寧詩哲 屈福政 張春光

0 引言止推圓柱滾動軸承因其承載能力強的特點，在旋轉(zhuǎn)類機械中得到了廣泛應(yīng)用，而其承載能力、變形與剛度等問題又與軸承的受力狀態(tài)密切相關(guān)，因此, 軸承受力分析成為軸承研究的基礎(chǔ)[1]，尤其是接觸情況、接觸半寬、彈性趨近量等參數(shù)是研究并設(shè)計滾動軸承的關(guān)鍵。                      早在100 多年前，Hertz 即對點接觸和線接觸的彈性接觸問題給出了理論解[2]。20 世紀60 年代后，隨著計算機的普及，出現(xiàn)了更多的研究方法。Harris[3] 曾采用切片法對載荷作用下接觸應(yīng)力的分布進行研究。王大力等[4] 采用有限元法對球軸承接觸問題進行分析。本文對現(xiàn)有幾種計算圓柱滾子軸承分析接觸情況的方法進行描述，并通過實例計算，得到不同方法的各自優(yōu)缺點及適用范圍。

1 接觸應(yīng)力計算方法1.1 Hertz 接觸理論對于彈性體的接觸問題令人滿意的分析，最早是由Hertz 得到的。分析中Hertz 采用了如下假設(shè)：1）接觸物體只產(chǎn)生彈性變形，并服從虎克定律；2）負載垂直于接觸表面，即不計及接觸物體之間的摩擦力；3）接觸面的尺寸與接觸物體表面相比很小。通過分析得到了線接觸下的接觸半寬和最大接觸應(yīng)力的公式，而且接觸應(yīng)力在接觸半寬上呈橢圓形分布，見圖1。

圖 1 Hertz 接觸模型示意圖

式中：a Ω 為接觸半寬， F 為軸向載荷， lt 為有效接觸長度， R 為滾動體半徑，E ＇為材料參數(shù)，v 1、E 1 為滾動體的泊松比和彈性模量， v 2、E 2 為支撐架的泊松比和彈性模量。            在滿足Hertz 接觸的假定下，計算出接觸半寬和最大接觸應(yīng)力。隨著載荷的增大、接觸長度的減小，接觸半寬和最大接觸應(yīng)力都會增大。而滾動體的半徑越大，接觸半寬越大，最大接觸應(yīng)力越小。

1.2 基于彈性力學(xué)和影響系數(shù)法的數(shù)值計算方法根據(jù)彈性力學(xué)可以得到滾動體與滾道之間的力平衡方程和變形協(xié)調(diào)方程。式（1）可以很好地表達接觸模型，但在應(yīng)用到滾動軸承情況時，該式并沒有解析解。因此，要用數(shù)值方法進行求解。目前關(guān)于滾動體接觸計算方法包括切片法和影響系數(shù)法，相比于切片法，影響系數(shù)法考慮了接觸邊緣效應(yīng)的影響，因此，更接近實際的接觸情況，也更加精確，文中采用影響系數(shù)法。

式中：P （x,y ）為接觸應(yīng)力分布，z （x,y ）為2 接觸表面間的初始距離， F 為軸向載荷， δ 為彈性趨近量；S 為載荷作用下的接觸區(qū)域，E ＇為材料參數(shù)。                                                    

式（3）進行數(shù)值求解計算時，很少事先知道接觸區(qū)域的具體尺寸。因此，首先可以用Hertz 接觸理論來預(yù)估接觸區(qū)域大小。而且，應(yīng)選得足夠大初始接觸區(qū)域，以便包含整個實際的接觸區(qū)域。考慮到接觸邊界是關(guān)于接觸線對稱的，因此將半接觸區(qū)域劃分為M×N 個小的矩形單元，而其邊長為a m 和b n，假定每個單元內(nèi)的接觸應(yīng)力是均勻的，則式（4）可以離散為式（5）。

式中：Pj 為第j 塊單元的平均接觸應(yīng)力； xk ,yk 為第k 單元的中心橫、縱坐標，δ (xk , yk ) 為第k 塊單元的彈性趨近量， z (xk , yk ) 為第k 塊單元的初始距離，Kkj為影響系數(shù)矩陣元素，其物理意義是Pj 所引起的第k（1 ≤k ≤M×N）塊單元中心處的變形，其表達式為

其中：

通過求解不同單元上的接觸應(yīng)力，即可確定整個接觸區(qū)域的接觸情況。在計算中，在靠近邊緣處可能會有負的接觸應(yīng)力，需要將這些網(wǎng)格去掉，并重新劃分，重新計算，直到最終接觸區(qū)域和應(yīng)力收斂。最后還要驗算接觸應(yīng)力與外載荷的平衡是否滿足精度要求。計算流程圖見圖2。

圖 2 數(shù)值計算流程圖

用Matlab 計算了實驗?zāi)Ｐ停佑|應(yīng)力和接觸區(qū)域見圖3。從結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1）沿接觸寬度方向，應(yīng)力分布為橢圓型，中間接觸應(yīng)力最大；2）沿接觸長度方向，應(yīng)力分布呈馬鞍狀，中間基本持平，靠近邊緣升高，有邊緣效應(yīng)。

圖 3 Matlab 計算結(jié)果三維圖

1.3 光彈實驗法在眾多的實驗方法中，光彈實驗法是迄今為止能測量三維物體內(nèi)部任一點應(yīng)力的唯一方法。光彈實驗的基本原理是利用某些高分子材料的暫時雙折射效應(yīng)。用實驗材料制成與實物相似的模型，并施加相似的載荷，在特定的光場中進行觀察，分析模型出現(xiàn)的干涉條紋，即可得到模型內(nèi)各點的應(yīng)力大小和方向。光彈實驗一般要與相似原理共同配合使用，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的滾動軸承，進行等尺寸的光彈實驗很不方便，且重點在進行理論的計算與驗證，所以用近似的圓盤來進行實驗。實驗中使用PG20 型偏光彈性儀。使用砝碼，并通過1:10 的杠桿放大進行加載。實驗中從10 ～ 80 kg做了8 組，載荷越大，應(yīng)力越大，分布就越明顯，越便于觀察與分析。見圖4。光彈材料的光力學(xué)性質(zhì)見表1。

