一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台，包括：设备支撑架，为框架结构，包括一将框架结构分为由下至上的第一空间和第二空间的第一支撑板；循环冷却系统，用于产生低温实验环境；涡流磁场收发系统，用于产生激励信号，并探测获得对应的磁场信号；加载工作系统，用于装夹实验钢样，对所述实验钢样施加试验压力，并控制所述实验钢样的运动模式，在所述涡流磁场收发系统上实现摩擦试验；信号处理系统，与所述涡流磁场收发系统连接，用于发出产生所述激励信号的脉冲方波，并接收所述磁场信号，基于所述磁场信号、运动模式和试验压力生成实验钢样的摩擦磨损曲线。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有可实现多模式摩擦试验，提高实验效果等优点。高实验效果等优点。高实验效果等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台


[0001]本技术涉及一种实验平台，尤其是涉及一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台。

技术介绍

[0002]近年来，极地资源作为发展资源战略中的重要一环，大型极地船舶的研究与攻克成为了一项亟不可待的任务。其中耐低温材料作为极地开发的重要支撑，材料在低温下的耐磨性也是各项指标测试中必不可少的一项。然而针对极地环境低温钢材料摩擦磨损测试使用的摩擦平台开发研究却为数不多，能够实时对材料的磨损量进行监控的设备也鲜有报道。
[0003]现存的摩擦平台主要满足于普通摩擦实验测试，其实现实验功能有以下几种：真空腔体、超低温环境、高低温变温环境、小载荷及超大载荷、以及上述功能复合实验等方向。其中工作环境特殊的摩擦实验平台有如下几种：针对模拟口腔微摩擦实验的摩擦平台、针对航天真空环境使用的零部件摩擦实验平台、以及针对特殊温湿度工作环境使用的摩擦平台等。
[0004]经过检索中国公开号CN208443641U(极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置)公开了一种极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置，包含船体低温环境摩擦碰撞控制系统、低温碰撞测试模块、低温摩擦加载模块、低温制冰模块、低温制冷系统、极地低温环境箱。本技术可在实验室模拟极地环境，制作不同类型的极地海冰，在同一台设备上利用不同模块开展极地航行船舶材料低温下与冰面的摩擦磨损性能、材料的低温加载服役性能、极地航行船舶模型破冰性能研究，为极地航行船舶的船体与极地冰层摩擦磨损性能检测、极地作业设备的低温性能测试提供平台，对船模在低温冰槽中的破冰航行阻力测试、船用钢板与冰层间的摩擦磨损性能、船模与冰山的碰撞试验，船模航行受到的冰载荷及船模与冰山撞击过程的撞击力开展测试研究。但由于极地环境的特殊性以及材料摩擦实验的复杂性，现存设备由于体积较大不便于操作，且现存的摩擦平台功能单一，无法精准控制摩擦方式从而实验效果较差以及无法实时精准测量磨损量等功能。

