[發(fā)明專利]摩擦測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310449208.7
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103528945A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁鶴;郭丹;張晨輝;趙仲愷;馮巨震;劉卉;雒建斌;雷源忠
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種摩擦測量裝置，尤其涉及一種高速條件下的摩擦測量裝置。

背景技術(shù)

隨著航天、航空、航海、高鐵裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，裝備制造向高精度、高速度、高效率方向發(fā)展，相應的裝備需要在高速、高溫等苛刻條件下運行。高速鐵路車輛主軸軸承線速度約為40m/s；航空發(fā)動機軸承最大線速度約為180m/s；電主軸最高轉(zhuǎn)速可達20萬轉(zhuǎn)/分，超高速磨削可達300m/s。高速、超高速條件下的潤滑摩擦狀態(tài)對提高軸承壽命，提高加工效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

高速下巨大的離心力和熱效應造成接觸動載荷大，接觸應力大，溫升高。直接影響到接觸區(qū)壓力分布和溫度分布，造成潤滑油性質(zhì)和流變性質(zhì)改變，潤滑油不再是剪切力隨剪切應變線性變化的簡單牛頓流體，而表現(xiàn)出復雜的非牛頓性，從而影響到成膜和承載。溫升過高時甚至會發(fā)生潤滑劑變質(zhì)失效，摩擦副直接接觸而粘著失效。高速裝備的設(shè)計迫切需要提供這種裝備的軸承等摩擦副的摩擦力、摩擦系數(shù)、膜厚、潤滑劑等重要參數(shù)。

至今為止，國內(nèi)外文獻資料中尚不能查獲高速運行條件下裝備摩擦副的摩擦力、摩擦系數(shù)、潤滑劑等重要數(shù)據(jù)參數(shù)；國內(nèi)外現(xiàn)有的摩擦性能測試儀器，包括技術(shù)發(fā)明專利中也未發(fā)現(xiàn)能獲取上述數(shù)據(jù)參數(shù)的測試儀器，因此，研制高速、超高速條件下摩擦潤滑性能的測試儀器非常必要。

另外，現(xiàn)有技術(shù)中的摩擦力測試裝置和測量方法，由于其自身一些系統(tǒng)性誤差和原理性誤差的存在，導致其測量的精度較低，因此在一些精密測量中的應用也受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種摩擦測量裝置，該摩擦測量裝置不僅能夠測試在高速（大于等于100m/s）中載工況下的摩擦潤滑性能，且具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點。

一種摩擦測量裝置，其包括：一盤驅(qū)動系統(tǒng)，通過一盤軸驅(qū)動一盤旋轉(zhuǎn)；一球驅(qū)動系統(tǒng)，通過一球軸驅(qū)動一球旋轉(zhuǎn)；一位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)所述盤與球之間的相對位置；一角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)所述盤軸與球軸之間的角度；一加載系統(tǒng)，用于在所述盤與球之間提供加載力；一潤滑系統(tǒng)，用于在所述盤與球之間提供潤滑油；以及一測試系統(tǒng)，通過一拉壓傳感器測量所述盤與球之間的摩擦力。

所述盤驅(qū)動系統(tǒng)進一步包括一盤電主軸，所述盤電主軸、盤軸和盤之間均固定連接；所述球驅(qū)動系統(tǒng)進一步包括一球電主軸，所述球電主軸、球軸和球之間均固定連接。

所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一升降臺和一水平導軌；所述升降臺用于調(diào)節(jié)所述盤的上下位移，所述水平導軌固定設(shè)置于所述升降臺的臺面上，用于調(diào)節(jié)所述盤的水平位移。所述角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一蝸桿和一摩擦輪；所述蝸桿用于調(diào)節(jié)所述球的旋轉(zhuǎn)角度，所述摩擦輪用于固定所述球的位置。

所述加載系統(tǒng)包括一加載彈簧和一測力傳感器；所述加載彈簧滑動設(shè)置于所述水平導軌上，用于在所述盤與球之間提供加載力；所述測力傳感器與所述加載彈簧相對設(shè)置、且固定設(shè)置于所述盤驅(qū)動系統(tǒng)上，用于測量所述加載彈簧提供的加載力；所述加載力的方向與所述水平導軌的延伸方向一致，與所述摩擦力的方向垂直。

所述測試系統(tǒng)進一步包括一氣浮導軌、至少一氣浮導軌滑塊以及至少一卡塊支架；所述氣浮導軌滑塊滑動設(shè)置于所述氣浮導軌上；所述卡塊支架固定架設(shè)于所述氣浮導軌上；所述拉壓傳感器固定連接在所述卡塊支架上，用于測量作用在該拉壓傳感器上的一水平方向上的壓力，所述壓力的方向與所述摩擦力的方向一致或相反。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的摩擦測量裝置，可在接觸赫茲應力1GPa，卷吸速度超過100m/s條件下測量所述裝置中摩擦副的摩擦力；可通過調(diào)整所述盤與球之間的相對位置以降低摩擦力測量時的原理性誤差；可通過所述電主軸與所述球、盤固定連接的方式、以及采用氣浮導軌的方式降低摩擦力測量時的系統(tǒng)誤差。本發(fā)明提供的摩擦測量裝置，能夠評價潤滑材料在高速和高溫的苛刻條件下的潤滑特性和摩擦磨損性能，為高速裝備的軸承等摩擦副的設(shè)計提供摩擦潤滑參數(shù)和技術(shù)依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的摩擦測量裝置的正視圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供的摩擦測量裝置的側(cè)視圖。

圖3為本發(fā)明實施例提供的摩擦測量裝置中的球軸與盤軸的夾角示意圖。

主要元件符號說明