圖 4 實驗所用模型及實驗裝置

光彈條紋圖中包含等差線（又稱等色線）和等傾線2 個重要的物理量。等差線表達主應(yīng)力差大小的信息；而等傾線表達主應(yīng)力的方向。如何通過實驗中得到的光彈性條紋來計算應(yīng)力的具體數(shù)值，一直是整個光彈實驗的重點。本實驗通過數(shù)字光彈法來進行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理，就是通過適當?shù)匦D(zhuǎn)偏振光儀系統(tǒng)的某些光學(xué)元件來達到引入已知相位差的目的，補充足夠的方程來求解未知的相位信息。                                                                                                                隨著載荷的增加模型等色線條紋逐漸增加，在加載位置最為明顯，見圖5、圖6。此處條紋過于密集，無法準確的去包裹，因此，光彈實驗無法得到接觸區(qū)域的應(yīng)力信息，但可以得到平面內(nèi)3 個應(yīng)力（2 個方向的正應(yīng)力，平面內(nèi)的切應(yīng)力）分布。但是數(shù)值對比不夠直觀，因此在實驗?zāi)Ｐ头秶鷥?nèi)，選擇了4 條水平特征線（D/8、D/4、3D/4、7D/8），取得在特征線上的點的3 個應(yīng)力。見圖7。

圖5 典型等色線條紋圖（70 kg，80 kg）

圖 6 典型等傾線條紋圖（0°,45°）

圖 7 應(yīng)力沿特征線（D /4、D /8）的分布

在水平特征線上，應(yīng)力分布連續(xù)，正應(yīng)力（σx、σy）沿著加載軸線左右對稱分布，剪應(yīng)（τxy）沿著加載軸線左右反對稱分布。而且隨著載荷的不斷增大，應(yīng)力數(shù)值也在不斷增大。其中σy 增加最快，曲線變化最明顯。越靠近接觸位置，接觸應(yīng)力越大。1.4 有限元仿真隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，有限元方法可以很好地解決傳統(tǒng)方法和數(shù)值計算法所解決不了的問題。而且隨著相關(guān)軟件的不斷發(fā)展，其所模擬的情況以及計算的結(jié)果也越來越精確。它對于接觸問題的模擬并不是基于Hertz 接觸公式，而是通過將整個模型劃分為有限個足夠小的單元，并通過剛度矩陣以及邊界條件，構(gòu)建方程組，這些方程組的解即是單元上**的位移，而通過這些基本解可以得到接觸邊緣的應(yīng)力以及模型內(nèi)部的應(yīng)力分布。對于接觸問題，一方面接觸區(qū)域的大小、相互位置和接觸狀態(tài)不僅事先是未知的，而且隨著求解過程是不斷變化的；另一方面，接觸過程要滿足3 個條件：接觸物體不可相互侵入、接觸力的法向分量只能是壓力以及切向接觸的摩擦條件具有強烈的非線性。ANSYS 通過對不同的關(guān)鍵選項和實常數(shù)進行控制，可以很好模擬接觸狀況。即通過Ansys 軟件來模擬實驗?zāi)Ｐ偷慕佑|情況。接觸區(qū)域要進行網(wǎng)格細化，網(wǎng)格尺寸要小于接觸半寬的一半，其他部分可適當放大網(wǎng)格，以減小計算量，提高計算效率。上蓋板加豎直向下的載荷，下蓋板固定，軸承豎直方向?qū)ΨQ面的**要加約束，限制其向兩側(cè)移動。模型剛性面選為目標面，而軸承表面選為接觸面。經(jīng)驗明，本例中罰剛度FKN 選為1.5 比較合適。為方便與光彈實驗法做比較，得到模型中與光彈實驗特征線位置取得**3 個應(yīng)力數(shù)值。見圖8。

圖 8 有限元法應(yīng)力沿特征線（D /4、D /8）的分布

同一位置3 個應(yīng)力數(shù)值在趨勢上與實驗結(jié)果完全相同。而數(shù)值上，實驗結(jié)果在x 方向正應(yīng)力和xoy 面的剪切應(yīng)力偏大，y 向正應(yīng)力偏小，但是誤差很小。提取接觸位置的最大接觸應(yīng)力，數(shù)值方法為44 ～ 52 MPa（考慮到邊緣效應(yīng)），有限元法為51 ～ 64 MPa。根據(jù)最小勢能原理，同一模型在同一種工況下，應(yīng)力分布應(yīng)該只有一種。由此可以間接驗證基于Hertz 公式的數(shù)值解法的正確性。它可以模擬各種工程實際中遇到的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和不同載荷下的接觸情況。