技术实现思路

[0005]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台，解决了现存的摩擦平台功能单一，设备体积较大不易操作，无法精确控制摩擦方式从而实验效果较差等问题。
[0006]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台，包括：
[0008]设备支撑架，为框架结构，包括一将所述框架结构分为由下至上的第一空间和第二空间的第一支撑板；
[0009]循环冷却系统，安装于所述设备支撑架上，用于产生低温实验环境；
[0010]涡流磁场收发系统，安装于所述设备支撑架上，用于产生激励信号，并探测获得对应的磁场信号；
[0011]加载工作系统，安装于所述设备支撑架上，用于装夹实验钢样，对所述实验钢样施加试验压力，并控制所述实验钢样的运动模式，在所述涡流磁场收发系统上实现摩擦试验；
[0012]信号处理系统，与所述涡流磁场收发系统连接，用于发出产生所述激励信号的脉冲方波，并接收所述磁场信号，基于所述磁场信号、运动模式和试验压力生成实验钢样的摩擦磨损曲线。
[0013]进一步地，所述循环冷却系统包括压缩机、冷却机、泵体、制冷铜管以及用于生成摩擦冰面的水槽，所述压缩机、冷却机和泵体分布于所述第一空间，所述水槽位于第一支撑板上方，所述制冷铜管设置于水槽内。
[0014]进一步地，所述涡流磁场收发系统包括分别与信号处理系统连接的激励线圈和磁场信号采集探头，所述激励线圈固定于第一支撑板上方，所述磁场信号采集探头安装于加载工作系统上。
[0015]进一步地，所述加载工作系统包括第一滑台模组、第二滑台模组、第三滑台模组和低温摩擦旋转模块，所述第一滑台模组固定于设备支撑架顶部，所述第二滑台模组设置于第一滑台模组上，且沿水平工作方向滑移运动，所述第三滑台模组垂直设置于第二滑台模组上，且沿垂直工作方向滑移运动，所述低温摩擦旋转模块安装于第三滑台模组靠近所述激励线圈的一端，所述磁场信号采集探头和实验钢样安装于低温摩擦旋转模块上。
[0016]进一步地，所述低温摩擦旋转模块包括第三支撑板、第二支撑板、直流无刷电机和旋转主轴，所述第二支撑板和第三支撑板之间设置有用于加载试验压力的电动推杆，所述第二支撑板与第三滑台模组连接，所述直流无刷电机与第三支撑板连接，所述旋转主轴与直流无刷电机连接，且位于第三支撑板下方，所述旋转主轴端部设置有用于安装实验钢样的夹持件，所述磁场信号采集探头安装于第三支撑板下方，且位于所述夹持件上方。
[0017]进一步地，所述第二支撑板和第三支撑板之间还设置有微型S型拉力传感器和激光测距仪。
[0018]进一步地，所述直流无刷电机外设置有电机保温件。
[0019]进一步地，所述夹持件与旋转主轴一体成形，夹持件包括多个样品安装位。
[0020]进一步地，所述磁场信号采集探头外设置有探头保温件。
[0021]进一步地，所述设备支撑架外围设置有保温结构件。
[0022]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0023]1、本技术设置有加载工作系统，能够对实验钢样的运动模式进行调节，实现多模式的摩擦试验，提高实验效果。
[0024]2、本技术采用上下分隔的设备支撑架，将循环冷却系统中的压缩机、泵体、冷却机与低温实验环境分开，从而使压缩机、泵体、冷却机的工作效果良好、使用寿命较长、其中压缩机、泵体的工作热量不会影响到低温实验环境，进而使得摩擦实验设备适用于低温环境，避免了在低温腔体内部安装电机，影响低温实验正常进行。
[0025]3、本技术低温摩擦旋转模块设置有电动推杆，可依据设定信号在实验过程中保证测量试样磨损的位移精度和试验压力精度。
[0026]4、本技术低温摩擦旋转模块内还设置有激光测距仪，该激光测距仪位于旋转
摩擦平台内部，旋转平台具有控温装置，从而可以使激光测距仪能够正常工作，并在实验过程中保证测量试样磨损的位移精度。
[0027]5、本技术设置小体积的低温摩擦旋转模块，工作范围较少，可以采用面积较小的第一支撑板，从而控制设备整体体积。
附图说明
[0028]图1为本技术的低温钢材摩擦实验平台整体结构示意图；
[0029]图2为本技术的低温钢材摩擦实验平台内部结构示意图；
[0030]图3为本技术的旋转摩擦平台整体结构示意图；
[0031]图4为本技术的旋转摩擦平台内部结构示意图；
[0032]图5为本技术的低温钢材摩擦磨损实验平台工作流程示意图；
[0033]图6为本技术的激励线圈及检测探头工作原理图；
[0034]图7为本技术的梯式旋转主轴的结构示意图；
[0035]图8为本技术的摩擦实验金属试件夹持示意图；
[0036]图9为本技术的激励线圈脉冲方波一特例频率图；
[0037]其中：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台，其特征在于，包括：设备支撑架(2)，为框架结构，包括一将所述框架结构分为由下至上的第一空间和第二空间的第一支撑板；循环冷却系统(1)，安装于所述设备支撑架(2)上，用于产生低温实验环境；涡流磁场收发系统(3)，安装于所述设备支撑架(2)上，用于产生激励信号，并探测获得对应的磁场信号；加载工作系统(4)，安装于所述设备支撑架(2)上，用于装夹实验钢样，对所述实验钢样(7)施加试验压力，并控制所述实验钢样(7)的运动模式，在所述涡流磁场收发系统(3)上实现摩擦试验；信号处理系统(6)，与所述涡流磁场收发系统(3)连接，用于发出产生所述激励信号的脉冲方波，并接收所述磁场信号，基于所述磁场信号、运动模式和试验压力生成实验钢样的摩擦磨损曲线。2.根据权利要求1所述的一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台，其特征在于，所述循环冷却系统(1)包括压缩机(1
‑
3)、冷却机(1
‑
4)、泵体(1
‑
5)、制冷铜管(1
‑
6)以及用于生成摩擦冰面的水槽，所述压缩机(1
‑
3)、冷却机(1
‑
4)和泵体(1
‑
5)分布于所述第一空间，所述水槽位于第一支撑板上方，所述制冷铜管(1
‑
6)设置于水槽内。3.根据权利要求1所述的一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台，其特征在于，所述涡流磁场收发系统(3)包括分别与信号处理系统(6)连接的激励线圈(3
‑
2)和磁场信号采集探头，所述激励线圈(3
‑
2)固定于第一支撑板上方，所述磁场信号采集探头安装于加载工作系统(4)上。4.根据权利要求3所述的一种极地低温钢材摩擦磨损实验平台，其特征在于，所述加载工作系统(4)包括第一滑台模组(4
‑
3)、第二滑台模组(4
‑
4)、第三滑台模组(4
‑
2)和低温摩擦旋转模块(4
‑
1)，所述第一滑台模组(4
‑
3)固定于设备支撑架(2)顶部，所述第二滑台模组(4
‑
4)设置于第一滑台模组(4
‑
3)上，且沿水平工作方向滑移运动，所述第三滑台模组(4
‑
2)垂直设置于第二滑台模组(4
‑
4)上，且沿垂直工作方向滑移运动，所述低温摩擦旋转模块(4
‑
1)安装于第三滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东胜，朱奋永，常雪婷，孙士斌，董丽华，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：新型
国别省市：