一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置的制作方法

本发明涉及一种轴承热处理炉模拟装置。

背景技术：

1、轴承从原料到加工过程中每一步工艺都对轴承成品质量有至关重要的影响，轴承的热处理过程中需要通过获得轴承热处理炉的炉内热物理信息来达到对炉内环境精准把控的目的；目前轴承热处理炉主要是使用热电偶测量来直接获得炉内的单点或多点温度，若想进行整个炉内温度情况的整体分析，需要搭建轴承热处理炉模拟装置以模拟整体分析的有效性，但是目前缺少相应的模拟装置，无法做到对轴承热处理炉的炉内环境进行全方位精准掌控。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有的轴承热处理炉模拟装置，无法全方位模拟轴承热处理炉的炉内环境问题，提出了一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置。

2、本发明所述的一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，该模拟装置包括强制对流产生系统、控制系统、加热器和数据采集系统；

3、所述强制对流产生系统包括导流板、通风导轨、绝热板、铁质箱体、聚苯板、胶合板和风扇；

4、铁质箱体的前侧壁上开有前侧门；铁质箱体内设有加热腔和导流腔；加热腔与导流腔之间由导流板隔开；通风导轨设置在加热腔底部，风扇设置在加热腔顶部；

5、所述胶合板固定在铁质箱体内侧；聚苯板填充在胶合板与铁质箱体之间；

6、所述绝热板安放在铁质箱体的前侧门的门板上；被测试样固定在前侧门开口处的胶合板上；当前侧门打开时，此时被测试样的外侧为自然对流条件；当前侧门关闭时，绝热板紧压在被测试样的外侧壁上，此时被测试样的外侧为绝热状态，被测试样的内侧为气体对流面；

7、所述加热器设置在风扇的出风口处；

8、所述控制系统，用于接收计算机发出的控制指令，控制风扇的出风速度以及控制加热器的加热温度；

9、所述数据采集系统，用于采集导流腔内的热流密度；还用于对被测试样的温度进行采集，并将采集的数据发送至计算机，计算机对数据采集系统采集到的数据进行显示。

10、进一步的，控制系统包括变频器、温控模块和第一温度传感器；

11、所述变频器用于根据计算机输出的风速指令控制风扇的旋转速度；

12、所述第一温度传感器设置在加热腔内，第一温度传感器的温度信号输出端与温控模块的温度信号输入端相连；温控模块的用于根据计算机输出的温度阈值指令控制加热器8的加热温度。

13、进一步的，温控模块的型号为：al810；第一温度传感器为pt100热电阻温度传感器；加热器8为ptc陶瓷恒温发热片。

14、进一步的，所述数据采集系统包括2个热流密度传感器、热流计、5个温度传感器、多路温度采集模块和信号转换模块；

15、2个热流密度传感器分别设置在导流腔的外侧面和内侧面上，2个热流密度传感器的热流信号输出端同时与热流计的热流信号输入端相连，热流计的显示信号输出端与计算机的显示信号输入端相连；

16、5个温度传感器分别设置在被测试样与绝热板之间；5个温度传感器的温度信号输出端分别与多路温度采集模块的一路温度信号输入端连接；多路温度采集模块的采集数据输出端与信号转换模块的采集数据输入端相连，信号转换模块将采集数据转换为通信数据，信号转换模块的通信数据输出端与计算机的通信数据输入端相连。

17、进一步的，被测试样为矩形结构；

18、在被测试样的外侧面上开设五个安装孔，每个安装孔分别用于安装一个温度传感器；所述五个安装孔等间距的分布于被测试样的一条对角线上；

19、所述热流密度传感器为hs-3d传感器。

20、进一步的，该模拟装置还包括试样支架和卡扣；

21、被测试样放置在试样支架中心的方形槽中，并通过卡扣进行固定；

22、试样支架固定在胶合板7上。

23、进一步的，所述风扇的数量为四个，并且四个风扇等间距的排布在加热腔的顶部，并且风扇的框架为黑烤漆铝合金压铸结构，风扇的扇叶由耐高温金属材料制成。

24、本发明的有益效果为：该模拟装置在第三类边界条件下采用气体强制对流的方式进行一维非稳态热传导，并采集物体传热过程中的相关数据，前侧门打开时，此时被测试样的外侧为自然对流条件；当前侧门关闭时，绝热板紧压在被测试样的外侧壁上，此时被测试样的外侧为绝热状态，被测试样的内侧为气体对流面，对流气体由4个风扇产生，在控制系统的作用下，形成均匀稳定的温度场，控温精度可达1℃，进而达到对轴承热处理炉的炉内环境进行全方位精准模拟的目的；同时，铁质箱体具有抗撞击、强度高等特性，铁质箱体的内侧为胶合板，胶合板和箱体间通过填充聚苯板来减少铁质箱体内与外界间的热交换；铁质箱体内的加热腔和导流腔由导流板隔开，导流板的材质为胶合板，其作用有两方面：首先是起到屏蔽作用，防止加热器对被测试样进行热辐射，对被测试样表面的热传导过程产生影响；其次是与被测试样形成导流腔体结构，让气体沿着导流通道可以均匀的流过被测试样表面，构造稳定的对流环境。

技术特征：

1.一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，其特征在于，该模拟装置包括强制对流产生系统、控制系统(1)、加热器(8)和数据采集系统(11)；

2.根据权利要求1所述的一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，其特征在于，控制系统(1)包括变频器、温控模块和第一温度传感器；

3.根据权利要求2所述的一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，其特征在于，温控模块的型号为：al810；第一温度传感器为pt100热电阻温度传感器；加热器(8)为ptc陶瓷恒温发热片。

4.根据权利要求1所述的一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，其特征在于，所述数据采集系统(11)包括2个热流密度传感器、热流计、5个温度传感器、多路温度采集模块和信号转换模块；

5.根据权利要求4所述的一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，其特征在于，被测试样(10)为矩形结构；

6.根据权利要求1所述的一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，其特征在于，该模拟装置还包括试样支架和卡扣；

7.根据权利要求1所述的一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，其特征在于，所述风扇(9)的数量为四个，并且四个风扇(9)等间距的排布在加热腔的顶部，并且风扇(9)的框架为黑烤漆铝合金压铸结构，风扇(9)的扇叶由耐高温金属材料制成。

技术总结
一种基于热辐射信息的轴承热处理炉工作环境模拟装置，涉及一种轴承热处理炉模拟装置，为了解决现有的轴承热处理炉模拟装置，无法全方位模拟轴承热处理炉的炉内环境问题；本发明包括对流产生系统、控制系统、加热器和数据采集系统，通过控制系统控制加热器，使得对流产生系统产生均匀稳定的温度场，并利用数据采集系统采集传热过程中的相关数据，为反演算法提供验证数据。有益效果为在控制系统的作用下，形成均匀稳定的温度场，控温精度可达1℃，进而达到对轴承热处理炉的炉内环境进行全方位精准模拟的目的。

技术研发人员：孙博君,麻健鹏,战利伟,刘宇,迟杰,张静静,曹娜娜
受保护的技术使用者：中国航发哈尔滨轴承有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10