專利名稱：一種結合面接觸熱阻測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于測量技術領域，特別涉及一種真空和常溫常壓環境下結合面接觸 熱阻測量裝置。
背景技術：
在精密機床、大型飛機等復雜機械系統中存在大量的結合面，由于他們的存在，機 械系統結構的連續性遭到破壞，這極大程度地影響機械系統的整機性能。結合面接觸熱阻 作為結合面重要特性參數之一，其準確程度將直接影響結合面參數特性模型。由于工程上 結合面的大量存在，且影響機械系統的熱平衡和熱傳遞，因此一種能精確測量接觸熱阻的 簡易實驗臺，具有很強的工程意義。它能夠研究結合面的形貌及接觸壓力對結合面接觸熱 阻的影響規律，建立各種結合面接觸熱阻的數據庫，并有助于準確確定結合面特性參數模 型。而目前結合面接觸熱阻測量的試驗臺很復雜，尤其是真空環境下的加載系統和制冷系 統的實現使得整個系統額外復雜。
發明內容為了克服上述現有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種結合面接觸熱阻 測量裝置，通過測量被測試件和熱流計不同位置的溫度值，可分別算出流過結合面的熱流 量和界面溫降，然后得到接觸熱阻，具有簡單易操作的特點。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的一種結合面接觸熱阻測量裝置，包括真空箱1，在真空箱1的底部設置有下固定板 11，下固定板11上設置有螺桿5，螺桿5的上端設置有上固定板4及加載螺栓2，上固定板4 的下方設置有稱重傳感器3，稱重傳感器3的下方設置有加熱件6，加熱件6的外部套接有 加熱環18，加熱件6的下方設置有上熱流計8，上熱流計8的下方設置有兩個被測試件9， 被測試件9的下方設置有下熱流計7，上熱流計8、被測試件9和下熱流計7三者的外部套 接有隔熱環16，隔熱環16上橫向插有傳感器15，傳感器15 —端伸入到上熱流計8、被測試 件9和下熱流計7三者的內部，另一端連接到集線支架14上，集線支架14與稱重傳感器3 通過數據傳輸線連接到處理顯示單元17上，下熱流計7的下方設置有制冷件13，制冷件13 置于制冷槽12中，制冷槽12內為冰水混合物10。本實用新型通過下熱流計7和上熱流計8及被測試件9上的溫度數據，計算出流 過兩個被測試件9結合面的熱流量。當加載不同的正壓力時，本實用新型的測量裝置能夠 對不同的接觸表面形貌、不同的正壓力、不同的試驗件材料特性等參數對結合面接觸熱阻 真空下和常溫下進行測量，并利用實驗結果分析接觸表面形貌、正壓力及試驗件材料對接 觸熱阻的影響規律。
圖1是本實用新型結構示意圖。[0008]圖2是本實用新型測量原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述。參照圖1，一種結合面接觸熱阻測量裝置，包括真空箱1，在真空箱1的底部設置有 下固定板11，下固定板11上設置有螺桿5，螺桿5的上端設置有上固定板4及加載螺栓2， 加載螺栓2對上固定板4實現重力加載，上固定板4的下方設置有稱重傳感器3，稱重傳感 器3的下方設置有加熱件6，加熱件6的外部套接有加熱環18，加熱件6的下方設置有上熱 流計8，上熱流計8的下方設置有兩個被測試件9，被測試件9的下方設置有下熱流計7，上 熱流計8、被測試件9和下熱流計7三者的外部套接有隔熱環16，防止熱量向側邊流出，隔 熱環16上橫向插有傳感器15，傳感器15 —端伸入到上熱流計8、被測試件9和下熱流計7 三者的內部，另一端連接到集線支架14上，集線支架14與稱重傳感器3通過數據傳輸線連 接到處理顯示單元17上，下熱流計7的下方設置有制冷件13，制冷件13置于制冷槽12中， 制冷槽12內為冰水混合物10。