[发明专利]一种真空环境下磨损量在线测量的摩擦磨损试验装置

说明书

技术领域

本发明属于摩擦磨损测试装置技术领域，涉及一种真空环境下磨损量在线测量的摩擦磨损试验装置。

背景技术

真空环境下没有气体对流，运动副表面产生的大量摩擦热不能及时散出，接触区的温度会迅速升高，使接触区材料的物理和化学性能会发生显著劣化，如：在真空环境下金属接触面更容易发生粘着磨损。随着航空航天技术的发展，产生了许多运行在真空环境下的航天设备，大量航天设备的运动副因摩擦、磨损而导致部件运动精度下降甚至整机失效，造成了大量的损失。

目前，现有的大多数真空摩擦磨损试验装置存在的问题是：在一次抽真空的情况下只能进行摩擦半径恒定的一次摩擦试验，或摩擦半径可调但所测试的材料不能更换。不能在抽一次真空的情况下进行不同材料的测试，不同载荷，不同半径的试验。更重要的是目前的摩擦试验机的磨损表面的形貌测量均需要将试样从测试环境中取出，再通过表面形貌仪测得，试验过程中要多次装卸试样和抽真空，试验效率很低，难以快速评定材料的耐磨性。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空环境下磨损量在线测量的摩擦磨损试验装置，该装置可以在抽一次真空的情况下进行试样的更换、载荷和摩擦半径的调节。

本发明所采用的技术方案是，一种真空环境下磨损量在线测量的摩擦磨损试验装置，包括有设置于底板上的摩擦系数测量机构和磨损表面轮廓测量机构；还包括有真空罩，且所述真空罩罩接于底板上，使真空罩与底板之间形成真空环境。

本发明的特点还在于，

摩擦系数测量机构包括设置于底板上的支架a，支架a一侧设置有试样砝码盒，且试样砝码盒固接在底板上，支架a顶部设置有三坐标位移台a，三坐标位移台a连接有支座，支座中设置有测力横梁，且测力横梁的两端均伸出所述支座，测力横梁的一端装有配重螺母，测力横梁的另一端设置有摩擦力传感器，测力横梁上设置有摩擦力传感器的一端的上表面上设置有砝码盘，测力横梁上设置有摩擦力传感器的一端下表面连接有配副试样夹具，配副试样夹具正下方设置有支承台，且支承台固定于所述底板上，支承台内部固接有一组轴承座a，一组轴承座a之间连接有传动轴，传动轴的上端连接有水平设置的摩擦盘，传动轴的下端伸出底板并通过磁力耦合器a连接有步进电机a。

测力横梁的上表面上还设置有水平仪。

磨损表面轮廓测量机构包括设置于底板上的支架b，支架b顶部设置有两根平行的导轨，在两根导轨上配置有滑块，滑块通过矩形设置板与三坐标位移台b连接，三坐标位移台b上表面设置有表面形貌仪；两根导轨之间设置有滚珠丝杠，滚珠丝杠的一端通过轴承座b与支架b连接，滚珠丝杠的另一端通过磁力耦合器b与步进电机b连接，且滚珠丝杠还与三坐标位移台b连接。

真空罩的顶部设置有观察窗，真空罩侧面分别设置有电阻真空计、冷阴极真空计、充气阀及真空箱用橡胶手套，真空罩连接有外接抽真空装置。

观察窗至少设置有一个。

外接抽真空装置，包括通过连通管连接在一起的涡轮分子泵和机械泵，所述涡轮分子泵通过抽真空管与真空罩连接，且在连通管和抽真空管上均设置有真空手动直通阀。

本发明的有益效果是，本发明的真空摩擦磨损试验装置在试验中只需抽真空一次，能缩短抽真空时间；通过真空箱用橡胶手套操作实现试样更换、试验载荷的改变以及摩擦半径的调节，避免重复多次抽真空，能明显提高试验效率；通过调节三坐标位移台a改变上配副试样与下试样的相对位置，实现摩擦半径的灵活可调，同时通过改变电机转速获得范围较宽的线速度；本发明的真空摩擦磨损试验装置集成了表面形貌仪，通过调节表面形貌仪下方的三坐标位移台b，可精确调节表面形貌仪探头与下试样磨痕的相对位置，实现试样磨损表面轮廓的在线测量，操作方便简单；本发明的真空摩擦磨损试验装置还通过使用磁力耦合器将真空罩内外动力传输时所必须的动密封转换为静密封，相比动密封而言，静密封泄露更小，成本更低，密封性能更好，同时也更便于使用过程中的维护。

附图说明

图1是本发明一种真空环境下磨损量在线测量的摩擦磨损试验装置的结构示意图；

图2是图1中沿A-A向的截面结构示意图；

图3是图2中沿B-B向的截面结构示意图。