本发明专利技术公开了一种球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制方法及装置，旨在提供一种环境温度控制技术，它包括箱体、高温控制系统和低温控制系统，试验机的电主轴Ⅰ和电主轴Ⅱ分别通过箱体侧面和底部的圆孔伸入箱体内部，箱体内设有电主轴Ⅰ带动的球试件和电主轴Ⅱ带动的圆盘；所述高温控制系统包括电加热棒、风扇、热电偶和PID温控仪；所述低温控制系统包括铜管、杜瓦瓶A、杜瓦瓶B、液氮、电加热芯、风扇、热电偶和PID温控仪。本发明专利技术制冷时间短，结构简单，控温精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境温度控制
，尤其涉及一种球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制方法及装置。
技术介绍
油脂在不同的环境温度下会呈现出不同的摩擦特性，而其在不同环境温度下所表现出来的摩擦特性决定了其所适用的领域和场合。由于球盘式摩擦试验机是用来模拟航空、航天轴承的润滑情况，而航空、航天轴承实际工作的环境温度为-20°C 65°C。为了进一步获得油脂在这种特定环境温度下的摩擦特性，需要对原有的试验机进行改进，通过加装局部环境温度控制装置的方法来模拟特殊的环境温度，从而达到对油脂性能做进ー步分析的目的。现有高低温箱技术，低温采用的原理如下制冷剂(氟利昂)经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗的功使排出的制冷剂温度升高，之后制冷剂经冷凝器在等压状态下和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。然后制冷剂经节流阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。最后制冷剂通过蒸发器等压地从温度较高的物体吸热，使环境温度降低。此循环周而复始以达到降温的目的。试验箱高温控制部分采用镍铬丝作为电加热器，此加热器热惰性小，寿命长，通过固态继电器来控制电加热器的加热时间，从而控制升温温度。现有的高低温箱技术存在的问题1)适合于对整个试验机环境温度进行控制，不能进行局部环境控制，若整个试验机都装进高低温箱进行温度控制，会影响液压加载系统、动カ系统、ー些电器元件、电线、皮管等的正常工作，造成试验机不能正常工作。2)现有的低温控制方法及结构不适合于空间狭小的局部环境的温度控制，因为在狭小的空间内布置冷凝器、蒸发器等复杂的控制元件难以实现。3)制冷时间长，一般从室温到-20°C，需要至少40分钟，工作效率低，不能满足某些特殊试验的要求。4)目前高低温箱体积大、造价高、控制系统复杂、存在噪声污染。5)控温精度±1°C，精度较低。目前球盘摩擦试验机，只需要对球盘接触区进行局部环境的高低温控制，要求环境温度在_20°C 65°C;要求达到试验所需温度的时间要短，低于10分钟；因为球盘试验机结构复杂，要求局部环境控制装置结构要简单；要求控温精度达到±0. 5°C。目前已公开的高低温控制方法及装置不能满足上述要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置，来满足试验机对环境温度(_20°C 65°C)的要求，同时该局部环境温度控制装置所需改变温度的区域要限制在球盘接触区，不能影响为其提供动カ元件的性能，并且制冷时间短，结构简单，控温精度高。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置，包括箱体、高温控制系统和低温控制系统，试验机的电主轴I和电主轴II分别通过箱体侧面和底部的圆孔伸入箱体内部，箱体内设有电主轴I带动的球试件和电主轴II带动的圆盘，油脂经喷油嘴喷射到圆盘和球试件构成的球盘接触区；所述高温控制系统包括电加热棒、风扇、热电偶和PID温控仪；箱体内设有不低于圆盘的竖直挡油板，挡油板远离球盘接触区的一侧安装有金属框架，电加热棒设置在框架上，箱体侧壁上与电加热棒相对应的位置安装有风扇，风扇的风叶位于箱体内部，风叶通过贯穿箱体侧壁的转动轴与箱体外的马达相连；箱体内部靠近球盘接触区的位置安装有热电偶，热电偶与PID温度仪电路联接，PID温控仪的输出端与电加热棒输入端连接；所述低温控制系统包括铜管、杜瓦瓶A、杜瓦瓶B、液氮、电加热芯、风扇、热电偶和PID温控仪；铜管呈弯曲状布置在箱体内靠近球盘接触区处，位于箱体内部的铜管管壁上开有排气孔，铜管的入口与杜瓦瓶A连通，出口与杜瓦瓶B连通，杜瓦瓶A中盛满液氮，电加热芯置于液氮中，电加热芯两端的电线经杜瓦瓶A瓶盖上的孔弓丨出与PID温控仪相连，杜瓦瓶B上设有放气阀，该低温控制系统与高温控制系统共用风扇、热电偶和PID温控仪。所述箱体的内胆由不锈钢焊接成型，箱体的外壳采用A3钢板，内胆和外壳之间填充有玻璃纤维棉；箱体上部的上盖上设有可视窗，可视窗采用中空石英玻璃，其中空夹层中充填有惰性气体，上盖两侧安装有两个把手。 电主轴II的外围套有ー套筒，套筒下端焊接于箱体内部底面上，套筒上端与圆盘上的圆环形槽相配合。所述电加热棒并排设置为3根，每根400W ;电加热棒与风扇的距离不小于23 mm。