[发明专利]一种检测炭石墨材料动态性能的装置及方法

权利要求书

1.一种检测炭石墨材料动态性能的装置，其特征在于，包括底座、转轴、摩擦环、压力器和设于底座上的调速电机，所述转轴与调速电机的输出轴连接，所述摩擦环可拆卸固定套设在转轴上以与转轴同步转动，在摩擦环外圆周设有试样卡具盒，用于放置试样，所述试样卡具盒位于摩擦环径向直径上且试样卡具盒具有供试样部分穿过的通孔，试样卡具盒通孔端距离摩擦环圆周表面有间隙，便于试样部分穿过试样卡具盒的通孔与摩擦环圆周表面接触；所述压力器用于对试样施加压力。

2.根据权利要求1所述的一种检测炭石墨材料动态性能的装置，其特征在于，试样卡具盒通过支撑架设置在摩擦环外圆周，所述支撑架固定在底座上，支撑架包括两竖直设置的端板和若干设于两端板之间的支撑杆，两端板并排固定在底座上，每根支撑杆水平设置且每根支撑杆两端分别与两端板的边缘固定，所有支撑杆沿端板圆周均匀分布，两端板中心设有供转轴通过的过孔；试样卡具盒固定在支撑杆上，两端板外侧的底座上分别设有轴承座，用于支撑转轴。

3.根据权利要求2所述的一种检测炭石墨材料动态性能的装置，其特征在于，所述摩擦环包括若干螺旋摩擦环和数个光滑摩擦环，所有摩擦环间隔设置。

4.根据权利要求3所述的一种检测炭石墨材料动态性能的装置，其特征在于，试样卡具盒可移动固定在支撑杆上，便于选择对应的摩擦环检测试样的动态性能。

5.根据权利要求3所述的一种检测炭石墨材料动态性能的装置，其特征在于，转轴和调速电机输出轴之间设有转矩传感器，所述转矩传感器通过两个联轴器与转轴和调速电机输出轴连接，两个联轴器一端分别与转矩传感器两端对应连接，另一端分别与转轴一端或调速电机输出轴连接，所述转矩传感器与控制单元连接，用于监测扭矩并传送给控制单元以便于检测试样的摩擦系数。

6.根据权利要求5所述的一种检测炭石墨材料动态性能的装置，其特征在于，所述调速电机上设有转速传感器，所述转速传感器与控制单元连接，用于监测调速电机的转速并传送给控制单元。

7.根据权利要求1所述的一种检测炭石墨材料动态性能的装置，其特征在于，所述试样卡具盒周围具有加热电阻，便于为放置在试样卡具盒内的试样加热。

8.根据权利要求1所述的一种检测炭石墨动态性能的装置，其特征在于，在转轴另一端设有摩擦环机柄，便于手动检测转速。

9.一种检测炭石墨材料动态性能的方法，其特征在于，采用权利要求1~8任一所述的装置检测试样的动态性能，具体包括以下步骤：

S1：加工试样：将炭石墨坯体加工成试样，然后用超声清洗10~30min，再置于真空干燥箱中干燥8~24 h，待用；所述试样一端具有穿过试样卡具盒通孔的凸部，在试样另一端开设施压孔和测温孔，所述施压孔设置在中部，所述测温孔偏心设置且斜向延伸至凸部，用于检测试样的温度变化；

S2：将试样装入试样卡具盒后，并使试样凸部表面与摩擦环接触，在测温孔内插入测温热电偶，将压力器插入施压孔；

S3：检查装置及控制系统正常后，启动装置，在30~410KPa内对试样施加径向压力，将试样和摩擦环进行磨合，待磨合面积达95%以上时关闭装置，取下试样，用检测平台、标准量块、千分表支架、千分表组成的测量系统比较测量初磨合试样的原始高度，并记录；

S4：将步骤S3取下的试样再次装入试样卡具盒中，将装置的圆周线速度设定为10~144m/s并恒速，并对试样施加径向压力，实时观测试样温度、摩擦系数，每30min记录一次，运行满2h后，取下试样后，用检测平台、标准量块、千分表支架、千分表组成的测量系统比较测量高度并计算磨损量；

S5：将步骤S4取下的试样装入控温试样卡具盒中，保持圆周线速度不变，按10~30 KPa逐级增加压力，实时观测试样温度、摩擦系数，每30 min记录一次，运行满2h后，取下试样后，用检测平台、标准量块、千分表支架、千分表组成的测量系统比较测量高度并计算磨损量；

S6：重复步骤S5，直到极限PV值的表征出现，取下试样，从而得到试样在不同工况下的动态性能参数。

10.一种检测炭石材料墨动态性能的方法，其特征在于，采用权利要求1~8任一所述的装置检测试样的动态性能，具体包括以下步骤：

S1：加工试样：将炭石墨坯体加工成试样，然后用超声清洗10~30min，再置于真空干燥箱中干燥8~24h，待用；所述试样一端具有穿过试样卡具盒通孔的凸部，在试样另一端开设施压孔和测温孔，所述施压孔设置在中部，所述测温孔偏心设置且斜向延伸至凸部，用于检测试样的温度变化；

S2：将试样装入试样卡具盒后，并使试样凸部表面与摩擦环接触，在测温孔内插入测温热电偶，将压力器插入施压孔；

S3：检查装置及控制系统正常后，启动装置，在30~410KPa内对试样施加径向压力，将试样和摩擦环进行磨合，待磨合面积达95 %以上时关闭装置，取下试样，用检测平台、标准量块、千分表支架、千分表组成的测量系统比较测量初磨合试样的原始高度，并记录；

S4：将步骤S3取下的试样再次装入试样卡具盒中，将装置的压力设定为10~410KPa并恒压，并保持一定的线速度，实时观测试样温度、摩擦系数，每30 min记录一次，运行满2h后，取下试样，用检测平台、标准量块、千分表支架、千分表组成的测量系统比较测量高度并计算磨损量；

S5：将步骤S4取下的试样装入控温试样卡具盒中，保持压力不变，10 m/s逐级增加线速度，实时观测试样温度、摩擦系数，每30 min记录一次，运行满2h后，取下试样，用检测平台、标准量块、千分表支架、千分表组成的测量系统比较测量高度并计算磨损量；

S6：重复步骤S5，直到极限PV值的表征出现，取下试样，从而得到试样在不同工况下的动态性能参数。