一种适用于摩擦实验的气体环境控制系统

本发明涉及摩擦学，具体涉及一种适用于摩擦实验的气体环境控制系统。

背景技术：

1、为了深入研究机械零件的摩擦特性，需要探索不同工作环境下零件的摩擦行为。在这个过程中，特别重要且不可忽视的是气体环境的影响。通过改变和控制零件摩擦发生的气体环境，可以精确地研究机械零件在不同气氛条件下的摩擦反应。

2、气体环境在摩擦实验中扮演着关键角色。如使用氮气或氩气等惰性气体可以有效防止材料表面的氧化反应，这在分析金属零件的摩擦行为时尤为重要。这种环境不仅有助于保持材料表面的原始状态，还减少了因氧化引起的摩擦系数变化，确保实验结果的准确性和可比性。

3、通过控制气体环境，还能排除空气中可能存在的杂质和水分对实验结果的干扰。精确的环境控制有助于保证实验条件的稳定性和可重复性，从而使得不同工作环境下机械零件的摩擦特性比较更为科学和可靠。总之，通过在气体环境中进行摩擦研究，能够更全面地理解机械零件在不同操作条件下的性能表现。这种方法不仅提升了研究的深度和广度，也为优化设计和改进工程实践提供了重要的数据支持。

4、在摩擦实验中，控制气体环境的装置可以根据实验的具体需求和条件设计，但如何控制气体的各个参数才是重中之重，因此衡量一个气体环境装置的好坏重点在于对气体的控制和测量。现有摩擦实验的可控气体环境装置主要有惰性气体环境箱、气体流动控制系统、真空室和气氛控制室等。但是现有可控气体环境装置大多都是为了模拟特定的气体环境，具有单一性，在某些情况下可能无法完全复制现实环境的复杂性和变化性，如大气压力、微小的气体浓度变化等。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于摩擦实验的气体环境控制系统，该气体环境控制系统能够以较低的成本模拟并控制不同的气体环境、易于维护和清洁、灵活多样的设计可适应不同实验需求。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

3、一种适用于摩擦实验的气体环境控制系统，该气体环境控制系统包括气体供给装置、气体环境实验舱、排气装置以及监控系统；

4、所述气体环境实验舱包括气体环境舱、加湿装置、加热装置以及传感装置；所述气体环境舱由箱体和密封安装于所述箱体顶部的柔性密封薄膜构成，在所述箱体与所述柔性密封薄膜之间形成摩擦实验用的密封空腔；所述加湿装置用于调节所述气体环境舱内湿度；所述加热装置固定安装于所述箱体；所述传感装置安装于所述箱体内，用于实时监测、记录所述气体环境舱内气体环境的温度、压力、湿度以及不同气体成分的气体浓度；所述柔性密封薄膜的中心穿过用于驱动摩擦副运动的传动件并密封；

5、所述气体供给装置与所述箱体连通，用于向所述箱体内提供设定成分、压力、浓度的气体以模拟各种气体环境；

6、所述排气装置用来收集所述气体环境舱泄漏和排出的气体，在检测到气体泄漏后报警，并将有毒气体排出以保证实验的安全性；

7、所述监控系统与所述传感装置、所述气体供给装置以及所述排气装置信号连接，用于控制所述气体供给装置和所述排气装置，以对所述气体环境舱内气体环境进行实时监控、精确控制和排放。

8、更进一步地，所述气体供给装置包括多个气瓶、减压阀、截止阀、单向阀、回火阀、压力表、质量流量控制器、输气管和混气管；

9、每个所述气瓶内存储有摩擦实验所需的一种气体；

10、所述混气管置于所述箱体内，并设置有多个小孔；

11、所述输气管连接于所述气瓶与所述混气管之间；

12、所述减压阀、所述截止阀、所述单向阀、所述回火阀、所述压力表以及所述质量流量控制器依次安装于所述输气管；所述减压阀用于降低所述气瓶流出气体的初始压力；所述截止阀、所述单向阀和所述回火阀用于保障气体通入所述质量流量控制器中的稳定性；所述压力表用于实时监测初始气体的压力；所述质量流量控制器用于控制气体的质量流量以控制气体的浓度。

