一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置论文和设计-洪嘉琳

全文摘要

本实用新型公开了一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置，属于摩擦系数测定技术领域，包括仪器壳体、加热器、温度控制器、岩样夹持器、温度传感器、滚珠丝杠、扭矩传感器、电机、光杠、加压丝杠、加压手柄、行走器壳体、行走器上盖、压力传感器、冰样夹持器、碟簧、数据记录仪及低温试验箱，该装置结构简单、使用方便，通过调节低温试验箱内部温度、加热器加热温度、加压丝杠施加的正应力和电机回转速度控制的冰岩相对滑动速度，改变岩样的成分，可以在不同压力、温度、地层条件、地热通量和相对速度情况下测定冰岩界面滑动摩擦系数，测试全面、测试成本低廉，可真实反映冰岩界面滑动特性满足不同冰川研究的需求。

主设计要求

1.一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置，其特征在于，包括：仪器壳体、加热器、温度控制器、岩样夹持器、温度传感器、滚珠丝杠、扭矩传感器、电机、光杠、加压丝杠、加压手柄、行走器壳体、行走器上盖、压力传感器、冰样夹持器、碟簧、数据记录仪及低温试验箱，所述行走器上盖设置在行走器壳体上，行走器上盖中部开设有螺纹通孔；所述加压丝杠穿过行走器上盖上的螺纹通孔并与其螺纹连接，加压丝杠的上端与加压手柄固定连接，加压丝杠与冰样夹持器呈同轴布置，加压丝杠的下端面与冰样夹持器的上端面之间安装有压力传感器；所述冰样夹持器通过碟簧与行走器壳体接触连接，在所述冰样夹持器上装有温度传感器，冰样夹持器用于夹持冰样使得冰样与行走器壳体同步运动；所述行走器壳体通过滚珠丝杠和光杠安装在仪器壳体上；所述加热器固定在仪器壳体上，加热器上安装有温度控制器；所述岩样夹持器用于夹紧岩样及加热器，使岩样与加热器贴合；所述电机的输出轴通过扭矩传感器与滚珠丝杠连接；所述数据记录仪通过连接线分别与压力传感器、温度传感器及扭矩传感器相连；其中仪器壳体、加热器、温度控制器、岩样夹持器、温度传感器、滚珠丝杠、光杠、加压丝杠、加压手柄、行走器壳体、行走器上盖、压力传感器、冰样夹持器及碟簧置于低温试验箱内部。

设计方案

其中仪器壳体、加热器、温度控制器、岩样夹持器、温度传感器、滚珠丝杠、光杠、加压丝杠、加压手柄、行走器壳体、行走器上盖、压力传感器、冰样夹持器及碟簧置于低温试验箱内部。

2.根据权利要求1所述的一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置，其特征在于：所述加热器采用硅橡胶加热器或者铸铝加热器。

3.根据权利要求1所述的一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置，其特征在于：用于连接压力传感器的连接线通过加压丝杠中心通道与压力传感器连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置，属于摩擦系数测定技术领域。

背景技术

冰川底部滑动是导致冰川跃动引发冰川灾害的重要原因之一。此外，海平面上升预测模型的可靠性也很大程度上取决于冰岩交界处的滑动特性。然而，通过对钻孔、隧道等原位观察和测量所获得的冰岩界面的滑动特性在时间和空间上都有着非常大的局限性，这也使得目前对冰岩界面的基底滑动特性知之甚少。

实用新型内容

为了解决现有测定冰岩界面滑动摩擦系数技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，可以在不同压力、温度、地层条件、地热通量和相对速度情况下测定冰岩界面滑动摩擦系数的装置。

本实用新型采用如下的技术方案：一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置，其特征在于，包括：仪器壳体、加热器、温度控制器、岩样夹持器、温度传感器、滚珠丝杠、扭矩传感器、电机、光杠、加压丝杠、加压手柄、行走器壳体、行走器上盖、压力传感器、冰样夹持器、碟簧、数据记录仪及低温试验箱，所述行走器上盖设置在行走器壳体上，行走器上盖中部开设有螺纹通孔；所述加压丝杠穿过行走器上盖上的螺纹通孔并与其螺纹连接，加压丝杠的上端与加压手柄固定连接，加压丝杠与冰样夹持器呈同轴布置，加压丝杠的下端面与冰样夹持器的上端面之间安装有压力传感器；所述冰样夹持器通过碟簧与行走器壳体接触连接，在所述冰样夹持器上装有温度传感器，冰样夹持器用于夹持冰样使得冰样与行走器壳体同步运动；所述行走器壳体通过滚珠丝杠和光杠安装在仪器壳体上；所述加热器固定在仪器壳体上，加热器上安装有温度控制器；所述岩样夹持器用于夹紧岩样及加热器，使岩样与加热器贴合；所述电机的输出轴通过扭矩传感器与滚珠丝杠连接；所述数据记录仪通过连接线分别与压力传感器、温度传感器及扭矩传感器相连；

