[發明專利]測量球面與球面接觸下潤滑液膜厚度的實驗裝置

有效

• 申請號: 201210502539.8
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102997855A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張洪玉;雒建斌;郭丹;張韶華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及一種測量潤滑液膜厚度的實驗裝置，尤其涉及一種測量球面與球面接觸下潤滑液膜厚度的實驗裝置。

背景技術

在機械工程中涉及到表面與表面接觸的地方，除了常見的平面與平面、平面與球面接觸的形式外，還有很多球面與球面接觸的情況。另外，在人工髖關節系統中，也存在關節球頭與人工髖臼這對典型的球面與球面接觸的形式。兩接觸副中潤滑液膜的厚度是影響其摩擦磨損性能的一個重要因素，直接影響著摩擦副材料的使用壽命，因此，對潤滑液膜的厚度測量具有十分重要的意義。

以人工髖關節置換為例，目前世界范圍內每年有大批患者接受該手術治療（比例約為1/1000），且這一數字在呈逐年遞增趨勢。在我國，隨著人們對生活質量需求的不斷提升，越來越多的髖關節病患者選擇人工髖關節置換。在人工髖關節置換系統中，關節球頭與人工髖臼摩擦磨損所產生的磨損微粒造成的“骨溶解”病使得患者在15年左右需進行二次手術。為此，研究人員開發了各種實驗設備，對關節球頭與人工髖臼之間的摩擦磨損進行測試，但卻未有用于獲得此球面與球面接觸副下潤滑液膜的厚度的實驗設備。目前，對潤滑液膜厚度的測量多局限于平面與平面接觸以及平面與球面接觸的情況。例如，公告號為CN101709953B的中國發明專利公開了一種潤滑劑膜厚測量儀，用于測量加載球與盤片之間的潤滑液膜厚度。然而，這種測量平面與球面之間潤滑液膜厚度的儀器無法對球面與球面接觸的情況進行測量。

發明內容

有鑒于此，開發一種用于球面與球面接觸下潤滑液膜厚度測試的實驗裝置非常必要。

一種測量球面與球面接觸下潤滑液膜厚度的實驗裝置，包括支撐系統、加載系統、承載系統及光學測量系統，該支撐系統包括一工作臺面，該加載系統及該承載系統固定于該工作臺面，該加載系統包括擺動機構、加載機構及加載球，該加載機構連接于該擺動機構和該加載球之間，該擺動機構用于使該加載機構產生以加載球球心為圓心且在同一平面上的擺動，該加載機構的擺動使所述加載球轉動，并且該加載機構通過該加載球對該承載系統施加過加載球球心的恒定的載荷，該承載系統包括承載盤，該承載盤具有凹球面，該凹球面用于承載該加載球且該承載盤在加載球轉動時固定設置。

本發明的有益效果為：潤滑液膜的厚度是影響摩擦副摩擦磨損性能的一個非常重要的因素，其直接影響著摩擦副材料的使用壽命，針對以往的潤滑液膜厚度測量多局限于平面與平面接觸以及平面與球面接觸這一難題，本發明提供的實驗裝置通過加載系統實現了加載球在繞自身球心轉動的過程中對固定的承載盤進行加載，滿足球面與球面接觸下潤滑液膜厚度測試的需求，可對球面與球面接觸下納米級潤滑液膜的厚度進行測量。

附圖說明

圖1為本發明實施例實驗裝置的正視示意圖。

圖2為本發明實施例實驗裝置的左視示意圖。

圖3為本發明實施例實驗裝置的加載系統的正視示意圖。

圖4為本發明實施例實驗裝置的加載系統的局部剖視示意圖。

圖5為本發明實施例實驗裝置的承載系統的局部剖視示意圖。

圖6為本發明實施例實驗裝置的整體結構示意圖。

主要元件符號說明