[实用新型]一种球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境温度控制技术领域，尤其涉及一种球盘式摩擦试验机用局部环境温度控制装置。

背景技术

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℃～65℃。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一步分析的目的。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、动力系统、一些电器元件、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℃，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℃，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℃～65℃；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℃。目前已公开的高低温控制方法及装置不能满足上述要求。

发明内容

本发明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℃～65℃）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力元件的性能，并且制冷时间短，结构简单，控温精度高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：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。

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的外围套有一套筒，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。