一种实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统技术方案

本实用新型专利技术公告了一种实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统，包括传动固定单元、电路控制单元以及环境测试单元，还包括传感测试单元，传感测试单元包括由内置有压力传感器的磨栓与涂敷涂层材料的试验基材圆盘组成的栓

【技术实现步骤摘要】
一种实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统


[0001]本技术涉及动态摩擦腐蚀监测，特别是涉及一种实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统。

技术介绍

[0002]随着对海洋开发的深入，金属材料尤其是钢铁被广泛用于海上装备和工作设施中，为避免海上装备和工作设施所用的金属材料因海洋动态摩擦腐蚀破坏而造成的早期失效，减少因海洋动态摩擦腐蚀造成的直接经济损失，对不同海区以及同一海区不同海拔高度和海水深度环境下的金属材料的海洋动态摩擦腐蚀进行在线监测十分必要。现有的海洋腐蚀监测试验包括室外实海腐蚀试验和室内模拟腐蚀试验。室外实海腐蚀试验就是把试样放在实际的海洋环境中进行暴露试验，是最直接的海洋腐蚀试验方法，可以根据腐蚀区的不同，划分为针对某一腐蚀区的单独腐蚀试验和贯穿多个腐蚀区的长尺挂片腐蚀试验，取得结果最为真实，最符合实际情况，数据最为准确，可以如实地反应金属材料在海洋环境中的腐蚀行为；但是试验周期长、速度慢，受环境限制，耗费大量人力物力，且不易组织。
[0003]囿于海洋多场耦合环境及试验条件影响，传统的涂层摩擦磨损测量装置及实验方法只能模拟单一腐蚀环境工况，不宜用于实海环境下试验研究，且装置庞大，结构复杂，实验方法多为腐蚀试验结束后进行涂层
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基材界面粘附行为测试而非实时动态监测，尤其是不能在线监测实海环境下涂层摩擦磨损过程中涂层粘附动态变化趋势，试验摩擦磨损数据不能为实海环境基础设施的设计、建设和维护提供有力依据。此外，中国专利CN108444851B公告了《一种摩擦腐蚀电化学测试装置及方法》，适用于摩擦磨损实验机上测试实验材料在摩擦腐蚀条件下的电化学性质等，但实验结果易受电化学参数设置发生误差； 中国专利CN201910198034.9公开了《一种高压海水环境下的摩擦磨损试验装置》，能够模拟真实海水淡化泵体的环境，开展压力和介质环境下的摩擦磨损实验，但不能改变体系研究环境；中国专利CN202121500504.1公告了《一种大型海上腐蚀实验综合平台》，可以更好地了解海洋环境不同区带的腐蚀规律以及各种材料的腐蚀性能，获取更多长期实际海洋环境中的暴露试验结果，但不利于微动摩擦磨损研究。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是弥补现有技术存在的缺陷，提供一种实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统。
[0005]本技术的实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统的技术问题通过以下技术方案予以解决。
[0006]这种实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统，包括传动固定单元、电路控制单元以及环境测试单元，所述传动固定单元用于实现系统部件固定及部件运动，所述电路控制单元用于提供系统动力及控制步进电机启停和运行状态，所述环境测试单元用于监测系统测试环境及收集相关环境试验参数。
[0007]这种实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统的特点是，
[0008]还包括传感测试单元，所述传感测试单元包括由内置有压力传感器的磨栓与涂敷涂层材料的试验基材圆盘组成的栓
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盘摩擦副、内置有压缩弹簧的栓
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盘摩擦副固定支架以及扭矩传感器，所述传感测试单元用于实现系统摩擦磨损行为及收集相关力学试验参数，其中栓
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盘摩擦副用于实现不同材质、不同粗糙度、不同润湿性及表面特性的试验基材与磨栓的平面
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平面摩擦，栓
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盘摩擦副固定支架用于固定栓
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盘摩擦副，压力传感器用于测量接触面压力，扭矩传感器用于精准测量栓
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盘摩擦副的动态扭矩实时参数，从而在实海环境下监测与评价不同材质、不同粗糙度、不同润湿性与表面特性涂层的耐磨防腐与粘附匹配行为，为实海环境动态摩擦磨损腐蚀提供创新的在线监测试验系统与试验方法，为海上装备低载摩擦腐蚀服役工况研究提供技术支撑及理论基础。
[0009]本技术的实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统技术问题通过以下进一步技术方案予以解决。
[0010]所述磨栓是45
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钢质磨栓，尺寸为Φ3
×
10 mm；
