[發(fā)明專利]油潤滑條件下雙圓盤摩擦機的膜厚測試方法及裝置

有效

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• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN104990491B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設計）人: 魏超;苑士華;吳闖
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,楊志兵

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及一種膜厚測試方法，具體涉及一種雙圓盤摩擦機的膜厚測試方法及裝置。

背景技術(shù)

摩擦副是機械傳動系統(tǒng)的重要組成部分，摩擦副的摩擦磨損性能對機械傳動系統(tǒng)的性能與可靠性有著重要影響。目前研究工程上的摩擦副摩擦磨損性能一般需要借助摩擦磨損試驗機。國內(nèi)摩擦學研究中廣泛使用的試驗機有雙圓盤式摩擦磨損試驗機、四球式摩擦磨損試驗機、往復式摩擦磨損試驗機、球盤式摩擦磨損試驗機、銷盤式摩擦磨損試驗機等。其中，雙圓盤摩擦機能夠很好的模擬齒輪、滾動軸承以及摩擦牽引傳動裝置等高副接觸潤滑的實際工況，因此由它獲得的實驗數(shù)據(jù)對于上述機械零部件的設計具有無法替代的直接指導作用。更由于它可以對油品輕易地施加GPa級的壓力，因而在潤滑油高壓流變性能的研究領(lǐng)域很受一些學者的推崇。其工作原理為：當雙圓盤相對滾動時，雙圓盤之間會形成一定的油膜厚度，此時對雙圓盤施加徑向載荷從而可以獲得高壓狀態(tài)的油膜，通過控制雙圓盤的轉(zhuǎn)速使其有一定的轉(zhuǎn)速差來實現(xiàn)潤滑油膜的剪切流動。另外，通過改變雙圓盤摩擦機的工作轉(zhuǎn)速、載荷、潤滑介質(zhì)及溫度等試驗條件，還可進行工況等參數(shù)對潤滑介質(zhì)流變性能、拖動性能的影響研究。

油膜厚度對潤滑介質(zhì)的流變性能、拖動性能以及潤滑效果分析有著重要意義。目前對油膜厚度的測試方法主要有電阻法、電容法、光干涉法等。其中電阻法具有電路簡單，設備價格低廉的特點，適用于定性分析膜，但由于電阻法存在油膜電阻隨油膜厚度變化不明顯的問題，尚無法定量測量油膜的具體值；電容法雖能準確測試全膜彈流潤滑狀態(tài)下兩接觸表面之間的膜厚，但在混合潤滑狀態(tài)下該法失去功效；光干涉法適用于多種潤滑狀態(tài)，測量精度高，但它要求接觸件中必須有透光材料，且測試設備復雜而昂貴。而針對雙圓盤摩擦磨損試驗機，由于雙圓盤均處于運動狀態(tài)，目前尚沒有雙圓盤之間油膜厚度的測試方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種油潤滑條件下雙圓盤摩擦機的膜厚測試方法及裝置，能夠定量測出雙圓盤之間油膜厚度的具體值。

油潤滑條件下雙圓盤摩擦機的膜厚測試方法為：令雙圓盤摩擦機中的兩個圓盤分別為上圓盤和下圓盤：

步驟一，在無油狀態(tài)下，使雙圓盤摩擦機中的兩個圓盤在0-100r/min范圍內(nèi)低速旋轉(zhuǎn)，并對下圓盤施加設定工況要求的徑向載荷；通過電渦流位移傳感器分別采集此時上圓盤表面在油膜厚度方向上的位移變化量H₁₀和下圓盤表面在油膜厚度方向上的位移變化量H₂₀；

步驟二，在有油潤滑狀態(tài)下，根據(jù)設定的工況要求對兩個圓盤施加相應的載荷及轉(zhuǎn)速，通過電渦流位移傳感器分別采集此時上圓盤表面在油膜厚度方向上的位移變化量H₁₁和下圓盤表面在油膜厚度方向上的位移變化量H₂₁；

則雙圓盤摩擦機中兩個圓盤之間的油膜厚度為：h＝(H₂₁-H₂₀)-(H₁₁-H₁₀)。

油潤滑條件下雙圓盤摩擦機的膜厚測試裝置為：所述雙圓盤摩擦機包括：上圓盤、下圓盤、用于驅(qū)動上圓盤對下圓盤施加徑向載荷的絲杠電機及絲杠、用于驅(qū)動上圓盤轉(zhuǎn)動的電機A、用于驅(qū)動下圓盤轉(zhuǎn)動的電機B。在所述雙圓盤摩擦機上安裝膜厚測試單元；所述膜厚測試單元包括：電渦流位移傳感器A、傳感器支架和電渦流位移傳感器B；所述傳感器支架支撐在所述電機A的殼體上，所述電渦流位移傳感器A和電渦流位移傳感器B安裝在傳感器支架上，使所述電渦流位移傳感器A的探頭與上圓盤外圓周面的頂部相對不接觸；所述電渦流位移傳感器B的探頭與下圓盤外圓周面的頂部相對不接觸。

所述電渦流位移傳感器A用于分別測量所述雙圓盤摩擦機在低速無油工作時和正常噴油潤滑工作時上圓盤表面在油膜厚度方向上的位移變化量；

所述電渦流位移傳感器B用于分別測量所述雙圓盤摩擦機在低速無油工作時和正常噴油潤滑工作時下圓盤表面在油膜厚度方向上的位移變化量。

有益效果：

(1)該膜厚測試裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，直接在傳統(tǒng)的雙圓盤摩擦磨損試驗機上增加電渦流位移傳感器與支架便可使其具備定量測試油膜厚度的功能。

(2)電渦流位移傳感器探頭直接測量雙圓盤表面位移變化量，避免了雙圓盤工作時轉(zhuǎn)軸的振動及變形造成的油膜厚度測量誤差，測量精度高、靈敏度高、動態(tài)響應好、安裝方便且不受油污等介質(zhì)影響。

附圖說明

圖1為配置有膜厚測試單元的雙圓盤摩擦機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為位移傳感器支架的結(jié)構(gòu)示意圖；