[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

说明书

技术领域

本发明数据腐蚀磨损技术领域，具体为一种海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备及试验方法。

背景技术

腐蚀磨损是指腐蚀性介质中摩擦表面与介质发生化学或电化学反应产生材料流失的磨损现象。在腐蚀、磨损的共同作用下,材料的损耗速度远远超过腐蚀和磨损单独作用时材料损耗速度的迭加,而大量的舰船及航母、舰载机、沿海或近海装甲车辆、炮塔、雷达等军用设备、海上石油钻井平台、远洋海轮和民用器械，长期承受海洋气候环境的侵蚀，大量的回转体或相对运动部件在海洋气候环境下不仅存在氯离子的腐蚀、冷热交替的温差变化、紫外光的强烈照射，还存在构件的相对运动，也即腐蚀和摩擦磨损的交互耦合作用。这种交互耦合作用会加大这些部件的损坏失效。

对于海洋气候环境的腐蚀磨损，国内外主要用盐水作为模拟介质，利用电化学的原理和技术，加上一套摩擦磨损装置，构成一种腐蚀磨损交互作用复合条件，通过测试在摩擦磨损的条件下其样件的腐蚀电流密度来表征金属材料的腐蚀磨损特性。这种类似的装置特点是载荷不大，运动行程小，都是用电化学的方法加速测试其腐蚀电位和腐蚀电流密度，由于研究的微观特性较强，所以多用于进行腐蚀磨损机理方面的研究和开展生物材料磨损腐蚀的研究，同时其腐蚀介质是液态，没有温度交替或光照等叠加，难以真实地对在海洋大气环境下相对运动部件的腐蚀磨损程度进行评定，不能对不导电的非金属材料或无机材料的腐蚀磨损特性进行评定。

研发海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备及试验方法，进而对材料在真实海洋大气环境下的摩擦磨损现象进行深入研究，对于丰富和发展摩擦学与腐蚀学相关理论具有重要的学术与理论价值，对应用于海洋气候环境下的装备、器械的设计、选材，提高装备与器械的性能与寿命、增强我国国防力量和工业实力等具有十分重要的现实意义和工程应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备，该设备的机械摩擦副部分完全暴露在海洋大气环境中，因而能够真实的模拟材料在海洋大气环境中的腐蚀磨损工况。并且能够同步采集摩擦动力学数据及环境温度、湿度变化情况，从而可准确的测定出海洋气候环境下，材料的腐蚀磨损性能。为装备、器械的相关设计提供更准确、更可靠的数据，以提高装备、器械的性能与寿命。

一种海洋气候环境-摩擦载荷耦合试验设备，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极，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械部分上；

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；

进一步地，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；

进一步地，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；

进一步地，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；

进一步地，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；

进一步地，所述上试样销尺寸小于下试样尺寸；

进一步地，所述机箱安装有温度、湿度传感器及监控装置；

进一步地，所述恒温恒湿保持系统为工业空调；

进一步地，所述固定单元为夹具，所述夹具的尺寸可调；

一种应用上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，包括以下步骤：

a、下试件的安装