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CN201926635U - 一种结合面接触热阻测量装置 - Google Patents

一种结合面接触热阻测量装置 Download PDF

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CN201926635U
CN201926635U CN2010206732180U CN201020673218U CN201926635U CN 201926635 U CN201926635 U CN 201926635U CN 2010206732180 U CN2010206732180 U CN 2010206732180U CN 201020673218 U CN201020673218 U CN 201020673218U CN 201926635 U CN201926635 U CN 201926635U
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China
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CN2010206732180U
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English (en)
Inventor
洪军
王崴
彭俊峰
薛夏华
李宝童
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Xian Jiaotong University
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Xian Jiaotong University
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Abstract

一种结合面接触热阻测量装置，在真空箱的底部设置有下固定板，下固定板上设置有螺杆，螺杆的上有上固定板及加载螺栓，上固定板的下方有称重传感器，称重传感器的下方设置有加热件，加热件的外部套接有加热环，加热件的下方有上热流计，上热流计的下方设置有两个被测试件，被测试件的下方设置有下热流计，上、下热流计和被测试件三者的外部套接有隔热环，隔热环上横向插有传感器，传感器一端伸入到上述三者内部，另一端接到集线支架，集线支架与称重传感器接到处理显示单元上，下热流计的下方设置有制冷件，本实用新型通过下热流计和上热流计及被测试件上的温度数据，计算出流过两个被测试件结合面的热流量，具有简单易操作的特点。

Description

一种结合面接触热阻测量装置
技术领域
本实用新型属于测量技术领域，特别涉及一种真空和常温常压环境下结合面接触热阻测量装置。
背景技术
在精密机床、大型飞机等复杂机械系统中存在大量的结合面，由于他们的存在，机械系统结构的连续性遭到破坏，这极大程度地影响机械系统的整机性能。结合面接触热阻作为结合面重要特性参数之一，其准确程度将直接影响结合面参数特性模型。由于工程上结合面的大量存在，且影响机械系统的热平衡和热传递，因此一种能精确测量接触热阻的简易实验台，具有很强的工程意义。它能够研究结合面的形貌及接触压力对结合面接触热阻的影响规律，建立各种结合面接触热阻的数据库，并有助于准确确定结合面特性参数模型。而目前结合面接触热阻测量的试验台很复杂，尤其是真空环境下的加载系统和制冷系统的实现使得整个系统额外复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结合面接触热阻测量装置，通过测量被测试件和热流计不同位置的温度值，可分别算出流过结合面的热流量和界面温降，然后得到接触热阻，具有简单易操作的特点。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种结合面接触热阻测量装置，包括真空箱1，在真空箱1的底部设置有下固定板11，下固定板11上设置有螺杆5，螺杆5的上端设置有上固定板4及加载螺栓2，上固定板4的下方设置有称重传感器3，称重传感器3的下方设置有加热件6，加热件6的外部套接有加热环18，加热件6的下方设置有上热流计8，上热流计8的下方设置有两个被测试件9，被测试件9的下方设置有下热流计7，上热流计8、被测试件9和下热流计7三者的外部套接有隔热环16，隔热环16上横向插有传感器15，传感器15一端伸入到上热流计8、被测试件9和下热流计7三者的内部，另一端连接到集线支架14上，集线支架14与称重传感器3通过数据传输线连接到处理显示单元17上，下热流计7的下方设置有制冷件13，制冷件13置于制冷槽12中，制冷槽12内为冰水混合物10。
本实用新型通过下热流计7和上热流计8及被测试件9上的温度数据，计算出流过两个被测试件9结合面的热流量。当加载不同的正压力时，本实用新型的测量装置能够对不同的接触表面形貌、不同的正压力、不同的试验件材料特性等参数对结合面接触热阻真空下和常温下进行测量，并利用实验结果分析接触表面形貌、正压力及试验件材料对接触热阻的影响规律。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型测量原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
参照图1，一种结合面接触热阻测量装置，包括真空箱1，在真空箱1的底部设置有下固定板11，下固定板11上设置有螺杆5，螺杆5的上端设置有上固定板4及加载螺栓2，加载螺栓2对上固定板4实现重力加载，上固定板4的下方设置有称重传感器3，称重传感器3的下方设置有加热件6，加热件6的外部套接有加热环18，加热件6的下方设置有上热流计8，上热流计8的下方设置有两个被测试件9，被测试件9的下方设置有下热流计7，上热流计8、被测试件9和下热流计7三者的外部套接有隔热环16，防止热量向侧边流出，隔热环16上横向插有传感器15，传感器15一端伸入到上热流计8、被测试件9和下热流计7三者的内部，另一端连接到集线支架14上，集线支架14与称重传感器3通过数据传输线连接到处理显示单元17上，下热流计7的下方设置有制冷件13，制冷件13置于制冷槽12中，制冷槽12内为冰水混合物10。
本实用新型的工作原理为：
一、确定测量结合面接触热阻的环境为真空下还是常态下，如果为真空环境下测量，则需要通过真空泵将真空箱内抽成真空。若常温常压下，则不需要抽真空；
二、通过上固定板4上的加载螺栓2的拧紧程度控制被测试件9的压力大小，将压力调制预先期望值；
三、关闭真空箱，将真空箱抽成真空。开启加热电源开关，等待各个温度传感器的温度数据稳定之后，通过处理显示单元17记录温度数据，进行处理工作。如不需要真空测量，在关闭真空箱后，不抽真空。
本实用新型的测量原理为：
当在结合面构成试件和热流计上的温度传感器温度数据稳定时，即表示热流传递稳定下来了。测量接触热阻定义为
Figure BSA00000393787900031
包括两个部分：一是流过结合面的热流量Q，二是结合面温降ΔT。流过结合面的热流量可根据傅里叶传热公式，由温度梯度乘以材料热传导系数得到。由于上下热流计的热导数据已知，只要通过其上温度传感器的温度数据计算出其垂直方向温度梯度即可求出
Figure BSA00000393787900032
其中A为接触面积，k为材料导热系数。由于不可避免的出现热量散失，下热流计7和上热流计8测出的热流量数量不一样。这里取其二者的平均值作为流过界面的热流量。第二部分，界面处的温降ΔT由被测试件9结合面的温度差值得到。利用结合面构成试件上的温度分布，在同一坐标下作上下两试件温度沿垂直方向的温度分布，对其分别拟合成直线，其在界面处会存在一个温降。其原理如下图2所示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (1)

1.一种结合面接触热阻测量装置，其特征在于，包括真空箱(1)，在真空箱(1)的底部设置有下固定板(11)，下固定板(11)上设置有螺杆(5)，螺杆(5)的上端设置有上固定板(4)及加载螺栓(2)，上固定板(4)的下方设置有称重传感器(3)，称重传感器(3)的下方设置有加热件(6)，加热件(6)的外部套接有加热环(18)，加热件(6)的下方设置有上热流计(8)，上热流计(8)的下方设置有两个被测试件(9)，被测试件(9)的下方设置有下热流计(7)，上热流计(8)、被测试件(9)和下热流计(7)三者的外部套接有隔热环(16)，隔热环(16)上横向插有传感器(15)，传感器(15)一端伸入到上热流计(8)、被测试件(9)和下热流计(7)三者的内部，另一端连接到集线支架(14)上，集线支架(14)与称重传感器(3)通过数据传输线连接到处理显示单元(17)上，下热流计(7)的下方设置有制冷件(13)，制冷件(13)置于制冷槽(12)中，制冷槽(12)内为冰水混合物(10)。
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