[发明专利]一种环面接触表面结合部接触热导测量装置

说明书

本发明公开了一种环面接触表面结合部接触热导测量装置，包括内外相对设置的环形冷却板和环形电加热器、温度传感器和热流计。冷却管和电加热器之间用于加载待测试件，温度传感器，用于测量待测试件之间相接触的结合面处的温度，热流计用于测量两待测试件间的热流密度。本发明能够准确测量环面结合部接触热导。

技术领域

本发明涉及接触热导测量技术领域，具体涉及一种环面结合部接触热导测量装置。

背景技术

当热量通过固体结合部时，在接触界面两侧会产生温度突降现象，即接触界面的存在阻碍了热量由一个物体顺利地传递进入另一个物体，定义结合部接触热阻以表征这种阻碍作用，与之相对的，表征热在两固体表面间的传递能力的物理量定义为热导。

接触面的粗糙性造成了接触面热导一般远小于基体的热导率。接触热导是有限元分析、机床瞬态热分析分析、航空发动机散热分析的重要边界条件。与平面接触不同，环形结合部热特性更加复杂、接触热导的测量更加复杂，同时，环形结合部接触热导也是轴承内圈与轴颈之间热分析的核心内容。

现有接触热导的测量装置普遍有一定的局限性：只能测量平面接触热导，无法广泛应用于环面接触热导的测量，如轴承内圈与轴颈间的环面接触热导的测量；将加热装置产生的热量直接等同为待测试件间通过的热流，忽视了热流在试件上传递时的消耗；整套装置直接放置大气压环境下，不能测量不同环境压强下由于热对流引起的热特性变化；温度传感器布置在待测试件的接触界面两侧，认为测量点温度即为接触界面温度，但温度稳定时间较长，测量费时，且距接触界面有一定距离，导致测量结果不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固体环面结合部接触热导测量装置，测量结果更准确，并能适用于不同材料、不同加工工艺、不同表面粗糙度的零件在不同环境压强、不同接触应力、不同温度差下的环面结合部接触热导测量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环面接触表面结合部接触热导测量装置，包括内外相对设置的环形冷却板和环形电加热器，冷却管和电加热器之间用于加载待测试件；温度传感器，用于测量待测试件之间相接触的结合面处的温度；以及热流计，用于测量两待测试件间的热流密度。

进一步的，温度传感器为热电偶传感器，在待测试件之间相接触的结合面上对称地设有若干传感器安装槽，热电偶传感器设置于温度传感器安装槽中。

进一步的，热流计设置于两待测试件之间。

进一步的，电加热器和冷却管的温度可调。

进一步的，待测试件包括环状结构的待测试件一和待测试件二，测试件一和待测试件二之间为同心设置、过盈配合，调整过盈量用以改变接触应力。

进一步的，待测试件一与待测试件二之间，通过待测试件二外表面的加工来调整待测试件一与待测试件二之间的过盈量，以改变待测试件一与待测试件二之间的接触应力。

进一步的，环形电加热器设置于待测试件一外侧，且与待测试件一同心，冷却管设置于待测试件二内侧，且与待测试件二同心。

进一步的，电加热器、待测试件一、待测试件二、冷却管、温度传感器和热流计均放置于安装座内。

进一步的，还包括真空室，安装座、电加热器、待测试件一、待测试件二、冷却管、温度传感器和热流计设置于真空室内。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：