微型全向往复式高温摩擦磨损试验机
本发明属于摩擦试验，具体涉及一种微型全向往复式高温摩擦磨损试验机。
背景技术：
1、往复式高温摩擦磨损试验机，系指可在高温模拟工况下对材料的摩擦磨损性能进行试验研究的设备，其工作原理是将待测试的材料固定在往复运动平台上，利用对偶摩擦副与待测试的材料相互接触，往复运动平台带动待测试的材料沿二者接触的平面进行往复直线运动，从而实现摩擦磨损试验。为了模拟实际摩擦磨损的工况，待测试材料与对偶摩擦副需要进行加热以及对二者的接触面施加一定的压力，使得待测试材料与对偶摩擦副处于高温工况，为分析材料损伤及失效机理提供数据支持。
2、往复式高温摩擦磨损试验机一般采用电阻炉加热的方式，对待测试材料、对偶摩擦副进行加热。由于电阻炉是通过电热丝自身发出的热辐射加热炉腔内空气，从而对待测试的材料、对偶摩擦副进行加热，加热过程比较缓慢，难以满足摩擦磨损试验快速达到高温工况的需求。
3、目前，为了解决摩擦磨损试验加热过程缓慢的问题，现有技术中出现采用加热板或电磁感应的方式对待测试的材料、对偶摩擦副进行加热。例如：申请号为cn201810043677.1的专利公开了一种微型线性往复式高温摩擦磨损试验机，将试样固定在加热板上，利用加热板能够对待测试的材料进行快速加热。由于加热板大多使用铸铝、印刷陶瓷或云母电热片等材料，使用加热板进行加热的温度极限一般在600℃左右，当温度升高至550℃左右时，加热板本身零部件就会发生软化或者熔化，无法满足高温摩擦磨损测试的需求。申请号为cn202011319800.1的专利公开了一种可电磁感应快速加热的高温摩擦磨损试验机，试验时利用感应加热线圈可快速实施对试样片的加热。但是电磁感应加热器件的工作功率极大，导致电磁感应加热器件的控温精度较低，造成高温摩擦磨损试验测试的准确性难以控制。
4、综上，现有的往复式高温摩擦磨损试验机都难以满足高温摩擦磨损试验的要求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，能够实现快速加热，同时满足高温摩擦磨损试验的要求，以便解决现有技术中的不足。
2、本发明的技术方案是：一种微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，包括往复运动平台以及连接在往复运动平台上的集成式高温样品台，用于带动集成式高温样品台在往复运动平台上进行往复直线运动，夹持机构连接在集成式高温样品台的顶部，用于将待测试的材料固定在集成式高温样品台上，直热式高温模块包括电阻丝以及多个绝缘导热板组，集成式高温样品台靠近夹持机构的一侧内部设有一腔体，多个绝缘导热板组沿竖直等间距水平固定在腔体中，电阻丝依次盘绕连接于各个绝缘导热板组上，电阻丝与外部电源电连接，电阻丝通电后发热，利用绝缘导热板组将热量传递至集成式高温样品台，对集成式高温样品台上待测试的材料进行加热。
3、优选的，还包括：热屏蔽台座，热屏蔽台座包括：水冷夹套、隔热陶瓷纤维盖板以及圆柱形样品台连接座，圆柱形样品台连接座与往复运动平台连接，集成式高温样品台的底部与圆柱形样品台连接座连接，水冷夹套套设在集成式高温样品台的外侧，水冷夹套的一端与圆柱形样品台连接座固定连接，隔热陶瓷纤维盖板与水冷夹套的另一端可拆卸固定连接。
4、优选的，还包括：法向压力加载及摩擦力测量机构，法向压力加载及摩擦力测量机构由支架以及连接在支架上的下部试样夹具组成，支架固定在往复运动平台的外侧，下部试样夹具上夹持固定有对偶摩擦副，下部试样夹具穿过隔热陶瓷纤维盖板伸入水冷夹套中，对偶摩擦副与待测试的材料相互抵接。
5、优选的，隔热陶瓷纤维盖板上开设有通槽，通槽上穿设有加载杆，加载杆与隔热陶瓷纤维盖板相互垂直，加载杆的一端与下部试样夹具连接，另一端连接有悬臂，悬臂与隔热陶瓷纤维盖板相互平行，悬臂与支架连接。
6、优选的，悬臂与支架滑动连接，且滑动方向与加载杆相互平行，悬臂上穿设有螺杆且与其螺纹配合连接，螺杆与加载杆相互平行，螺杆与支架转动连接，支架上固设有第一电机，第一电机的输出轴与螺杆连接，加载杆的端部与悬臂之间连接有三维力传感器。