13、更进一步地，所述排气装置包括排气罩、声光报警器、燃气感应器、防暴风机以及排气管；

14、所述排气罩罩设于所述气体环境舱的顶部，用于收集逸散的气体；

15、所述燃气感应器和所述声光报警器均安装于所述排气罩；所述燃气感应器用于检测气体泄漏；所述声光报警器与所述燃气感应器相连，用于在所述燃气感应器检测到气体泄漏以后进行声光报警；

16、所述排气管的一端与所述箱体的排气口密封连接，另一端与所述防暴风机连接；

17、所述燃气感应器、所述声光报警器以及所述防暴风机均与所述监控系统信号连接；

18、所述防暴风机通过所述排气管与所述排气罩相连，用于在气体泄漏时将有毒气体排出，保证实验的安全性。

19、更进一步地，所述监控系统为plc测控系统。

20、更进一步地，所述加湿装置为超声波加湿器。

21、更进一步地，所述传感装置包括安装于所述气体环境舱内侧壁的温度传感器、压力传感器、气体浓度传感器和湿度传感器。

22、更进一步地，所述加热装置为电加热片。

23、更进一步地，所述柔性密封薄膜采用高强度橡胶制成。

24、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

25、1、本发明的气体环境控制系统具有多种气体混合和气体种类调节功能，能够精确模拟各种气体环境条件，包括不同的混合比例和特定气体浓度，能够满足多样化的摩擦实验需求，提高了摩擦实验的效率和适用性。

26、2、本发明的气体环境控制系统具有湿度和温度调节功能，通过加湿装置和加热装置能够实现对气体环境湿度和温度的精确控制，对于需要在特定湿度和温度条件下进行摩擦实验的情况尤为重要，确保实验结果的可重复性和准确性。

27、3、本发明的气体环境控制系统具有实现实时监控的功能，使用plc(可编程逻辑控制器)测控系统，实现对气体环境的实时监控和精确控制，采用实时监控系统不仅提高了自动化程度，还能及时响应和调整环境参数，确保实验过程中的稳定性和安全性。

28、4、气体环境舱的设计具有多样化和灵活性，可以根据不同的需求制作成各种样式，以方便与各类摩擦试验机相互结合使用，进行广泛的摩擦性能测试和相关研究。

29、5、气体供给装置包括多个气瓶，可以通过替换气瓶来改变气体环境的成分，同时也可以通过质量流量来控制气体流量的大小以模拟不同气体的浓度，能够高效且低成本的模拟不同的气体环境。

技术特征：

1.一种适用于摩擦实验的气体环境控制系统，其特征在于，包括气体供给装置、气体环境实验舱、排气装置以及监控系统；

2.如权利要求1所述的气体环境控制系统，其特征在于，所述气体供给装置包括多个气瓶、减压阀、截止阀、单向阀、回火阀、压力表、质量流量控制器、输气管和混气管；

3.如权利要求1所述的气体环境控制系统，其特征在于，所述排气装置包括排气罩、声光报警器、燃气感应器、防暴风机以及排气管；

4.如权利要求1所述的气体环境控制系统，其特征在于，所述监控系统为plc测控系统。

5.如权利要求1所述的气体环境控制系统，其特征在于，所述加湿装置为超声波加湿器。

6.如权利要求1所述的气体环境控制系统，其特征在于，所述传感装置包括安装于所述气体环境舱内侧壁的温度传感器、压力传感器、气体浓度传感器和湿度传感器。

7.如权利要求1所述的气体环境控制系统，其特征在于，所述加热装置为电加热片。

8.如权利要求1-7任一项所述的气体环境控制系统，其特征在于，所述柔性密封薄膜采用高强度橡胶制成。

技术总结本发明公开了一种适用于摩擦实验的气体环境控制系统，该气体环境控制系统包括气体供给装置、气体环境实验舱、排气装置以及监控系统；气体环境实验舱包括气体环境舱、加湿装置、加热装置以及传感装置；气体环境舱由箱体和柔性密封薄膜构成；柔性密封薄膜的中心穿过传动件并密封；气体供给装置与箱体连通；排气装置用来收集气体环境舱泄漏和排出的气体，在检测到气体泄漏后报警，并将有毒气体排出以保证实验的安全性；监控系统用于控制气体供给装置和排气装置，以对气体环境舱内气体环境进行控制。上述气体环境控制系统能够以较低的成本模拟并控制不同的气体环境、易于维护和清洁、灵活多样的设计可适应不同实验需求。技术研发人员：张昊,刘彦淞,亚历山大·斯杰里马赫,王彦钦,罗庆贺,伍岳受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/12/23