本實用新型的工作原理為一、確定測量結合面接觸熱阻的環境為真空下還是常態下，如果為真空環境下測 量，則需要通過真空泵將真空箱內抽成真空。若常溫常壓下，則不需要抽真空；二、通過上固定板4上的加載螺栓2的擰緊程度控制被測試件9的壓力大小，將壓 力調制預先期望值；三、關閉真空箱，將真空箱抽成真空。開啟加熱電源開關，等待各個溫度傳感器的 溫度數據穩定之后，通過處理顯示單元17記錄溫度數據，進行處理工作。如不需要真空測 量，在關閉真空箱后，不抽真空。本實用新型的測量原理為當在結合面構成試件和熱流計上的溫度傳感器溫度數據穩定時，即表示熱流傳遞
AT
穩定下來了。測量接觸熱阻定義為A = j，包括兩個部分一是流過結合面的熱流量Q，二
是結合面溫降ΔΤ。流過結合面的熱流量可根據傅里葉傳熱公式，由溫度梯度乘以材料熱傳 導系數得到。由于上下熱流計的熱導數據已知，只要通過其上溫度傳感器的溫度數據計算
出其垂直方向溫度梯度即可求出2 = jxl^d,其中A為接觸面積，k為材料導熱系數。由
OL
于不可避免的出現熱量散失，下熱流計7和上熱流計8測出的熱流量數量不一樣。這里取 其二者的平均值作為流過界面的熱流量。第二部分，界面處的溫降ΔΤ由被測試件9結合 面的溫度差值得到。利用結合面構成試件上的溫度分布，在同一坐標下作上下兩試件溫度 沿垂直方向的溫度分布，對其分別擬合成直線，其在界面處會存在一個溫降。其原理如下圖 2所示。以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員 來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為 屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
權利要求1. 一種結合面接觸熱阻測量裝置，其特征在于，包括真空箱(1)，在真空箱(1)的底部 設置有下固定板(11)，下固定板(11)上設置有螺桿(5)，螺桿(5)的上端設置有上固定板 (4)及加載螺栓O)，上固定板的下方設置有稱重傳感器(3)，稱重傳感器(3)的下方 設置有加熱件(6)，加熱件(6)的外部套接有加熱環(18)，加熱件(6)的下方設置有上熱流 計(8)，上熱流計(8)的下方設置有兩個被測試件(9)，被測試件(9)的下方設置有下熱流 計(7)，上熱流計(8)、被測試件(9)和下熱流計(7)三者的外部套接有隔熱環(16)，隔熱環 (16)上橫向插有傳感器(15)，傳感器(1 一端伸入到上熱流計(8)、被測試件(9)和下熱 流計(7)三者的內部，另一端連接到集線支架(14)上，集線支架(14)與稱重傳感器(3)通 過數據傳輸線連接到處理顯示單元(17)上，下熱流計(7)的下方設置有制冷件(13)，制冷 件(13)置于制冷槽(12)中，制冷槽(12)內為冰水混合物(10)。
專利摘要一種結合面接觸熱阻測量裝置，在真空箱的底部設置有下固定板，下固定板上設置有螺桿，螺桿的上有上固定板及加載螺栓，上固定板的下方有稱重傳感器，稱重傳感器的下方設置有加熱件，加熱件的外部套接有加熱環，加熱件的下方有上熱流計，上熱流計的下方設置有兩個被測試件，被測試件的下方設置有下熱流計，上、下熱流計和被測試件三者的外部套接有隔熱環，隔熱環上橫向插有傳感器，傳感器一端伸入到上述三者內部，另一端接到集線支架，集線支架與稱重傳感器接到處理顯示單元上，下熱流計的下方設置有制冷件，本實用新型通過下熱流計和上熱流計及被測試件上的溫度數據，計算出流過兩個被測試件結合面的熱流量，具有簡單易操作的特點。
文檔編號G01N25/20GK201926635SQ201020673218
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者彭俊峰, 李寶童, 洪軍, 王崴, 薛夏華 申請人:西安交通大學