7、优选的，加载杆包括：上部试样杆、下部试样杆，上部试样杆与下部试样杆同轴设置在悬臂与下部试样夹具之间，上部试样杆与下部试样杆相互靠近的一端通过刚性隔热机构连接，上部试样杆的另一端与悬臂连接，下部试样杆的另一端与下部试样夹具连接。
8、优选的，刚性隔热机构包括：u型合金框、多个弹簧片以及合金垫块，u型合金框固定连接在上部试样杆远离悬臂的一端，u型合金框的开口向下，弹簧片沿竖直方向等间距水平设置在u型合金框的正下方，合金垫块连接在u型合金框与弹簧片以及相邻的两个弹簧片之间，远离u型合金框一侧的弹簧片与下部试样杆固定连接。
9、优选的，圆柱形样品台连接座上开设有连接槽，集成式高温样品台嵌入连接槽中且与其通过紧固件可拆卸固定。
10、优选的，圆柱形样品台连接座与往复运动平台之间设有转接件，转接件与往复运动平台连接，转接件上开设有圆柱形槽，圆柱形槽与水冷夹套同轴，圆柱形样品台连接座远离水冷夹套的一端伸入圆柱形槽中，圆柱形样品台连接座与转接件通过紧定件可拆卸固定连接。
11、优选的，转接件靠近往复运动平台的一侧嵌设有水冷板，水冷板与转接件靠近往复运动平台的一侧平齐。
12、与现有技术相比，本发明提供的一种微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，通过往复运动平台、集成式高温样品台以及夹持机构，能够将待测试的材料固定在集成式高温样品台上，利用直热式高温模块的电阻丝、绝缘导热板组对待测试的材料进行固体传热加热，能够实现对待测试的材料快速加热，相较于现有的加热方式能够满足高温摩擦磨损测试的温度以及准确性的要求，本发明的高温摩擦磨损试验机效果好，准确度高，实用性强，值得推广。
技术特征：
1.一种微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，包括：往复运动平台(400)以及连接在所述往复运动平台(400)上的集成式高温样品台(100)，用于带动所述集成式高温样品台(100)在往复运动平台(400)上进行往复直线运动，夹持机构(110)，连接在集成式高温样品台(100)的顶部，用于将待测试的材料固定在集成式高温样品台(100)上，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，还包括：热屏蔽台座(200)，所述热屏蔽台座(200)包括：水冷夹套(210)、隔热陶瓷纤维盖板(220)以及圆柱形样品台连接座(230)，所述圆柱形样品台连接座(230)与往复运动平台(400)连接，集成式高温样品台(100)的底部与圆柱形样品台连接座(230)连接，所述水冷夹套(210)套设在集成式高温样品台(100)的外侧，水冷夹套(210)的一端与所述圆柱形样品台连接座(230)固定连接，所述隔热陶瓷纤维盖板(220)与水冷夹套(210)的另一端可拆卸固定连接。
3.根据权利要求2所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，还包括：法向压力加载及摩擦力测量机构(500)，所述法向压力加载及摩擦力测量机构(500)由支架(510)以及连接在所述支架(510)上的下部试样夹具(542)组成，支架(510)固定在往复运动平台(400)的外侧，下部试样夹具(542)上夹持固定有对偶摩擦副，下部试样夹具(542)穿过隔热陶瓷纤维盖板(220)伸入所述水冷夹套(210)中，对偶摩擦副与待测试的材料相互抵接。
4.根据权利要求3所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述隔热陶瓷纤维盖板(220)上开设有通槽(221)，所述通槽(221)上穿设有加载杆(540)，所述加载杆(540)与隔热陶瓷纤维盖板(220)相互垂直，加载杆(540)的一端与下部试样夹具(542)连接，另一端连接有悬臂(520)，所述悬臂(520)与隔热陶瓷纤维盖板(220)相互平行，悬臂(520)与支架(510)连接。
