[发明专利]一种海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备及试验方法

权利要求书

1.一种海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备，其特征在于，所述设备由电控部分、机械部分及恒温恒湿保持系统组成；

所述机械部分包括伺服电机、机箱、同步带轮、上主轴、下试样轴、下主轴压力及力矩测量组件及弹簧加载组件，所述伺服电机固定在机箱上，所述同步带轮一端连接伺服电机，另一端连接上主轴，所述下试样轴与上主轴对应设置，所述下试样轴对应上主轴的一端设有X、Y轴限定导轨，所述X、Y轴限定导轨上设有下试样盘，所述下试样轴另一端依次连接下主轴压力及力矩测量组件及弹簧加载组件；

所述电控部分为电机伺服控制和数据采集系统，连接在机箱上；

所述恒温恒湿保持系统连接在机箱上；

所述上主轴设有一个试样销，所述试样销通过固定单元固定在上主轴上，所述下试样盘设有多个固定单元，所述下试样盘的固定单元固定试样。

2.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于，所述电控部分通过线路远程连接在机械部分上，所述电控部分置于室内，所述机械部分置于湿热海洋大气环境下，所述机械部分及恒温恒湿保持系统外部套装有一简易密封箱，所述恒温恒湿保持系统保持其密封箱内处于恒定温度和湿度。

3.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于，所述下主轴压力及力矩测量组件包括下主轴、直线轴承、压力传感器及力矩传感器，所述下主轴连接下试样轴。

4.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于，所述弹簧加载组件包括蜗杆、蜗轮、丝杆、压缩弹簧及施力板，所述加载推杆固定在压缩弹簧的一端，压缩弹簧的另一端连接施力板，所述丝杆的一端固定在施力板上，丝杆另一端连接直流电机、涡轮及蜗杆，所述直流电机通过蜗轮及蜗杆带动丝杆转动，丝杆带动施力板压缩弹簧推动加载推杆以实现对下导向主轴施加向上的正压力。

5.根据权利要求4所述的试验设备，其特征在于，所述弹簧加载组件采用80：1蜗轮蜗杆减速装置，传动稳定且具有自锁功能。

6.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于，所述上试样销尺寸小于下试样尺寸。

7.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于，所述机箱安装有温度、湿度传感器及监控装置。

8.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于，所述恒温恒湿保持系统为工业空调。

9.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于，所述固定单元为夹具，所述夹具的尺寸可调。

10.一种应用上述权利要求1-9所述的试样设备进行海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、下试件的安装

用环氧树脂或松香或石蜡将待测评样件的侧面和背面进行封闭，仅露出上端面作为试验工作表面，将下试件的下端夹持在下夹具上；

  b、腐蚀磨损试验

由伺服电机控制X、Y轴线性导轨移动使一个下试样移动到上夹具的正下方，下试样通过弹簧加载组件给上下试样加上正压力，同时通过同步带轮控制使上夹具及其夹持的上试样以设定的转速旋转，上试样的材料与下试样材料相同，也可以用比试验样件材料硬度高的材料制备，并控制上试样在旋转一定时间后，转到下一试样旋转，依次循环，每天循环一定的周期后停机自然暴露；

试验时，将样品同时装在下试样夹具上，作为平行样，可以每隔一段时间取2个或3个样作为分组样品，对于耐蚀耐磨性能优异的材料间隔取样时间推荐为5天，具体时间可根据材料性能及使用要求等协商拟定，期间若需继续试验，可以将样品重新装夹进行试验；

c、试验数据的采集

在进行上一步骤腐蚀磨损试验的同时，试样之间的压力通过与高精低速的X轴、Y轴线性导轨连接的试验力传感器测量出来，摩擦力矩通过力矩传感器测量出来，并与试样销的转速、温度、湿度等数据一起送至数据采集控制系统，再用数据采集控制系统分析得出表征腐蚀磨损过程的摩擦动力学特性的试验结果；

d、材料腐蚀磨损程度评定

样品的腐蚀磨损程度主要通过试验前后样品的重量或磨损体积和形貌变化进行相对比较判定，也可应用电化学手段进行评定，同时对于有机涂层经暴晒磨损，涂层结合力，表面的粉化老化、裂纹和颜色变化也是评定内容之一，需要精密天平、轮廓仪，仪器设备进行辅助测量。