(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210645660.X (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 申请人 北京玉研精密仪 器有限公司 (72)发明人 崔文岩　洪才浩　马全胜　赵建勋　 马天宝　 (74)专利代理 机构 北京华进京联知识产权代理 有限公司 1 1606 专利代理师 刘葛 (51)Int.Cl. G01N 3/56(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G01N 21/65(2006.01)G01N 21/3563(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 超低温摩擦磨损试验系统 (57)摘要 本发明涉及一种超低温摩 擦磨损试验系统， 包括： 承载底座； 真空结构， 包括真空壳体； 加载 测量结构， 所述加载测量结构在所述真空壳体的 端部安装所述上试样； 旋转控温结构， 所述旋转 控温结构与所述加载测量结构平行设置， 所述旋 转控温结构的顶部安装所述下试样， 并对所述下 试样进行冷却， 所述加载测量结构顶部承载上试 样后悬设于所述旋转控温结构的上方， 使所述上 试样可抵接所述下试样； 试验时， 所述上试样与 所述下试样 抵接， 所述旋转控温结构冷却所述下 试样并驱动所述下试样转动， 所述加载测量结构 根据所述上试样的受力对所述待测试样的摩擦 磨损进行测量。 实现待测试样在超低温、 真空环 境、 气氛环境下进行检测。 权利要求书3页 说明书18页 附图7页 CN 115144284 A 2022.10.04 CN 115144284 A 1.一种超低温摩擦磨损试验系统， 其特征在于， 用于对待测的上试样与下试样进行摩 擦磨损试验与测量， 所述超低温摩擦磨损试验系统包括： 承载底座； 真空结构， 包括真空壳体以及 真空控制组件， 所述真空壳体设置于所述承载底座， 所述 真空控制组件连通所述真空壳体， 并对所述真空壳体抽真空； 加载测量结构， 设置于所述承载底座， 且部分设置于所述真空壳体 内， 所述加载测量结 构在所述真空壳体内部分的端部安装所述上 试样； 旋转控温结构， 设置于所述承载底座， 且部分设置于所述真空壳体 内， 所述旋转控温结 构与所述加载测量结构平行设置， 所述旋转控温结构的顶部安装所述下试样， 并对所述下 试样进行冷却， 所述加载测 量结构顶部安装上试样后悬设于所述旋转控温结构的上方， 使 所述上试样可抵 接所述下 试样； 试验时， 所述上试样与所述下试样抵接， 所述旋转控温结构冷却所述下试样并驱动所 述下试样转动， 所述加载测量结构对所述上 试样与所述下 试样的摩擦磨损进行测量。 2.根据权利要求1所述的超低温摩擦磨损试验系统， 其特征在于， 所述加载测量结构包 括加载组件、 测量组件、 悬臂组件以及支撑组件， 所述加载组件设置于所述承载底座， 且所 述加载组件的顶部伸入所述真空壳体， 并安装所述支撑组件， 所述悬臂组件及所述测量组 件安装于所述支撑组件， 且所述悬臂组件的一端朝向所述旋转控温结构伸出并位于所述旋 转控温结构的上方， 所述悬臂组件的端部安装所述上试样， 所述测量组件用于测量所述上 试样与所述下 试样之间的摩擦系数； 所述加载组件包括加载动力源、 调节杆、 密封件以及摩擦半径调整平台， 所述摩擦半径 调整平台设置于所述承载底座， 所述调节杆 的一端伸入所述真空壳体， 并连接所述摩擦半 径调整平台， 所述调节杆 的另一端连接所述加载动力源， 所述摩擦半径调整平台安装所述 支撑组件， 所述密封件设置 于所述调节杆与所述真空壳体的连接处。 3.根据权利要求2所述的超低温摩擦磨损试验系统， 其特征在于， 所述支撑组件包括安 装壳体、 悬浮轴承以及悬浮主轴， 所述安装壳体设置于所述摩擦半径调整平台， 所述悬浮轴 承设置于所述安装壳体中， 所述悬浮主轴 悬浮设置于所述悬浮轴承内， 所述悬浮主轴 连接 所述测量组件， 所述悬臂组件的一端设置 于所述悬浮主轴的顶部； 所述悬臂组件包括悬臂梁以及夹持件， 所述悬臂梁的一端安装于所述悬浮主轴的顶 部， 所述悬臂梁的另一端位于所述旋转控温结构的上方， 所述夹持件设置于所述悬臂梁朝 向所述旋转控温结构的表面， 所述夹持件中夹持所述上 试样。 4.