[发明专利]一种检测炭石墨材料动态性能的装置及方法

说明书

本发明公开了一种检测炭石墨材料动态性能的装置及方法，该装置包括底座、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。该装置能在高速、轻载（低压）状态下检测炭石墨材料的动态性能，有利于降低研究风险与成本。

技术领域

本发明属于航空技术领域，具体涉及一种检测炭石墨材料动态性能的装置及方法。

背景技术

炭石墨材料因具有优异的化学稳定性、高导热性、自润滑性、耐高温、显著的红硬性、轻质高效、低膨胀系数和可加工性等优异的性能，在航空、航天、舰船、核工业、光伏、半导体、风电和新能源汽车领域占据着不可取代的地位，特别是端面密封、圆周密封、涨圈式开口环密封以及浮环密封等密封装置的首选材料。

航空发动机为航空器提供飞行所需动力的发动机。作为飞机的心脏，直接影响飞机的性能和可靠性。航空发动机在高温(最高可达550～600℃)、压力(最高可达410KPa)和高转速(最高可达144m/s)等极为苛刻的条件下工作，而密封环对发动机的影响至关重要，若炭石墨材料选择不当，不能满足应用环境要求，极易发生泄漏，发动机会因泄漏耗油量增加，封严压力降低，发动机性能严重下降，甚至引发重大安全事故。发动机中摩擦副材料通常有：40CrNiMoA镀铬、40Cr2MoV镀铬和50Mn镀铬等。

现有的试验仪器只能在低转速(低于10m/s)状态下检测炭石墨材料的摩擦磨损动态性能，比如清华大学摩擦学国家重点试验室的UMT-2型微摩擦磨损试验机，UMT-3型可控环境摩擦磨损仪和MR-H5II型高速环块磨损试验机的温度、压力、线速度可调，其主轴转速范围分别为0.001～5000r/min、0.001～5000r/min和10～3500r/min。无法检测炭石墨材料在高速、低压状态下的摩擦磨损性能，通过低转速检测的炭石墨材料组装成套封严装置后上机进行试验验证，这样无疑增加研究风险与成本。

所以，提供一种能在高速、轻载(低压)状态下检测炭石墨材料动态性能的装置是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种检测炭石墨材料动态性能的装置及方法，该装置能在高速、轻载(低压)状态下检测炭石墨的动态性能，有利于降低研究风险与成本。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种检测炭石墨材料动态性能的装置，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。