[發明專利]改變點接觸接觸副速度方向的油膜測量裝置與實驗方法

有效

• 申請號: 201710458895.7
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107271645B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 張建軍;倪琪博;李超;郭峰;栗心明
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N33/30
• 分類號: G01N33/30
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 沙莎;袁紅紅

本發明屬于高副接觸流體潤滑油膜的實驗測量技術領域，公開了一種改變點接觸接觸副速度方向的油膜測量裝置與實驗方法，包括機架、設置于機架上的平移臺、鋼球回轉單元、顯微干涉測量單元、主軸回轉單元和加載單元。本技術方案實驗裝置結構簡單合理，能在實際測量條件下準確地得到預先設定的速度方向的夾角，模擬速度不同向的彈流潤滑油膜形狀。

技術領域

本發明屬于高副接觸流體潤滑油膜的實驗測量技術領域，具體涉及改變點接觸接觸副速度方向的油膜測量裝置與實驗方法。

背景技術

機械工業領域，對潤滑的研究是極有價值，這對于提高接觸副壽命，減小成本方面有著積極作用。現有的點接觸油膜測量方法有光干涉法、電容法、激光法等，因此所采取的測量方法不同，實驗裝置也各不一樣，例如電容法一般采取雙盤實驗裝置，光干涉法經常用于經典球盤實驗裝置。雙盤實驗裝置能實現多角度點接觸油膜測量，但是其結構復雜，而且對鋼盤的加工工藝要求嚴苛，相較于雙盤實驗裝置，經典球盤實驗裝置在成本和加工上占有獨特優勢，但是球、盤接觸點的速度方向只能在同一直線上，并不能實現多角度的油膜測量。

發明內容

本發明為克服現有技術的不足，采用下述技術方案予以實現：

改變點接觸接觸副速度方向的油膜測量裝置，包括機架、設置于機架上的平移臺、鋼球回轉單元、顯微干涉測量單元、主軸回轉單元和加載單元，機架用于支撐和固定各部件；主軸回轉單元，用于固定和調節透明光學玻璃盤的跳動，同時使其轉動，其中在玻璃盤上下表面均用彈性元件作為緩沖裝置；鋼球回轉單元，用于固定和調節電機位置，其中鋼球和電機通過彈性聯軸器連接；顯微干涉測量單元，設置于透明圓盤上方用于觀察和采集接觸區內油膜；加載單元，用于鋼球對玻璃盤施加載荷。

鋼球回轉單元包括圓弧導軌、膜片聯軸器、伺服電機、剎車柄、剎車座、球托主體、四維體和鋼球。圓弧導軌通過4個定位螺釘固定在平移臺上，剎車座可在圓弧導軌上進行滑動。電機座的底板通過4個定位螺釘固定在剎車座上，伺服電機也通過在電機座前面板上的4個螺紋孔定位。伺服電機的輸出軸與球桿通過膜片聯軸器連接，中心打孔的鋼球通過螺釘固定在球桿上，鋼球與四椎體保持四點接觸。

平移臺包括手輪、絲杠、加載支架螺紋孔和直線導軌。兩條平行的直線導軌和螺紋驅動座通過定位螺釘固定在機架上，另一個螺紋驅動座固定在平移臺上，絲杠螺紋桿則連接這兩個螺紋驅動座，手輪通過定位銷固定在絲桿螺紋桿上。

顯微干涉測量單元包括調焦支架、廣源入射口、顯微鏡、連接塊、X向位移臺和Y向位移臺。該單元通過U型連接板連接平移臺和顯微干涉測量單元各組件，X、Y向平移臺固定在U型連接板上，平移臺上方固定連接塊和連接柱，調焦支架通過緊定螺釘固定在連接柱上，顯微鏡也是通過緊定螺釘固定在調焦支架的鏡孔處。

主軸回轉單元包括玻璃盤、玻璃盤壓套和減速器。減速機通過4個定位螺釘固定在連接環上，連接環與機架固定，減速機的輸出軸與主軸通過膜片聯軸器連接。玻璃盤放置在主軸的圓形托板之上，通過玻璃盤壓套固定玻璃盤。

加載單元包括銷軸、球托連接套、加載轉動軸承和加載板。銷軸與加載轉動軸承配合，加載板通過螺釘固定在銷軸的平面上。球托連接套通過下方的6個定位螺釘與球托主體固定。

球托與加載支座靠軸承配合，軸承內圈固定，外圈轉動相應地球托也隨之轉動，當轉到預定角度通過六個緊定螺釘壓住加載支座從而固定球托。與經典球盤實驗裝置相比，球托能隨驅動鋼球的伺服電機主軸線的改變而轉動，保證鋼球與四錐體保持四點接觸。

改變點接觸接觸副速度方向的實驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)調節電機座

空載情況下，伺服電機依靠指針在圓弧導軌上旋轉預定角度，拉下剎車柄固定電機位置；

(2)調節球托