模拟全深度海洋环境摩擦腐蚀试验机研制

发布时间：2020-07-11 05:24

【摘要】：海洋,尤其是深海区域蕴藏着人类生存和发展所需的各类资源,推动海洋开发向深海区域转移是国家重大海洋战略。深海装备是进行海洋开发的重要载体,一些关键的摩擦系统直接以海水为工作介质,其在深海环境下的摩擦学性能极大程度上决定了这些装备的可靠性、寿命以及安全性。研制模拟全深度海洋环境摩擦腐蚀试验机是推动大深度海洋摩擦学研究的重要基础设备,本文重点研究了试验机的工作原理、加载系统、高压腐蚀电化学测量方法和高压密封等关键技术问题,完成了试验机样机研制并进行了性能验证试验。本文根据万米载人潜器海水液压可调压载装置及元件研究的需要,确定了试验机的总体方案和性能指标,运用模块化设计方法,将试验机细分为采集控制系统、主摩擦试验台和动力源三个子系统,并对各自的功能组成和工作原理进行了分析和设计。针对试验力在高压釜体内外的精确传递、准确测量与高压密封之间的矛盾,发明了间隙式异型缸高压加载方案。基于标准电化学测量方法,结合特殊的海洋环境对电极极化的影响,研制了深海电化学测量装置。自制的全固态结构Ag/AgCl参比电极在流动的深海高压环境中具有良好的电位稳定性和重复性,理论电极电位为0.2503V(vs.SHE)。对试验机的高压釜、加载轴等关键零部件,利用有限元方法进行了不同工况下的强度和刚度分析,完成了高压釜结构参数的优化改进,通过优化,应力峰值从1152MPa减小到513MPa。研制的模拟全深度海洋环境摩擦腐蚀试验机样机并进行了8500米以浅的压力模拟试验,120MPa动力源正在建造,压力升级后本试验台可以模拟全深度海洋压力。试验结果表明,该试验台设计合理,可以满足配对副深海条件下摩擦、腐蚀及磨损的研究需要。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG172.5;TH87
【图文】：

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图 1.3 高背压多功能海水液压摩擦磨损试验台）所示的 UMT-2EC 电化学腐蚀摩擦磨损试验机为美国为纳米级摩擦磨损试验机，采用模块化设计，不同模（如研磨和划痕磨损测试、机械压痕测试、低速粘滞运电子、生物医学以及涂料等领域广泛应用。独特的电仪及三电极体系，可在常压电解质条件下，完成材料总三种不同模式的摩擦磨损试验。

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研制模拟全深度海洋环境摩擦腐蚀试验机，模拟极限工况条件，还原材料海洋为，探究材料在苛刻的海洋环境中的摩擦、腐蚀以及表面失效机理，从而建立副设计准则。本章主要介绍试验机的工作原理及功能组成。试验机技术指标1）工作介质：海水、淡水；2）最大模拟海深：12000m；3）最大法向加载力：3000N；4）最大转速：2000r/min；5）功能要求：具备高压腐蚀电化学动态测试、摩擦数据采集功能；试验机组成

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采集控制系统控制系统主要完成电机启停、电极极化电流大小、加载力大小的控制学试验过程中的转矩、转速、温度、噪声和极化曲线等数据，由采集控、电化学工作站、XMTZ 温度数显仪、PULSE 前端部驱动、CHB 力率扭矩仪、KRS 驱动器组成。电化学工作站 3 与电极 11、12、13 构成置，可完成高压电解质条件下的开路电位、动电位扫描曲线、腐蚀电流作电极提供电化学保护，可分别完成试件的总磨损、纯机械磨损、纯 2.2 所示为采集控制系统的电路原理图，包括强电和弱电两部分。强，弱电用于控制电机运转及采集数据。在电机模拟控制模块中，按钮开控制主电路通断，SB3、SB4用于控制中间继电器 KA1线圈通断电，从停，同理 SB5、SB6完成水泵电机控制，主伺服电机的启停、转速及。

【参考文献】