2 不同方法對比Heatz 理論公式比較簡單，但是因為假定在實際中很難實現(xiàn)，而且在較復(fù)雜的情況下，比如偏載就無法應(yīng)用。但在較簡單的工況下，計算精確度很高。數(shù)值方法基于彈性力學(xué)和影響系數(shù)法，相關(guān)的研究已有很多。通過變換網(wǎng)格可以提高精度，通過變化部分參數(shù)還可以計算偏載，研究修型。但是影響系數(shù)法是基于良好支撐以及支撐不變形的基礎(chǔ)上，即只有滾動體發(fā)生彈性變形，這在一定程度上影響了精度。有限元法是目前最好的方法，而且隨著軟件的不斷進步，通過不同參數(shù)的設(shè)置，模擬越來越準確。但是軟件本身需要操作人員有一定的理論基礎(chǔ)與軟件操作能力。通過計算發(fā)現(xiàn)Hertz 理論解、基于影響系數(shù)法的數(shù)值方法和有限元法得到的最大接觸應(yīng)力不同。Hertz 理論是48 MPa，數(shù)值方法是44 MPa，有限元法為51 MPa。這是因為3 種方法提取的應(yīng)力位置有差別，數(shù)值方法計算出的結(jié)果是單元的平均接觸應(yīng)力，有限元法得到的是**接觸應(yīng)力。因為實際情況中，越接近對稱中心，接觸應(yīng)力越大，所以有限元法會比數(shù)值法偏大。光彈實驗法是最準確還原工況的，但是實驗本身成本較高。而且光學(xué)實驗環(huán)境也比較苛刻，后期的圖像處理也比較高的專業(yè)水平。所以，一般會為關(guān)鍵部分或代表性的結(jié)構(gòu)進行實驗驗證。實驗加載無法做到真正的點接觸，會小部分的線接觸，而且模型本身的殘余應(yīng)力也無法完全消除。這會導(dǎo)致實驗結(jié)果比正常的理論值略大。

3 結(jié)論1）Hertz 理論比較簡單，可以用于初值的估算，但是不能用于較復(fù)雜的情況（比如偏載）。2）基于影響系數(shù)法的數(shù)值方法可以得到較精確的解，還可以分析偏載的工況，也可以用于修形，但是必須假定變形只發(fā)生在滾動體上，這顯然會帶來誤差。3）光彈實驗法可以最直觀的得到滾動軸承接觸的內(nèi)部應(yīng)力信息，而且配合相似原理，可以得到原模型的應(yīng)力信息，但是實驗費用較高，要求的實驗條件也較高。4）有限元法可以模擬各種接觸情況，而且精度也很高，是目前為止最好的方法。但是，需要操作人員一定的理論能力以及軟件操作水平，還有對復(fù)雜的接觸問題，會消耗較大的計算資源。

求截面積：

板材截面積（mm2）=寬度* 厚度

棒材截面積（mm2）=π（3.14）* r2(半徑的平方)

管材截面積（mm2）=π（3.14）*（外徑平方-內(nèi)徑的平方）

拉伸試驗：

抗拉強度（Mpa）=最大力(N)/ 截面積(mm2)

伸長率(%)=（斷后伸長-標距）/ 標距*100

彈性模量(Mpa)=彈性比例/ 截面(mm2)* 標距（mm）

屈服強度(Mpa)=Rp0.2=下屈服力（N）/ 截面積(mm2)

壓縮試驗：

抗壓強度（Mpa）=最大力(N)/ 受壓截面積(mm2)

彈性模量(Mpa)=E=彈性比例/ 截面(mm2)* 標距（mm）或試樣高度（mm）

剪切試驗：

抗剪強度（Mpa）=最大力(N)/ 受剪截面積(mm2)

撕裂試驗：

撕裂強度（Mpa）=最大力(N)/ 試樣厚度(mm2)

三點彎曲試驗：（板材）

三點彎曲強度（Mpa）= 1.5 * 跨距* 最大力 / 寬度/ 厚度/ 厚度

三點彎曲模量（Mpa）=跨距的三次方* 彈性比率 / 4 /寬度 / 厚度的三次方

四點彎曲試驗：（板材）

四點彎曲強度（Mpa）=力臂 * 最大力 / ( 2 * 寬度 * 厚度的平方/ 6)

四點彎曲模量（Mpa）=（力臂 * 3 * 跨距的平方- 4 *力臂的平方 )/ (4* 寬度*厚度三次方 * 彈性比率)

常見物理性能測試儀器設(shè)備檔案

1、材料抗拉伸——拉力試驗機

儀器簡介

拉力試驗機

拉力試驗機又名萬能材料試驗機。萬能試驗機是用來針對各種材料進行儀器設(shè)備靜載、拉伸、壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離等力學(xué)性能試驗用的機械加力的試驗機，適用于塑料板材、管材、異型材，塑料薄膜及橡膠、電線電纜、鋼材、玻纖維等材料的各種物理機械性能測試為材料開發(fā)，為物性試驗、教學(xué)研究、質(zhì)量控制等不可缺少的檢測設(shè)備，拉力機夾具作為儀器的重要組成部分，不同的材料需要不同的夾具，也是試驗?zāi)芊耥樌M行及試驗結(jié)果準確度高低的一個重要因素。 中文名：拉力試驗機 應(yīng) 用：金屬及非金屬材料的測試 別 稱：萬能材料試驗機 精度等級：1級/0.5級 適用于：塑料板材、管材、異型材等 型 號：FR-103C

測試對象 伺服拉力機主要適用于金屬及非金屬材料的測試，如橡膠、塑料、電線電纜、光纖光纜、安全帶、保險帶、皮革皮帶復(fù)合材料、塑料型材、防水卷材、鋼管、銅材、型材、彈簧鋼、軸承鋼、不銹鋼（以及其它高硬度鋼）、鑄件、鋼板、鋼帶、有色金屬金屬線材的拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離、撕裂、兩點延伸（需另配引伸計）等多種試驗。