所述铜管外径为10mm，位于箱体内部的铜管的管壁上均匀的开有29个直径为6mm的排气孔。电加热棒和风扇的线路分别缠有绝缘胶带，然后通过耐热橡胶管引出箱体外部。箱体外的铜管外部缠绕有保温材料聚氨酯硬质泡沫组合聚醚。 箱体底部开有回油孔。上述球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置的控制方法，如下 高温控制方法 (1)打开PID温控仪，设定预期温度；接通电加热棒,加热箱体内的空气；打开风扇使加热的空气流动； (2)热电偶检测出箱体内的环境温度，并转化成电信号反馈至PID温控仪，与设定的预期温度进行比较，经PID运算，决定电加热棒通电时间； 低温控制方法 (1)打开PID温控仪，设定预期温度；接通杜瓦瓶A中的电加热芯，使液氮汽化为低温氮气，低温氮气进入铜管后从铜管管壁上的排气孔逸出；打开风扇使箱体内的冷空气流动； (2)热电偶检测处箱体内的环境温度，并转化成电信号反馈给PID温控仪，与设定的预期温度进行比较，经PID运算，决定电加热芯的通电时间； (3)系统稳定在设定的工作温度后，通过杜瓦瓶B上的放气阀将箱体内过多的氮气放掉。与已有高低温控制方法和装置相比，本专利技术带来的有益效果为(1)可实现球盘接触区局部环境的升温和降温，可以模拟环境温度-20°C 65°C，同时不影响其它工作部件的エ况和运行状态，还可以清楚地看到试验过程中内部的状況。(2)制冷时间短，从室温冷却到_20°C，由现有技术的40分钟缩短至5分钟，提高了工作效率，并且能够满足某些特殊试验的要求。(3)结构简单，成本低。(4)控温精度达到±0.5°C，高于目前高低温控制技术的±1°C。附图说明图I为球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置的温度箱箱体 图2为球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置的安装主视 图3为球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置的安装俯视 图4为球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装 置的高温控制原理 图5为球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置的低温控制原理图。其中，10.箱体，11.箱体外売，12.玻璃纤维棉，13.内胆，20上盖，21可视窗，22.把手，30. B ロ，31球试件入口，32.盘式件入口，33.风扇轴孔，40喷油嘴，41.电主轴I，42电主轴II，43.球试件，44.圆盘，45套筒，46.回油ロ，50.铜管，51.杜瓦瓶A，52.杜瓦瓶B，53.电加热芯，54.放气阀，55.液氮，60.挡油板，61.电加热棒，62.风扇，70.热电偶，71.热电偶附件电路，72. PID温控仪。具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进ー步的详细说明。如图1-5，本专利技术的球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制方法和装置包括高温控制系统、低温控制系统和密闭箱体(图1-3)，高温控制方法和低温控制方法(图4-5). 箱体10水平安装在电主轴I 41上；在箱体10内包含有电主轴I 41带动的球试件43和电主轴II 42带动的圆盘44，圆盘44和球试件4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置，包括箱体、高温控制系统和低温控制系统，其特征在于：试验机的电主轴Ⅰ和电主轴Ⅱ分别通过箱体侧面和底部的圆孔伸入箱体内部，箱体内设有电主轴Ⅰ带动的球试件和电主轴Ⅱ带动的圆盘，油脂经喷油嘴喷射到圆盘和球试件构成的球盘接触区；所述高温控制系统包括电加热棒、风扇、热电偶和PID温控仪；箱体内设有不低于圆盘的竖直挡油板，挡油板远离球盘接触区的一侧安装有金属框架，电加热棒设置在框架上，箱体侧壁上与电加热棒相对应的位置安装有风扇，风扇的风叶位于箱体内部，风叶通过贯穿箱体侧壁的转动轴与箱体外的马达相连；箱体内部靠近球盘接触区的位置安装有热电偶，热电偶与PID温控仪电路联接，PID温控仪的输出端与电加热棒输入端连接；？所述低温控制系统包括铜管、杜瓦瓶A、杜瓦瓶B、液氮、电加热芯、风扇、热电偶和PID温控仪；铜管呈弯曲状布置在箱体内靠近球盘接触区处，位于箱体内部的铜管管壁上开有排气孔，铜管的入口与杜瓦瓶A连通，出口与杜瓦瓶B连通，杜瓦瓶A中盛满液氮，电加热芯置于液氮中，电加热芯两端的电线经杜瓦瓶A瓶盖上的孔引出与PID温控仪相连，杜瓦瓶B上设有放气阀，该低温控制系统与高温控制系统共用风扇、热电偶和PID温控仪。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王燕霜，李璞，曹佳伟，李燕，袁倩倩，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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