【摘要】：海洋,尤其是深海區(qū)域蘊藏著人類生存和發(fā)展所需的各類資源,推動海洋開發(fā)向深海區(qū)域轉(zhuǎn)移是國家重大海洋戰(zhàn)略。深海裝備是進(jìn)行海洋開發(fā)的重要載體,一些關(guān)鍵的摩擦系統(tǒng)直接以海水為工作介質(zhì),其在深海環(huán)境下的摩擦學(xué)性能極大程度上決定了這些裝備的可靠性、壽命以及安全性。研制模擬全深度海洋環(huán)境摩擦腐蝕試驗機是推動大深度海洋摩擦學(xué)研究的重要基礎(chǔ)設(shè)備,本文重點研究了試驗機的工作原理、加載系統(tǒng)、高壓腐蝕電化學(xué)測量方法和高壓密封等關(guān)鍵技術(shù)問題,完成了試驗機樣機研制并進(jìn)行了性能驗證試驗。本文根據(jù)萬米載人潛器海水液壓可調(diào)壓載裝置及元件研究的需要,確定了試驗機的總體方案和性能指標(biāo),運用模塊化設(shè)計方法,將試驗機細(xì)分為采集控制系統(tǒng)、主摩擦試驗臺和動力源三個子系統(tǒng),并對各自的功能組成和工作原理進(jìn)行了分析和設(shè)計。針對試驗力在高壓釜體內(nèi)外的精確傳遞、準(zhǔn)確測量與高壓密封之間的矛盾,發(fā)明了間隙式異型缸高壓加載方案�；跇�(biāo)準(zhǔn)電化學(xué)測量方法,結(jié)合特殊的海洋環(huán)境對電極極化的影響,研制了深海電化學(xué)測量裝置。自制的全固態(tài)結(jié)構(gòu)Ag/AgCl參比電極在流動的深海高壓環(huán)境中具有良好的電位穩(wěn)定性和重復(fù)性,理論電極電位為0.2503V(vs.SHE)。對試驗機的高壓釜、加載軸等關(guān)鍵零部件,利用有限元方法進(jìn)行了不同工況下的強度和剛度分析,完成了高壓釜結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化改進(jìn),通過優(yōu)化,應(yīng)力峰值從1152MPa減小到513MPa。研制的模擬全深度海洋環(huán)境摩擦腐蝕試驗機樣機并進(jìn)行了8500米以淺的壓力模擬試驗,120MPa動力源正在建造,壓力升級后本試驗臺可以模擬全深度海洋壓力。試驗結(jié)果表明,該試驗臺設(shè)計合理,可以滿足配對副深海條件下摩擦、腐蝕及磨損的研究需要。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG172.5;TH87
【圖文】：

圖 1.3 高背壓多功能海水液壓摩擦磨損試驗臺）所示的 UMT-2EC 電化學(xué)腐蝕摩擦磨損試驗機為美國 為納米級摩擦磨損試驗機，采用模塊化設(shè)計，不同模（如研磨和劃痕磨損測試、機械壓痕測試、低速粘滯運電子、生物醫(yī)學(xué)以及涂料等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。獨特的電儀及三電極體系，可在常壓電解質(zhì)條件下，完成材料總?cè)N不同模式的摩擦磨損試驗。

研制模擬全深度海洋環(huán)境摩擦腐蝕試驗機，模擬極限工況條件，還原材料海洋為，探究材料在苛刻的海洋環(huán)境中的摩擦、腐蝕以及表面失效機理，從而建立副設(shè)計準(zhǔn)則。本章主要介紹試驗機的工作原理及功能組成。 試驗機技術(shù)指標(biāo)1）工作介質(zhì)：海水、淡水；2）最大模擬海深：12000m；3）最大法向加載力：3000N；4）最大轉(zhuǎn)速：2000r/min；5）功能要求：具備高壓腐蝕電化學(xué)動態(tài)測試、摩擦數(shù)據(jù)采集功能； 試驗機組成

采集控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要完成電機啟停、電極極化電流大小、加載力大小的控制學(xué)試驗過程中的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、溫度、噪聲和極化曲線等數(shù)據(jù)，由采集控、電化學(xué)工作站、XMTZ 溫度數(shù)顯儀、PULSE 前端部驅(qū)動、CHB 力率扭矩儀、KRS 驅(qū)動器組成。電化學(xué)工作站 3 與電極 11、12、13 構(gòu)成置，可完成高壓電解質(zhì)條件下的開路電位、動電位掃描曲線、腐蝕電流作電極提供電化學(xué)保護，可分別完成試件的總磨損、純機械磨損、純 2.2 所示為采集控制系統(tǒng)的電路原理圖，包括強電和弱電兩部分。強，弱電用于控制電機運轉(zhuǎn)及采集數(shù)據(jù)。在電機模擬控制模塊中，按鈕開控制主電路通斷，SB3、SB4用于控制中間繼電器 KA1線圈通斷電，從停，同理 SB5、SB6完成水泵電機控制，主伺服電機的啟停、轉(zhuǎn)速及。

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本文編號：2750016