測量原理 1、拉力試驗機力值的測量是經(jīng)過測力傳感器、擴大器和數(shù)據(jù)處置系統(tǒng)來完成測量。從資料力學(xué)上得知，在小變形前提下，一個彈性元件某一點的應(yīng)變ε與彈性元件所受的力成正比，也與彈性的變構(gòu)成正比。以S型試驗機傳感器為例，當傳感器遭到拉力P的效果時，因為彈性元件外表粘貼有應(yīng)變片，由于彈性元件的應(yīng)變與外力P的巨細成正比例，故此將應(yīng)變片接入測量電路中，即可經(jīng)過測出其輸出電壓，然后測出力的巨細。 2、形變的測量經(jīng)過形變測量安裝來測量，它是用來測量試樣在實驗進程中發(fā)生的形變。該安裝上有兩個夾頭，經(jīng)由一系傳記念頭構(gòu)與裝在測量安裝頂部的光電編碼器連在一同，當兩夾頭間的間隔發(fā)作轉(zhuǎn)變時，帶動光電編碼器的軸扭轉(zhuǎn)，光電編碼器就會有脈沖旌旗燈號輸出。再由處置器對此旌旗燈號進行處置，就可以得出試樣的變形量。 3、橫梁位移的測量其道理同變形測量大致一樣，都是經(jīng)過測量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來取得橫梁的位移量。

精度校正 1）主體的初步校正 2）拉力試驗機精度校正 地腳螺母澆固后，在水泥未干燥前，不準緊固地腳螺母和開動試驗機。（水泥干燥時間一般不少于10－15天）待水泥完全干燥后，緊固好運腳螺母，對試驗機的安裝精度進行復(fù)查，是否與找正精度相符合。如不符合應(yīng)重新找正。 拉力試驗機在使用過程中，由于試驗時的震動容易產(chǎn)生松動現(xiàn)象，所以拉力試驗機使用一段時間后，應(yīng)將有關(guān)零件加以緊固。

2、萬能試驗機

萬能試驗機，集拉伸、彎曲、壓縮、剪切等功能于一體的材料試驗機，主要用于金屬、非金屬材料力學(xué)性能試驗，是工礦企業(yè)、科研單位、大專院校、工程質(zhì)量監(jiān)督站等部門的理想檢測設(shè)備。

儀器簡介

微機顯示萬能試驗機 萬能試驗機也叫萬能材料試驗機，或拉力機，雙絲桿系列，控制、測量、操作一體化結(jié)構(gòu)，融當代先進技術(shù)于一體，具有精度高、調(diào)速范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。電子萬能試驗機滿足GB/T1040、1041、8804、9341、9647、ISO7500-1、GB16491、GB/T17200、ISO5893、ASTM D638、695、790和塑料管材等標準的要求。適用于塑料、防水材料、紡織品、紙制品和橡膠等材料試樣及制品的拉伸、壓縮、彎曲、蠕變試驗并配有大壓盤可直接進行管材扁平壓縮（壓縮復(fù)原）、環(huán)剛度（抗外負荷）、蠕變比率、環(huán)抗拉強度等試驗。

儀器組成 萬能材料試驗機是由測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電腦（電腦系統(tǒng)型拉力試驗機）等結(jié)構(gòu)組成。

儀器分類 如果將現(xiàn)市面上的萬能試驗機按照用途分類，可劃屬為測定機械性能的試驗機。按照試驗機的用途可將所有試驗機分為兩類： 1、測定機械性能的試驗機 2、工藝試驗用試驗機

操作規(guī)程 ⒈使總開關(guān)接通電源。 ⒉根據(jù)試樣，選用測量范圍，在擺桿上掛上或取下擺鉈并調(diào)整緩沖閥手柄，對準標線。 ⒊根據(jù)試樣形狀及尺寸把相應(yīng)的夾頭裝入上下鉗口座內(nèi)。 ⒋在描繪器的轉(zhuǎn)筒上，卷壓好記錄紙（方格紙），此項只是需要時才進行。 ⒌開動油泵電動機，擰開送油閥使試臺上升紙10毫米，然后關(guān)閉油閥，如果試臺已在升起位置時則不必先開油泵送油，僅將送油閥關(guān)好即可。 ⒍將試樣一端夾于上鉗口中。 ⒎開動油泵調(diào)整指針對準度盤零點。 ⒏開動下鉗口電動機，將下鉗口升降到適當高度，將試樣另一端夾在下鉗口中，須注意使試樣垂直。 ⒐將推桿上的描繪筆放下進入描繪準備狀態(tài)（需描繪時才進行）。 ⒑按試驗要求的加荷速度，緩慢地擰開送油閥進行加荷試驗。 ⒒試樣斷裂后關(guān)閉油閥，并停止油泵電動機。 ⒓記錄需要數(shù)值并將描繪。 ⒔打開回油閥，卸荷后被動針撥回零點。 ⒕取下斷裂后的試樣。 ⒖壓縮及彎曲等試驗可參照上述各項進行操作。

3、納米壓痕儀——微納米尺度薄膜材料的測試

納米壓痕儀主要用于微納米尺度薄膜材料的硬度與楊氏模量測試，測試結(jié)果通過力與壓入深度的曲線計算得出，無需通過顯微鏡觀察壓痕面積。

儀器簡介

納米壓痕儀

納米壓痕儀主要用于測量納米尺度的硬度與彈性模量，可以用于研究或測試薄膜等納米材料的接觸剛度、蠕變、彈性功、塑性功、斷裂韌性、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、疲勞、存儲模量及損耗模量等特性?？蛇m用于有機或無機、軟質(zhì)或硬質(zhì)材料的檢測分析，包括PVD、CVD、PECVD薄膜，感光薄膜，彩繪釉漆，光學(xué)薄膜，微電子鍍膜，保護性薄膜，裝飾性薄膜等等?；w可以為軟質(zhì)或硬質(zhì)材料，包括金屬、合金、半導(dǎo)體、玻璃、礦物和有機材料等。 中文名：納米壓痕儀 測量：薄膜材料的硬度與楊氏模量測試 參量：彈性功、塑性功、斷裂韌性 包括：PVD、CVD、PECVD