5.根据权利要求4所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述悬臂(520)与所述支架(510)滑动连接，且滑动方向与所述加载杆(540)相互平行，所述悬臂(520)上穿设有螺杆且与其螺纹配合连接，所述螺杆与加载杆(540)相互平行，螺杆与支架(510)转动连接，支架(510)上固设有第一电机，所述第一电机的输出轴与螺杆连接，加载杆(540)的端部与悬臂(520)之间连接有三维力传感器(530)。
6.根据权利要求4所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述加载杆(540)包括：上部试样杆(5401)、下部试样杆(5402)，所述上部试样杆(5401)与下部试样杆(5402)同轴设置在所述悬臂(520)与所述下部试样夹具(542)之间，所述上部试样杆(5401)与下部试样杆(5402)相互靠近的一端通过刚性隔热机构(541)连接，所述上部试样杆(5401)的另一端与所述悬臂(520)连接，所述下部试样杆(5402)的另一端与所述下部试样夹具(542)连接。
7.根据权利要求6所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述刚性隔热机构(541)包括：u型合金框(5411)、多个弹簧片(5412)以及合金垫块(5413)，所述u型合金框(5411)固定连接在所述上部试样杆(5401)远离所述悬臂(520)的一端，u型合金框(5411)的开口向下，所述弹簧片(5412)沿竖直方向等间距水平设置在u型合金框(5411)的正下方，所述合金垫块(5413)连接在u型合金框(5411)与弹簧片(5412)以及相邻的两个弹簧片(5412)之间，远离u型合金框(5411)一侧的弹簧片(5412)与下部试样杆(5402)固定连接。
8.根据权利要求2所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述圆柱形样品台连接座(230)上开设有连接槽(231)，所述集成式高温样品台(100)嵌入所述连接槽(231)中且与其通过紧定件可拆卸固定。
9.根据权利要求2所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述圆柱形样品台连接座(230)与往复运动平台(400)之间设有转接件(300)，所述转接件(300)与往复运动平台(400)连接，转接件(300)上开设有圆柱形槽(310)，所述圆柱形槽(310)与水冷夹套(210)同轴，圆柱形样品台连接座(230)远离水冷夹套(210)的一端伸入圆柱形槽(310)中，圆柱形样品台连接座(230)与转接件(300)通过紧定件可拆卸固定连接。
10.根据权利要求9所述的微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，其特征在于，所述转接件(300)靠近往复运动平台(400)的一侧嵌设有水冷板(320)，所述水冷板(320)与转接件(300)靠近往复运动平台(400)的一侧平齐。
技术总结
本发明涉及一种微型全向往复式高温摩擦磨损试验机，属于摩擦试验技术领域，包括往复运动平台以及连接在往复运动平台上的集成式高温样品台，夹持机构连接在集成式高温样品台的顶部，直热式高温模块包括电阻丝以及多个绝缘导热板组，集成式高温样品台靠近夹持机构的一侧内部设有一腔体，多个绝缘导热板组沿竖直等间距水平固定在腔体中，电阻丝依次盘绕连接于各个绝缘导热板组上，本发明将待测试的材料固定在集成式高温样品台上，利用直热式高温模块的电阻丝、绝缘导热板组，对待测试的材料进行快速加热，相较于现有的加热方式能够满足高温摩擦磨损测试的温度以及准确性的要求，能够满足高温摩擦磨损测试的温度以及准确性的要求。
技术研发人员：杜乘风,余泓
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23