[发明专利]润滑薄膜摩擦学性能自动评价装置

说明书

本发明公开了润滑薄膜摩擦学性能自动评价装置，该装置由摩擦试验机、摩擦力测试、真空系统、伺服电机及电器控制构成。本发明是将高真空或大气、氮气、氦气等环境和装有伺服电机系统的摩擦试验机跟预先设定好启停逻辑关系的仪表以及继电器开关控制电路优化集成而成；本发明能够在高真空或大气、氮气、氦气等环境下对润滑薄膜的摩擦力、摩擦系数、摩损寿命等实现自动评价的试验装置，同时也可在手动控制下实现评价试验。

技术领域

本发明涉及一种润滑薄膜摩擦学性能自动评价装置，属于空间机械的润滑技术领域。

背景技术

空间精密机械的润滑问题是保障空间飞行器高可靠、高稳定以及长寿命运行的必要条件之一，但是在精密零部件上制备润滑薄膜复合材料工艺较复杂。例如，物理气相沉积方法、化学气相沉积方法、电化学沉积方法等。此类工艺制备的润滑薄膜复合材料需在高真空、大气以及不同气体环境中进行必要的摩擦学性能评价和润滑薄膜材料种类筛选，才有可能更一步进行航天润滑材料的产品开发及工程应用。因此有必要设计新型摩擦学性能评价装置以实现更先进的试验技术和试验过程自动化管理，对节省必要的人力、物力开支均具有十分重要的价值。

另外，对新设计制备的润滑薄膜复合材料摩擦学性能评价（包括固体润滑膜、液体润滑膜、固体-液体复合润滑膜）以及研究润滑膜与不同摩擦副之间的摩擦作用机理的都需一套新型、可靠、准确的摩擦学性能评价试验平台，才能进一步在实验室进行润滑薄膜复合材料摩擦学性能的研究工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在高真空或大气、氮气、氦气等环境中快速、准确评价固体润滑薄膜、液体润滑薄膜以及固-液体复合润滑薄膜材料摩擦学性能的润滑薄膜摩擦学性能自动评价装置。

本发明是将高真空或大气、氮气、氦气等环境和装有伺服电机系统的摩擦试验机跟预先设定好启停逻辑关系的仪表以及继电器开关控制电路优化集成而成；本发明能够在高真空或大气、氮气、氦气等环境下对润滑薄膜的摩擦力、摩擦系数、摩损寿命等实现自动评价的试验装置，同时也可在手动控制下实现评价试验。

润滑薄膜摩擦学性能自动评价装置，其特征在于该装置由摩擦试验机、摩擦力测试、真空系统、伺服电机及电器控制构成；

摩擦试验机上安装有上、下一组摩擦副试样，上试样是下端面为球面的刚性摩擦副，其被夹持在摩擦副夹具下端；摩擦副夹具上端与施力螺纹杆下端固定连接，施力螺纹杆上安装有加载所需的砝码并由固定螺母固定；施力螺纹杆与活动平衡杆的一端垂直固定连接，活动平衡杆通过装有轴承的支撑轴Ⅰ安装于平衡杆支撑台Ⅱ上，平衡杆支撑台Ⅱ通过装有轴承的支撑轴Ⅱ安装于平衡杆支撑台Ⅰ上，平衡杆支撑台Ⅰ固定于定位平台上；通过调节定位平台上的定位螺母Ⅱ实现摩擦副上试样与下试样的相对接触位置，并由定位螺母Ⅰ固定调节好的位置，定位平台最终固定于支撑平台上。活动平衡杆另一端装有平衡杆平衡螺母，通过调节平衡杆平衡螺母使得活动平衡杆在不安装砝码的情况下且与施力螺纹杆、固定螺母、摩擦副夹具及摩擦副上试样共同连接时仍呈水平自由活动状态，以保证评价试验时通过上试样作用于下试样上的法向载荷完全为砝码重量。下试样为涂有润滑薄膜材料的薄圆柱形试块，试块固定于样品台上面且样品台与伺服电机转轴相连接。

摩擦力传感器上安装有测力杆，摩擦力传感器由传感器固定架Ⅰ和传感器固定架Ⅱ连接固定于平衡杆支撑台Ⅰ一侧。伺服电机垂直固定于支撑平台下面并套装于伺服电机座内，支撑平台则固定于伺服电机座上；伺服电机座再固定于试验机底座上，摩擦试验机最终固定在真空罐内试验平台Ⅱ上。

摩擦力测试是由罐内摩擦试验机上的摩擦力传感器通过信号电缆及真空罐上航空插座与罐外精密压力测试仪连接，精密压力测试仪通过RS（Recommended Standard推荐性标准）232通讯端口与计算机连接，并由安装于计算机上的数据采集软件完成试验数据实时采集、存储及绘图。