主要應(yīng)用 半導(dǎo)體技術(shù)(鈍化層、鍍金屬、Bond Pads)；存儲材料(磁盤的保護層、磁盤基底上的磁性涂層、CD的保護層)；光學(xué)組件(接觸鏡頭、光纖、光學(xué)刮擦保護層)；金屬蒸鍍層；防磨損涂層(TiN, TiC, DLC, 切割工具)；藥理學(xué)(藥片、植入材料、生物組織)；工程學(xué)(油漆涂料、橡膠、觸摸屏、MEMS)等行業(yè)。

技術(shù)特點 1、完全符合ISO14577、ASTME2546 2、光學(xué)顯微鏡自動觀察 3、獨特的熱漂移控制技術(shù) 4、可硬度、剛度、彈性模量、斷裂剛度、失效點、應(yīng)力－應(yīng)變、蠕變性能等力學(xué)數(shù)據(jù)。 5、適時測量載荷大小 6、采用獨立的載荷加載系統(tǒng)與高分辨率的電容深度傳感器 7、快速的壓電陶瓷驅(qū)動的載荷反饋系統(tǒng) 8、雙標準校正：熔融石英與藍寶石

4、金屬表面特性分析與化學(xué)吸附儀

化學(xué)吸附儀是評估催化劑表征的有力工具，是研究金屬表面特性的分析設(shè)備之一。該儀器廣泛應(yīng)用于石油化工、化學(xué)化工、能源、生物、食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、表面金屬及納米材料、汽車尾氣、化工廢氣的轉(zhuǎn)化與處理等方面的研究。

全自動程序升溫化學(xué)吸附儀

產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域 （1）可測定催化劑材料的金屬分散度、活性金屬表面積、活性粒子，表面酸度； （2）研究金屬的氧化、還原特性，確定酸性中心及脫附性能； （3）顯示吸附、脫附全過程； （4）應(yīng)用于高溫高壓氣體吸附研究，超臨界氣體性能研究，微孔材料吸附研究，儲氫材料性能研究，煤層氣研究，石油勘探等；典型應(yīng)用包括催化劑、分子篩、活性炭、碳納米管和各種儲氫材料；

產(chǎn)品原理 動態(tài)分析技術(shù)（程序升溫技術(shù)）作為一種原味表征技術(shù)，可以在反應(yīng)或接近反應(yīng)的條件下有效的研究催化過程，而化學(xué)吸附儀是一款用于動態(tài)程序升溫研究的重要儀器，它能夠?qū)π迈r催化劑進行程序升溫脫附（TPD)，程序升溫還原（TPR）、程序升溫硫化（TPS)、程序升溫表面反應(yīng)（TPSR)、和單點BET等研究也可對失活催化劑、干燥催化劑進行程序升溫氧化(TPO)研究。對催化劑的酸度、酸分布、活性金屬分散度、金屬與載體的相互應(yīng)用等進行研究。化學(xué)吸附儀可以分為常壓和高壓兩種類型，其中高壓化學(xué)吸附儀可以更加精確的反映實際的反應(yīng)條件，而常壓化學(xué)吸附儀則具有維護簡單，操作簡便、耗時短等優(yōu)點。使用該方法可以實現(xiàn)很多情況的表征，是催化劑表征的一種常用手段。

5、物理吸附儀與材料比表面和孔體積

物理吸附儀/比表面及孔徑分析儀是對多孔和粉體材料的比表面、孔體積、孔分布進行測定分析的設(shè)備，廣泛適用于高校及科研院所材料研究和粉體材料生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控。

物理吸附儀

應(yīng)用領(lǐng)域 （1）采用氮氣等為吸附質(zhì)，對多孔和粉體材料的比表面、孔體積、孔分布進行測定分析； （2）可進行水蒸氣吸附及乙醇、苯和其它有機液體的蒸汽吸附分析； （3）應(yīng)用于吸附劑(如活性碳,硅膠,活性氧化鋁等)；陶瓷原材料(如氧化鋁,氧化鋯,硅酸鹽等)；橡塑材料補強劑(如炭黑,白碳黑,納米碳酸鈣等)；電池材料(如鈷酸鋰,錳酸鋰,鋅粉等)；金屬氧化物(如氧化鋅,氧化鈣等)；磁性粉末材料(如四氧化三鐵,鐵氧體,氧化亞鐵等)；納米金屬材料(如納米銀粉,鐵粉,銅粉等)；稀土超細纖維,多孔織物,復(fù)合材料等粉體和顆粒材料的比表面積及孔徑的檢測分析；

工作原理 氮吸附法假定粉體的表面吸附了一層氮分子，已經(jīng)知道每個氮分子所占的橫截面積為0.162nm2，則粉體的比表面積（Sg）可由下式求出：Sg = 4.36Vm / W ,式中Vm為重量為W的粉體材料表面氮的單層吸附量。

6、泡沫特性與泡沫分析儀

泡沫分析儀

泡沫分析儀是首臺能用于實驗室測試和質(zhì)量控制的儀器，實現(xiàn)了客觀的、可再現(xiàn)的測試和泡沫動能學(xué)的對比。它可自動測量表面活性的水性溶液如個人護理產(chǎn)品、肥皂和去污劑的泡沫特性。通過溫度變化、樣品量和其它參數(shù)設(shè)定，真實地模擬產(chǎn)品實際使用情況。

產(chǎn)品介紹 泡沫分析儀是用于實驗室測試和質(zhì)量控制的儀器，實現(xiàn)了客觀的、可再現(xiàn)的測試和泡沫動能學(xué)的對比。它可自動測量表面活性的水性溶液如個人護理產(chǎn)品、肥皂和去污劑的泡沫特性。通過溫度變化、樣品量和其它參數(shù)設(shè)定，真實地模擬產(chǎn)品實際使用情況。