进一步，所述加热器采用硅橡胶加热器或者铸铝加热器。

其中，用于连接压力传感器的连接线通过加压丝杠中心通道与压力传感器连接。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：本实用新型提出了一种结构简单、使用方便，可模拟不同冰层厚度、地热通量、地层条件、冰层温度和相对速度情况测定冰岩界面滑动摩擦系数的装置，根据滑动摩擦系数的定义，测试拟冰川基底压力条件和地层条件下的冰岩界面滑动摩擦系数，以提高试验的可控性，测试全面、测试成本低廉，可真实反映冰岩界面滑动特性满足不同冰川研究的需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型示意性实施例及其说明用于理解本实用新型，并不构成本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施例中冰岩界面滑动摩擦系数测定装置的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图。

图中各标记如下：1-仪器壳体，2-加热器，3-温度控制器，4-岩样，5-岩样夹持器，6-冰样，7-温度传感器，8-滚珠丝杠，9-扭矩传感器，10-电机，11-光杠，12-加压丝杠，13-加压手柄，14-行走器壳体，15-行走器上盖，16-压力传感器，17-冰样夹持器，18-碟簧，19-数据记录仪，20-低温试验箱。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

本实用新型提出了一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置，如图1及图2所示，该装置包括仪器壳体1、加热器2、温度控制器3、岩样夹持器5、温度传感器7、滚珠丝杠8、扭矩传感器9、电机10、光杠11、加压丝杠12、加压手柄13、行走器壳体14、行走器上盖15、压力传感器16、冰样夹持器17、碟簧18、数据记录仪19及低温试验箱20，所述行走器上盖15设置在行走器壳体14上，行走器上盖15中部开设有螺纹通孔；所述加压丝杠12穿过行走器上盖15上的螺纹通孔并与其螺纹连接，加压丝杠12的上端与加压手柄13固定连接，加压丝杠12与冰样夹持器17呈同轴布置，加压丝杠12的下端面与冰样夹持器17的上端面之间安装有压力传感器16；所述冰样夹持器17通过碟簧18与行走器壳体14接触连接，在所述冰样夹持器17上装有温度传感器7，冰样夹持器17用于夹持冰样6使得冰样6与行走器壳体14同步运动，温度传感器7用于检测冰样6温度；所述行走器壳体14通过滚珠丝杠8和光杠11安装在仪器壳体1上；所述加热器2固定在仪器壳体1上，加热器2上安装有温度控制器3，加热器2采用硅橡胶加热器或者铸铝加热器；所述岩样夹持器5用于夹紧岩样4及加热器2，使岩样4与加热器2贴合；所述电机10的输出轴通过扭矩传感器9与滚珠丝杠8连接；所述数据记录仪19通过连接线分别与压力传感器16、温度传感器7及扭矩传感器9相连，其中，用于连接压力传感器16的连接线通过加压丝杠12中心通道与压力传感器16连接；除电机10、扭矩传感器9和数据记录仪19外，其他部件置于低温试验箱20内。

本实用新型提出的冰岩界面滑动摩擦系数测定装置的工作工程如下：根据被测冰样6温度设置低温试验箱20内部温度，待低温试验箱20内温度稳定时在冰样夹持器17内安装冰样6，将岩样4与加热器2通过岩样夹持器5夹紧，岩样4与加热器2贴合构成的整体固定在仪器壳体1上；通过旋转加压手柄13调整冰样6位置，直至冰样6与岩样4接触，继续旋转加压手柄13，直至压力传感器16读数达到设定值；通过温度控制器3控制加热器2的加热状态，当温度达到设定值时，打开数据记录仪19，开启电机10驱动扭矩传感器9和滚珠丝杠8回转，从而带动行走器壳体14移动，进而冰样6在岩样4表面滑动；根据数据记录仪19中记录的扭矩传感器9测得的扭矩值、压力传感器16测得的冰样6与岩样4间正应力、滚珠丝杠8中心轴与冰样4中心轴间距，可计算出冰样6与岩样4间的摩擦系数；通过调节低温试验箱20内部温度、加热器2加热温度、加压丝杠12施加的正应力和电机10回转速度控制的冰岩相对滑动速度，改变岩样4的成分，可模拟不同冰层厚度、地热通量、地层条件，测量不同冰层温度和相对速度情况下的冰岩交界滑动摩擦系数，测试全面、测试成本低廉，可真实反映冰岩界面滑动特性。

综上，本实用新型根据滑动摩擦系数的定义，测试拟冰川基底压力条件和地层条件下的冰岩界面滑动摩擦系数，以提高试验的可控性，满足不同冰川研究的需求。

设计图

一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置论文和设计

一种冰岩界面滑动摩擦系数测定装置论文和设计-洪嘉琳

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