[发明专利]一种用于微凹槽滑动减阻PIV实验中圆盘式实验装置

摘要

本发明公开了一种用于微凹槽滑动减阻PIV实验中圆盘式实验装置，该装置可以装夹不同微结构表面的摩擦试件进行摩擦实验，实现用PIV仪器检测其内部流场特性的要求，以实验方式对摩擦、润滑理论的进行验证。该装置由运动机构、调节机构和装夹机构三部分组成，通过单片机控制步进电机带动摩擦盘转动，完成对摩擦试件表面的摩擦，同时该装置的夹具可满足XYZ三个不同方向的移动，进而实现对摩擦试件位置的调整，弹簧压紧片可以实现对不同规格试件的装夹，该装置可以有效探究摩擦、润滑和磨损机理，改善航空航天、精密仪器、汽车制造、大型机加工等行业的加工精度，具有较高的科研应用价值。本发明属于实验流体力学研究领域。

主权项

1.一种用于微凹槽滑动减阻PIV实验中圆盘式实验装置，其特征在于：该实验装置包括运动机构、调节机构和装夹机构三部分，所述运动机构由步进电机(2)、摩擦圆盘(3)、驱动器、控制器和电源五部分组成，控制器与驱动器连接，驱动器与步进电机(2)连接，电源与控制器连接；调节机构由机架(1)、电机支座(4)和固定支座(11)三部分组成；装夹机构由压紧片(7)、移动横梁(10)、左右移动滑槽(13)三部分组成；运动机构由步进电机(2)驱动，步进电机(2)采用螺钉连接安装在电机支座(4)上，步进电机(2)的输出轴上安装一个转换接头(6)，转换接头(6)通过螺栓与摩擦圆盘(3)连接，步进电机(2)在单片机和驱动器的控制下，实现速度大小和转动方向的调节，进而实现摩擦圆盘(3)转动速度和转动方向的调节；调节机构用于摩擦试件(15)和摩擦圆盘(3)之间位置和间隙的调节，分别实现在X方向、Y方向、Z方向位置和间隙的调节，在X方向上，摩擦试件(15)卡在移动横梁(10)底部的左右移动滑槽(13)内，摩擦试件(15)能够在左右移动滑槽(13)内进行左右移动，当摩擦试件(15)移动到合适位置时，调节移动横梁上的压紧片(7)并压紧摩擦试件(15)即可；在Y方向上，通过电机支座紧固螺栓(5)实现步进电机支座上的腰型孔和机架上的腰型孔(14)的固定，调节时将电机支座紧固螺栓(5)松开，前后移动电机支座(4)带动整个摩擦圆盘(3)实现与摩擦试件(15)间隙距离的调节，达到合适间隙后，拧紧电机支座紧固螺栓(5)，实现电机支座(4)和机架(1)的固定；在Z方向上，通过调节移动横梁紧固螺栓(12)的松紧，实现整个移动横梁(10)在机架(1)两侧的上下移动滑槽(8)内进行上下滑动，进而带动摩擦试件(15)的上下移动，调节到实验的位置时，拧紧移动横梁紧固螺栓(12)，将移动横梁(10)固定在两侧的机架(1)上，完成相对摩擦圆盘(3)竖直方向的调节；装夹机构用于安装和固定摩擦试件(15)，摩擦试件(15)为带有微结构的透明材质的PDMS，摩擦试件键合在载玻片上，装夹时，将摩擦试件的载玻片卡在移动横梁(10)上的左右移动滑槽(13)内，然后用固定在移动横梁(10)上的压紧片(7)压紧即可。