應(yīng)用領(lǐng)域 （1）測量泡沫最重要的參數(shù)：泡沫穩(wěn)定性和泡沫壽命； （2）監(jiān)測泡沫分散性的變化； （3）生成不同分散性的泡沫和監(jiān)測分散性對泡沫排水和壽命/穩(wěn)定性的影響； （4）單獨研究泡沫排水性和泡沫穩(wěn)定性； （5）應(yīng)用于產(chǎn)泡領(lǐng)域：護膚品、滅火劑、食品行業(yè)、泡沫清洗、高分子泡沫、絮凝劑開發(fā)等；消泡領(lǐng)域：去泡劑、洗滌劑、油漆油墨、生物行業(yè)等；

7、顆粒大小與激光粒度分析儀

激光粒度儀是專指通過顆粒的衍射或散射光的空間分布（散射譜）來分析顆粒大小的儀器。 根據(jù)能譜穩(wěn)定與否分為靜態(tài)光散射粒度儀和動態(tài)光散射激光粒度儀。

激光粒度分析儀

儀器分類 ?靜態(tài)激光 能譜是穩(wěn)定的空間分布。主要適用于微米級顆粒的測試，經(jīng)過改進也可將測量下限擴展到幾十納米。 ?動態(tài)激光 根據(jù)顆粒布朗運動的快慢，通過檢測某一個或二個散射角的動態(tài)光散射信號分析納米顆粒大小，能譜是隨時間高速變化。動態(tài)光散射原理的粒度儀僅適用于納米級顆粒的測試。 ?光透沉降 通常所說激光粒度分析儀是指衍射和散射原理的粒度儀，光透沉降儀，依據(jù)的原理是斯托克斯沉降定律而不是激光衍射/散射原理，因此這類儀器不能稱作激光粒度儀。

技術(shù)參數(shù) 光學(xué)系統(tǒng)：UIS光學(xué)系統(tǒng)（無限遠校正系統(tǒng)） 照明裝置：內(nèi)置透射光柯勒照明，6V30W鹵素燈 100-120V/220-240Vg0.85/0.45A 50/60Hz 調(diào)焦系統(tǒng)：載物臺垂直運動由滾柱（齒條—小齒輪）機構(gòu)導(dǎo)向，采用粗微同軸旋鈕，粗調(diào)行程每一圈為36.8mm，總行程為25mm，微調(diào)行程為每圈0.2mm，具備粗調(diào)限位器和張力調(diào)整環(huán) 物鏡轉(zhuǎn)盤：向內(nèi)側(cè)傾斜的固定4孔物鏡轉(zhuǎn)盤 觀察筒：⒈雙目觀察筒⒉三目觀察筒⒊人機工程學(xué)可傾斜雙目觀察筒 載物臺：尺寸為188mm × 134mm，活動范圍為X軸向76mm × Y軸向50mm，雙片標本夾，標配橡膠帽 聚光鏡：阿貝聚光鏡，內(nèi)置日光濾色片，數(shù)值孔徑1.25（浸油時），內(nèi)裝式孔徑光闌 目鏡：平常寬視野目鏡 10X(F.N.20) 15X(F.N.12) 可選附件 ⒈雙人共纜⒉相差附件(標準相差附件及簡易相差附件，CX41用) ⒊落射熒光附件⒋繪圖儀⒌痛風偏光裝置/簡易偏光附件(CX41用) ⒍暗視野聚光鏡⒎簡易暗視野片⒏測微尺⒐指針器⒑數(shù)碼成像裝置

應(yīng)用領(lǐng)域 教學(xué)、臨床、一般病理檢查

8、納米顆粒粒度測試與納米粒度儀

納米粒度儀是用物理的方法測試固體顆粒的大小和分布的一種儀器，采用數(shù)字相關(guān)器的納米激光粒度儀，其采用高速數(shù)字相關(guān)器和高性能光電倍增管作為核心器件，具有操作簡便、測試快捷、高分辨、高重復(fù)及測試準確等特點，是納米顆粒粒度測試的首選產(chǎn)品。

儀器簡介

動態(tài)光散射納米激光粒度儀

中文名：納米粒度儀 作用：測試固體顆粒的大小和分布 核心器件：高速數(shù)字相關(guān)器高性能光電倍增管 采用技術(shù)：數(shù)字相關(guān)器

性能特點 先進的測試原理：本儀器采用動態(tài)光散射原理和光子相關(guān)光譜技術(shù)，根據(jù)顆粒在液體中布朗運動的速度測定顆粒大小。具有原理先進、精度極高的特點，從而保證了測試結(jié)果的真實性和有效性。 高靈敏度與信噪比：本儀器的探測器采用專業(yè)級高性能光電倍增管（PMT），對光子信號具有極高的靈敏度和信噪比，從而保證了測試結(jié)果的準確度。 極高的分辨能力：使用PCS技術(shù)測定納米級顆粒大小，必須能夠分辨納秒級信號起伏。本儀器的核心部件采用微納公司研制的CR140數(shù)字相關(guān)器，具有識別8ns的極高分辨能力和極高的信號處理速度，因此可以得到準確的測定結(jié)果。 超強的運算功能：本儀器采用自行研制的高速數(shù)字相關(guān)器CR140進行數(shù)據(jù)采集與實時相關(guān)運算，其數(shù)據(jù)處理速度高達125M，從而實時有效地反映顆粒的動態(tài)光散射信息。 穩(wěn)定的光路系統(tǒng)：采用短波長LD泵浦激光光源和光纖技術(shù)搭建而成的光路系統(tǒng)，使光子相關(guān)譜探測系統(tǒng)不僅體積小，而且具有很強的抗干擾能力，從而保證了測試的穩(wěn)定性