[0011]所述试验基材圆盘是316L不锈钢质试验基材圆盘，尺寸为Φ45
×
8 mm；试验基材圆盘的表面涂覆聚氨酯类自润滑防腐涂层，防腐涂层厚度为30
±
5μm；
[0012]所述压缩弹簧是直径为Φ1mm、中径为Φ10 mm、自由长度为7 mm的压缩弹簧，用于提供使栓
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盘摩擦副紧密接触的稳定压力以及减轻转动过程中的震动，更换不同自由长度的压缩弹簧，以及调整试验基材圆盘的位置，可以调整提供使栓
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盘摩擦副紧密接触的稳定压力；
[0013]所述压力传感器是型号为RS232C
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ZP50的艾固电子式推拉力计，量程为0~50 N，用于测量栓
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盘摩擦副间接触面压力。
[0014]本技术的实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统技术问题通过以下再进一步技术方案予以解决。
[0015]所述传动固定单元包括底板、步进电机、步进电机固定板、将所述步进电机固定板固定在所述底板的内六角螺栓、与所述步进电机转轴采用无回转间隙的刚性结构连接的联轴器、一端通过一连接法兰连接所述扭矩传感器的摩擦轴、设置在所述联轴器与摩擦轴中间的轴承座、所述轴承座内的轴承、一端通过另一连接法兰连接所述扭矩传感器的偏心支架，以及将所述栓
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盘摩擦副固定支架固定在所述底板的带帽螺栓，所述传动固定单元用于实现模拟部件基本传动摩擦功能，并提供系统整体支撑功能，固定不同材质、不同粗糙度、不同润湿性及表面特性涂层的试验基材，所述联轴器与所述步进电机的转轴采用无回转间隙的刚性结构连接，可以有效避免因受力加载而产生相对位移造成的试验数据误差。
[0016]所述步进电机是型号为DM542的两相四线57步进电机，由螺栓固定在所述步进电机固定板，所述步进电机用于将电能转化为机械能，实现圆周运动。
[0017]所述轴承是内径为Φ10 mm的轴承，用于支撑、旋转轴及回转件。
[0018]所述轴承座是型号为KFL000、内径为Φ10 mm的菱形轴承座，用于固定轴承。
[0019]所述电路控制单元包括外部电源和中央集成控制器，所述外部电源根据实海环境模拟要求选择，包括室内环境的交流电源、海洋平台或海岛环境的太阳能发电源，以及海洋风电场环境的风能发电源。所述中央集成控制器包括锂电池、变压器、步进电机驱动器、空气开关以及数据集成系统，所述数据集成系统用于集成系统所处气候环境参数、运转电压
电流参数、压力参数以及扭矩参数。
[0020]所述变压器是型号为S
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120
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24的变压器，用于将240V交流电源转变为24V直流电源。
[0021]所述步进电机驱动器是型号为YF
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20
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1的步进电机驱动器，用于驱动步进电机步调速和定位。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统，包括传动固定单元、电路控制单元以及环境测试单元，其特征在于：还包括传感测试单元，所述传感测试单元包括由内置有压力传感器的磨栓与涂敷涂层材料的试验基材圆盘组成的栓
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盘摩擦副、内置有压缩弹簧的栓
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盘摩擦副固定支架以及扭矩传感器。2.如权利要求1所述的实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统，其特征在于：所述磨栓是45
#
钢质磨栓，尺寸为Φ3
×
10 mm；所述试验基材圆盘是316L不锈钢质试验基材圆盘，尺寸为Φ45
×
8 mm；试验基材圆盘的表面涂覆聚氨酯类自润滑防腐涂层，防腐涂层厚度为30
±
5μm；所述压缩弹簧是直径为Φ1mm、中径为Φ10 mm、自由长度为7 mm的压缩弹簧；所述压力传感器是型号为RS232C
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ZP50的艾固电子式推拉力计，量程为0~50 N。3.如权利要求1所述的实海动态摩擦腐蚀在线监测试验系统，其特征在于：所述传动固定单元包括底板、步进电机、步进电机固定板、将所述步进电机固定板固定在所述底板的内六角螺栓、与所述步进电机转轴采用无回转间隙的刚性结构连接的联轴器、一端通过一连接法兰连接所述扭矩传感器的摩擦轴、设置在所述联轴器与摩擦轴中间的轴承座、所述轴承座内的轴承、一端通过另一连接法兰连接所述扭矩传感器的偏心支架，以及将所述栓
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盘摩擦副固定支架固定在所述底板的带...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗荘竹，贾宝光，罗一旻，谭生，肖俊良，丰转转，周虹宇，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：新型
国别省市：