[發明專利]一種油膜厚度測量裝置

無效

• 申請號: 201310109257.6
• 申請日: 2013-03-30
• 公開（公告）號: CN103234466A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 嚴志軍;于濤;徐久軍;劉德良;朱新河;程東
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

技術領域

本發明涉及一種油膜厚度測量裝置及方法，特別涉及穩態及非穩態條件下油膜厚度測量裝置及方法，屬于潤滑油技術領域。

背景技術

潤滑油膜厚度的測量對于潤滑狀態的研究具有重大意義，膜厚測量的方法有多種，其中光干涉法是公認較為準確的方法之一，但目前的研究范圍仍局限于穩態研究，對于非穩態載荷方面的潤滑特性研究主要是采用數值模擬的方法，這種方法的缺點是只能以理論公式為依據，沒有實際潤滑實驗做驗證，模擬結論不具有完全的說服性，而且容易出現誤差。

發明內容

為了便于研究非穩態載荷條件下的潤滑油膜特性，本發明提供一種可測量非穩態載荷條件或穩態載荷條件下潤滑油膜厚度的測量裝置備和方法。

一種油膜厚度測量裝置，所述裝置包括載荷加載機構、旋轉動力機構和載荷測量機構，所述載荷加載機構包括電機及設于電機上的加載輪，加載輪下方設有加載板，所述加載板的一端固定于載荷加載機構中的下彈簧片上，另一端為自由端。

本發明所述裝置中的加載輪為可以提供非穩態加載力的任何形式的加載輪，其選擇可根據需創造的非穩態條件確定，本發明優選加載輪為偏心輪、凸輪，從而實現漸變載荷或突變載荷等非穩態載荷形式。

本發明所述裝置使用偏心輪作為加載輪時，偏心輪與加載板間的垂直距離介于偏心輪旋轉點距圓周最近端及最遠端的距離之間，使得偏心輪在旋轉一周時一部分時間接觸加載板，一部分時間脫離加載板，構成非穩態環境。

本發明所述偏心輪與加載板接觸面需非常光滑，偏心輪優選由直流電機帶動，直流電機固定在于載荷加載機構的框架I上。直流電機帶動偏心輪轉動，偏心輪遠離軸心端隨轉動逐漸與加載板接觸并對其向下施加載荷，偏心輪最遠端通過加載板后開始逐漸卸載，直至整個偏心輪與加載板脫離，完成一個非穩態載荷周期。

本發明所述裝置可以根據所需的非穩態環境選擇偏心輪的大小、偏心輪的旋轉點、電機轉速等參數。非穩態載荷變化范圍可以通過調整偏心輪軸心與加載桿的垂直高度來很方便地調節，變載荷時間跨度可以通過調節直流電機轉速實現；非穩態載荷曲線可以通過改變偏心輪大小調節。

本發明所述載荷加載機構優選下述機構：

所述載荷加載機構包括框架I、加載把手、彈簧片模塊、滾輪、鋼球夾具體，

所述彈簧片模塊由上彈簧片和下彈簧片組成，上彈簧片和下彈簧片兩個側邊通過具有一定厚度的固定塊彼此固定連接使上彈簧片和下彈簧片間形成一定空間；上彈簧片與加載把手相連，下彈簧片與壓力傳感器I相連，所述壓力傳感器I用于實時測量施加在玻璃盤上的加載力；

所述加載板的一端固定在下彈簧片上，另一端為自由端，加載板上方一定高度處垂直放置加載輪，加載輪連接電機，電機固定在框架I上；

所述壓力傳感器I下方固定滾輪，滾輪下方設有鋼球夾具體，所述鋼球夾具體固定于垂直導軌上，且二者固定安裝于框架I的后蓋板上的水平導軌上；鋼球夾具體4一側安裝壓力傳感器II，所述壓力傳感器II用于測量鋼球夾具體上的鋼球與玻璃盤間滑動時產生的摩擦力；

所述鋼球夾具體下方設有旋轉動力機構，所述旋轉動力機構包括用于盛裝待測油膜的玻璃盤和旋轉臺，所述玻璃盤固定于旋轉臺上；

所述載荷加載機構框架I下方左右兩端固定在水平直線導軌上，水平直線導軌固定在載荷測量機構的框架II上。

本發明所述裝置采用加載把手與彈簧片模塊相結合的方式，彈簧片模塊由上、下彈簧片組成，兩彈簧片兩端分別用兩個長條模塊固定連接，使兩彈簧片間形成空間，上彈簧片與加載把手相連，下彈簧片與壓力傳感器I相連，使用時，加載把手向下旋轉對彈簧片模塊施加載荷，彈簧片模塊將載荷傳遞至壓力傳感器I及鋼球。

本發明所述裝置中鋼球夾具體隨載荷的變化上下滑動，隨摩擦力的變化與滾輪相對水平移動。鋼球夾具體連接可調拉伸彈簧，通過該可調拉伸彈簧鋼球夾具體可將自身重力平衡，調節原則是使滾輪與鋼球夾具體接觸且此時的壓力傳感器I示數為零。

本發明所述裝置優選所述旋轉臺為可調轉速電動旋轉臺。

本發明所述壓力傳感器I和II優選與數據采集卡及Labview程序配合使用以實時監測載荷的變化。

本發明所述載荷測量機構優選下述機構：

所述載荷測量機構包括框架II、顯微鏡、CCD傳感器和三維工作臺，旋轉臺正下方放置顯微鏡，顯微鏡固定在三維工作臺上，顯微鏡下部連接CCD傳感器，所述CCD傳感器用于將干涉圖像數字化處理顯示于計算機上。