適用范圍 各種納米級、亞微米級固體顆粒與乳液。

9、流動性物質(zhì)和篩分儀

篩分儀是為必須保證在兩維水平面篩分流動性物質(zhì)，及相關(guān)行業(yè)標準而設(shè)計的，是生產(chǎn)質(zhì)量控制和實驗室研發(fā)的理想選擇。對于許多生產(chǎn)和研發(fā)領(lǐng)域，面對需要分級和篩分物料是纖維狀、扁平狀或長形粒狀，如，小麥、谷子、纖維、煙草、植物、扁平晶體物質(zhì)等，準確的對這類物質(zhì)進行分級及粒徑分析，應(yīng)采用水平運動的篩分儀器。

篩分儀

技術(shù)參數(shù) 應(yīng)用領(lǐng)域：纖維狀、扁平狀、長形粒狀物質(zhì)的料徑分析、物料分離和分級 篩分原理：分析篩在水平面做規(guī)則的，或非規(guī)則的圓周運動，以實現(xiàn)對纖維狀、扁平狀、長形粒狀物質(zhì)的快速準確的分級、粒徑分布分析和分離 非規(guī)則圓周運動可調(diào)節(jié)范圍：0-30mm 測量范圍：20um-125mm 篩分級數(shù)：8級 運動頻率：270次/分 時間設(shè)置：1-99分鐘可設(shè)定 安裝方式：快速舒適篩網(wǎng)夾具 篩網(wǎng)尺寸：200mm，210mm，300mm，或8”，214mm 篩子標準：符合ISO3310-1、DINEN10204.21、ASTME11標準 儀器尺寸：長x寬x高=474mmx603mmx604mm 液晶數(shù)字顯示和控制篩分時間、可靠的篩分結(jié)果 耐磨金屬材料、防腐蝕烤漆表面，堅固耐用，易于清潔 可選擇分析篩材料：不銹鋼（拋光）、黃銅、聚合物材料等

工作原理 電機驅(qū)動一個可以安裝最大直徑為300mm的分析篩的平面，做規(guī)則或非規(guī)則的水平圓周運動。根據(jù)不同行業(yè)的標準和應(yīng)用需要，可將篩子固定在該平面上做規(guī)則的圓周運動，或讓篩子放置于可調(diào)節(jié)0-30mm空隙的運動平面上，使其篩子在水平運動的過程中，受到來自四個水平方向的柔和碰撞，從而輕微改變圓周運動的方向，使得分析篩中被篩分的物料能在水平面上不斷改變運動方向，將物料分散開來，**篩分的過程。

10、顆粒雜質(zhì)與粒子計數(shù)器

He2Ne激光粒子計數(shù)器，可分析氣體中011μm粒徑的顆粒雜質(zhì)；Ar2Kr激光粒子計數(shù)器可分析0105μm粒徑顆粒雜質(zhì)，目前已有可檢測超高純氣中01005μm的粒子計數(shù)器。凝聚核粒子計數(shù)器可以測量納微米的粒子。粒子計數(shù)器測量器具銷售時具需按JJF1190-2008《塵埃粒子計數(shù)器校準規(guī)范》的要求出具法定校準證書。

儀器簡介

粒子計數(shù)器

中文名：粒子計數(shù)器 外文名：Particle Counter 類別：激光顆粒計數(shù)器凝聚核粒子計數(shù)器 分析：氣體中011μm粒徑 用途：測試空氣塵埃粒子顆粒

儀器用途 粒子計數(shù)器是測試空氣塵埃粒子顆粒的粒徑及其分布的專用儀器，由顯微鏡發(fā)展而來，經(jīng)歷了顯微鏡、沉降管、沉降儀、離心沉降儀、顆粒計數(shù)器、激光空氣粒子計數(shù)器、凝結(jié)核粒子計數(shù)器、多通道多功能粒子計數(shù)器等過程，目前廣泛應(yīng)用于為各省市藥檢所、血液中心、防疫站、疾控中心、質(zhì)量監(jiān)督所等權(quán)威機構(gòu)、電子行業(yè)、制藥車間、半導(dǎo)體、光學(xué)或精密機械加工、塑膠、噴漆、醫(yī)院、環(huán)保、檢驗所等生產(chǎn)企業(yè)和科研部門。

儀器原理 粒子計數(shù)器是一種利用光的散射原理進行塵粒計數(shù)的儀器。光散射和微粒大小、光波波長、微粒折射率及微粒對光的吸收特性等因素有關(guān)。但是就散射光強度和微粒大小而言，有一個基本規(guī)律，就是微粒散射光的強度隨微粒的表面積增加而增大。這樣一定流量的含塵氣體通過一束強光，使粒子發(fā)射出散射光，經(jīng)過聚光透鏡投射到光電倍增管上，將光脈沖變?yōu)殡娒}沖，由脈沖數(shù)求得顆粒數(shù)。根據(jù)粒子散射光的強度與粒徑的函數(shù)關(guān)系得出粒子直徑。這樣只要測定散射光的強度就可推知微粒的大小，就是光散射式粒子計數(shù)器的基本原理。

儀器分類 1、按測試原理：光散射法測試（白光、激光）、顯微鏡法測試、稱重法測試、DMA法測試（粒徑分析儀）、慣性法測試、擴散法測試、凝聚核法測試(CNC)等。 2、按流量：小流量 0.1cfm(2.83L/min)大流量 1cfm(28.3L/min) 3、按形狀、體積大小：手持式、臺式 4、按測試通道：單通道（只測某一種粒子徑）；雙通道（測試某兩種粒子徑）；多通道（測試多種粒子徑）

