装置的工作参数可调；所述往复机构与所述机架可拆卸连接并能在所述驱动装置驱动下往复移动；所述旋转机构与所述机架可拆卸连接，所述旋转机构包括旋转盘，所述旋转盘能被所述驱动装置驱动进行旋转运动；所述摩擦加载机构包括加载组件及支撑架；所述检测机构包括用于检测试样表面温度的温度传感器，用于检测块试样摩擦表面的形貌的第一传感器以及用于检测块试样摩擦表面磁场的第二传感器。2.如权利要求1所述的复合式摩擦磁化试验机，其特征在于，所述磁场发生装置包括亥姆霍兹线圈，所述旋转机构和往复机构均处于所述亥姆霍兹线圈之中，所述亥姆霍兹线圈用于为提供尺寸为100毫米
×
100毫米
×
100毫米且均匀度至少为0.1％的磁场环境，磁场强度高至10高斯，磁场强度大小连续可调节。3.如权利要求2所述的复合式摩擦磁化试验机，其特征在于，所述机架包括：顶板、中间板以及底板，所述中间板与所述底板之间通过支撑杆相连接，所述中间板与所述亥姆霍兹线圈相连接，所述中间板与所述顶板之间安装有支撑立板。4.如权利要求3所述的复合式摩擦磁化试验机，其特征在于，所述驱动装置包括一伺服电机，所述伺服电机固定于所述机架的中间板，所述伺服电机的输出轴呈竖直放置并经联轴器与传动轴相连接，所述传动轴固定在所述机架的顶板下。5.如权利要求4所述的复合式摩擦磁化试验机，其特征在于，所述支撑架包括：顶面板、侧立板、传感器安装底板、底座、滑块与导轨，所述滑块与导轨安装在所述底座之下，并可拆卸连接；所述加载组件包括：游码、平衡导杆、加载梁、压头组件、拉杆、定滑轮、滑轮导杆、钢丝绳、砝码固定杆、砝码托盘、扭矩传感器；所述扭矩传感器安装在所述传感器安装底板上，所述加载梁与所述扭矩传感器相连接，所述加载梁的前端设置有钳口，所述压头组件固定在所述钳口处，所述加载梁的后端设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：高富民，范春杨，樊建春，张来斌，吴晶，周津，辛政熹，杨思齐，孙京，韩婷，田春萌，刘祥元，杨云朋，马凡凡，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：