根据权利要求3所述的超低温摩擦磨损试验系统， 其特征在于， 所述测量组件包括扭 矩传感器以及第一联轴器， 所述扭矩传感器设置于所述摩擦半径调整平台， 所述第一联轴 器连接所述悬浮主轴与所述扭矩传感器； 所述测量组件包括测量架、 后测力臂以及测量件， 所述测量架设置于所述摩擦半径调 整平台， 所述后测力臂设置于所述悬浮主轴的顶部， 并悬设于所述测量架， 所述测量件设置 于所述测量架， 并位于所述后测力臂的侧面， 所述测量件与所述后测力臂抵 接； 所述测量件的数量 为多个， 多个所述测量件设置 于所述后测力臂的两侧， 并错 位设置； 所述测量件包括传感器座、 传力杆以及测力传感器， 所述传感器座设置于所述测量架， 所述测力 传感器设置于所述传感器座， 所述传力杆连接所述测力 传感器并抵接所述后测力权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115144284 A 2臂。 5.根据权利要求1所述的超低温摩擦磨损试验系统， 其特征在于， 所述旋转控温结构包 括主轴组件、 制冷组件以及保温组件， 所述主轴组件置于所述承载底座， 并穿过所述真空壳 体伸入所述真空壳体内， 所述制冷组件部分设置于所述真空壳体外， 部分位于所述真空壳 体内， 所述保温组件设置于所述真空壳体内， 并位于所述主轴组件的外侧， 所述主轴组件的 顶部安装所述下 试样， 并带动所述下 试样转动； 所述主轴组件包括旋转动力源、 旋转主轴、 样品盘以及传动组， 所述旋转动力源设置于 所述真空壳体外侧， 所述传动组连接所述旋转动力源， 并穿过所述真空壳体伸入所述真空 壳体内， 所述旋转主轴的底部连接所述传动组， 所述旋转主轴的顶部安装所述样品盘， 所述 样品盘固定安装所述下试样； 所述旋转动力源驱动所述传动组带动所述旋转主轴及其承载 的所述样品盘与所述下 试样转动。 6.根据权利要求5所述的超低温摩擦磨损试验系统， 其特征在于， 所述制冷组件包括制 冷机、 导热带以及导冷件， 所述制冷机 设置并伸入 所述真空壳体， 所述导冷件套设于所述旋 转主轴的外侧， 并与所述旋转主轴之间存在 间距， 所述导冷带连接所述制冷机的冷头与所 述导冷件， 所述 导冷件用于对所述旋转主轴制冷。 7.根据权利要求6所述的超低温摩擦磨损试验系统， 其特征在于， 所述主轴组件还包括 电机支架、 支撑轴承、 主轴支架以及可调支柱， 所述电机支架设置于所述承载底座， 并安装 所述旋转动力源， 所述导冷件设置于所述主轴支架， 所述支撑轴承设置于所述旋转主轴与 所述导冷件之间， 所述可调支柱穿过所述真空壳体连接所述主轴支架与所述电机支架， 所 述可调支 柱用于调节所述旋转主轴及所述 导冷件的高度； 所述传动组包括第 二联轴器以及磁流体密封件， 所述磁流体密封件包括磁流体密封座 以及传动轴， 所述第二联轴器连接所述旋转动力源与所述传动轴， 所述磁流体密封套套设 与所述传动轴的外侧， 并安装于所述真空壳体， 所述传动轴穿过所述真空壳体连接所述旋 转主轴； 所述保温组件包括冷屛、 导电滑环以及主轴测温控温件， 所述冷屛套设于所述导冷件 的外侧， 所述主轴测温控温件设置于所述旋转主轴的顶部， 所述导电滑环设置于所述传动 轴， 所述导电滑环的旋转端电连接所述主轴测温控温件， 所述导电滑环的固定端电连接外 界控温电器设备， 所述主轴测温控温件用于检测所述样品盘的温度， 并能够在温度过低时 对所述样品盘加热。 8.根据权利要求7所述的超低温摩擦磨损试验系统， 其特征在于， 所述超低温摩擦磨损 试验系统还包括接触电阻测量结构， 所述接触电阻测量结构电连接所述上试样与所述导电 滑环的固定端， 相应所述导电滑环的旋转端与所述旋转主轴电连接， 所述接触电阻测量结 构用于测量 导电时所述上 试样与所述下 试样之间的接触电阻； 所述接触电阻测量结构包括直流电源、 电刷组以及电压采集卡， 所述直流电源的一极 与所述导电滑环的固定端电连接， 另一极与所述上试样电连接， 所述电刷组设置于所述旋 转控温结构， 并与所述下 试样抵接； 所述电刷组包括电刷架、 电刷转接架以及电刷， 所述电刷转接架安装于所述导冷件， 所 述电刷架安装于所述电刷转接架， 所述电刷通过弹簧安装于所述电刷架， 并保持抵接于所 述下试样， 所述电压采集卡的一个端口与所述电刷电连接， 另一个端口与所述上试样电连权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115144284 A 3