11、粉末的動力學(xué)性質(zhì)與粉末流動測試儀

粉末流動測試儀，利用專利的粉末均勻化預(yù)處理，通過測量粉末的動力學(xué)性質(zhì)，剪切性質(zhì)和包含壓縮性、透氣性和密度在內(nèi)的粉末整體特性，給出粉末高重復(fù)性的流動性質(zhì)的定量數(shù)據(jù)。除此以外，一些與加工過程有關(guān)的變量，如貯存時間、靜電、結(jié)團、顆粒偏析、顆粒破碎或濕法制粒時的含水量等也都可以由儀器獲得評估，真正實現(xiàn)了粉末在實際應(yīng)用環(huán)境中的定量表征。

儀器簡介

粉末流動測試儀 中文名：粉末流動測試儀 外文名：Powder flow tester 粉末流動測試儀，用于測量粉末的流動性質(zhì)，剪切性質(zhì)和包含壓縮性、透氣性和密度在內(nèi)的粉末整體特性。因為粉末在不同加工處理過程和實際應(yīng)用中所處的不同環(huán)境，所以，該儀器能夠?qū)崿F(xiàn)在實際測量粉末時模擬這些不同的環(huán)境，并表征粉末針對不同特定環(huán)境的反應(yīng)。粉末流動測試儀已經(jīng)橫跨英國、歐陸、美國、日本等世界各地，廣泛的被采用在制藥、化學(xué)、食品、化妝品、墨粉、塑料、陶瓷、金屬、粉末涂料等工業(yè)領(lǐng)域。應(yīng)用范圍從優(yōu)化新配方、提升生產(chǎn)效率到對原料、半成品以及最終產(chǎn)品實現(xiàn)質(zhì)量控管。2011年六月起由大昌華嘉（DKSH）正式引進到包含臺灣、泰國、新加坡、馬來西亞、澳洲等亞洲地區(qū)國家。

測試方法及應(yīng)用 動力學(xué)流動 基本流動性 用來測試如下因素的影響: 流動助劑 濕粒制粒終點 含濕度 顆粒破碎/顆粒偏析 物理性質(zhì) (顆粒尺寸，形狀，表面結(jié)構(gòu)) 靜電

充氣性質(zhì) 用來測試： 內(nèi)聚強度 低應(yīng)力，重力引導(dǎo)流動 定量配料 / 質(zhì)量均勻度 霧化給藥 / 干粉吸入劑 流態(tài)化行為 混料 顆粒偏析可能性

粉末固結(jié) 用于理解以下因素的影響： 運輸 儲存 加工 結(jié)塊

剪切性質(zhì) 剪切盒 無約束屈服強度 流動函數(shù) 內(nèi)聚強度 1ml剪切盒 料斗設(shè)計

壁面摩擦 測量粉末與材料表面間的摩擦-料斗，中型散裝容器，沖頭 壁面摩擦角，用于料斗設(shè)計

粉末整體性質(zhì) 壓縮性 用于研究以下因素引起的密度變化: 運輸 存儲（料斗，小桶） 加工（直接壓片，碾壓，螺旋輸送）

透氣性 適用于如下環(huán)境下的粉末行為： 霧化給藥 / 干粉吸入I 料斗流動 壓片 氣動傳輸

12、分散系界面電性與微電泳儀

微電泳儀可用于測定分散體系顆粒物的固－液界面電性（ζ電位），也可用于測量乳狀液液滴的界面電性，也可用于測定等電點、研究界面反應(yīng)過程的機理。通過測定粉體的Zeta電位，從pH－Zeta電位關(guān)系圖上求出質(zhì)檢報告等電點，是認識粉體表面電性的重要方法，在粉體表面處理中也是重要的手段。與國內(nèi)外其它同類型儀器相比，它具有顯著的優(yōu)越性。可廣泛應(yīng)用于化妝品、選礦、造紙、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、超細材料、環(huán)境保護、海洋化學(xué)等行業(yè)，也是化學(xué)、化工、醫(yī)學(xué)、建材等專業(yè)的重要教學(xué)儀器之一。

儀器簡介

中文名：微電泳儀 功耗：< 150W 電源電壓：220V 50Hz 適用環(huán)境：防震平臺

主要特點 1.可用于測定分散體系顆粒物的固－液界面電性（ζ電位），也可用于測量乳狀液液滴的界面電性，也可用于測定等電點、研究界面反應(yīng)過程的機理。 2.儀器采用新設(shè)計的新型簡便的電泳池，采用12.5px 厚的玻璃杯，電極內(nèi)置在池內(nèi)。測試時樣品用量極少，每次僅 0.5ml，易于清洗，使用方便，經(jīng)濟實用。 3.采用經(jīng)過精心設(shè)計的電極支架，與電泳杯緊密配合，形成一個杯形開放式電泳裝置，電極采用銀、鉑和鈦金屬絲制成，經(jīng)表面處理后工作狀態(tài)穩(wěn)定。 4.制作精良的十字標，置入電泳杯后放在三維平臺上，調(diào)整三維平臺，在計算機屏幕看到清晰的十字圖像，便找到測定位置，沒有靜止層問題。 5.該電泳儀采用半導(dǎo)體發(fā)光近場光學(xué)系統(tǒng)，功率僅幾十微瓦，不會因發(fā)熱而影響測量環(huán)境和測量精度。

技術(shù)參數(shù) 1.適用溫度范圍：室溫到35℃，讀取精度0.1℃ 2.測數(shù)準確度：系統(tǒng)誤差在5%以內(nèi) 3.適用于：0.5~20um的分散體系 4.pH范圍：一般應(yīng)用在下2.0～12.0，亦可在1.6～13.0范圍內(nèi)使用，步長0.1 5.分辨率：4pixel/μm，國產(chǎn)長焦距顯微光學(xué)系統(tǒng)，工作距離7mm 6.杯型開放式電泳裝置，配套特制電極支架