[發明專利]一種滾動軸承往復自旋實驗機

在審

• 申請號: 202211307640.8
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115615859A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 柏宗意;栗心明;韓一鳴
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/06;G01N3/02;G01M13/04
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

本發明屬于接觸潤滑磨損技術領域，具體涉及一種滾動軸承往復自旋實驗機，通過玻璃盤驅動機構、支撐與調節機構、加載機構和鋼球驅動機構驅動玻璃盤和大鋼球，使二者接觸并做相對運動，通過程序使鋼球進行不同速度的單向自旋或往復自旋運動，在往復自旋過程中，設置鋼球旋轉的最大速度和達到最大速度時的加速時間，通過光學采集機構采集接觸區的油膜圖像并傳輸至外接的計算機，實時觀測相對運動，儲存鋼球與玻璃盤形成的彈性流體動力潤滑油膜的厚度和形貌，以研究鋼球與玻璃盤之間的磨損情況；其結構簡單、實用性強、工作可靠，為研究滾動軸承往復自旋運動的接觸的潤滑或磨損問題提供了可靠的基礎。

技術領域：

本發明屬于接觸潤滑磨損技術領域，具體設計一種滾動軸承往復自旋實驗機，便于可靠的研究滾動軸承往復自旋運動接觸的潤滑或磨損問題。

背景技術：

滾動軸承是使用最廣泛的基礎零部件之一，作為基礎精密機械元件，廣泛應用于航空領域與軍工裝備等高技術領域，使用前需要進行真實工況下的性能分析，以評定其磨損、壽命和可靠性等相關技術指標。了解接觸副內的摩擦、磨損和潤滑狀態，對于滾動軸承部件的摩擦學設計、表面處理和潤滑油品的開發具有重要意義。目前，針對滾動軸承往復自旋運動的潤滑分析，研究成果較少，彈流潤滑研究多集中在兩固體表面相對滾動和滑動的工況，然而在工程中還存在自旋運動關系，比如說，機床高速主軸采用角接觸球軸承作為支撐，軸承內鋼球滾動的同時，鋼球和套圈的接觸部位發生自旋運動。滾動軸承在使用過程中，部分軸承磨損是鋼球自旋運動產生自旋力矩導致的，基于此，對自旋狀態下的彈流潤滑研究具有重要意義。隨著人們對摩擦學的深入研究，摩擦學理論與應用已從宏觀轉向微觀，研究人員更傾向于定量理解摩擦特征的動態演化過程，這就需要在摩擦學測量過程同時提取摩擦、磨損與潤滑信息，實時建立三者之間的內在聯系，但是，現有技術中的設備主要集中在測量摩擦力和磨損，而缺少膜厚的測量。常見的滾動軸承試驗機通常考慮運動為一維的旋轉運動，不能觀測到滾動軸承往復自旋運行時的潤滑油膜厚度等狀態，缺乏運動學參數與供脂條件等對點接觸往復自旋膜厚分布的影響研究，不能完全滿足滾動軸承性能評價與真實油膜預測的需求。例如，中國專利201620136612.8公開的一種油浸式滾動軸承壽命強化試驗機，用于檢測四套試驗軸承的疲勞壽命，包括：機架、攪拌補油裝置、試驗頭部件、振動傳感器、溫度傳感器、傳動系統、加載系統、信號放大器和計算機監控系統；其中，所述攪拌補油裝置、試驗頭部件、傳動系統和加載系統均固定在機架上；傳動系統與試驗頭部件相連；加載系統位于試驗軸承的側面，對試驗軸承加載徑向載荷和軸向載荷；振動傳感器和溫度傳感器安裝在試驗頭部件上，通過信號放大器與計算機監控系統相連；中國專利201920600092.5公開的一種滾動軸承摩擦力矩試驗機，包括：機架、液體動靜壓主軸、加載砝碼、傳感器調整裝置、試驗軸承、供油系統和計算機監控系統；其中，所述液體動靜壓主軸、傳感器調整裝置、和供油系統均固定在機架上，液體動靜壓主軸的前端通過芯軸安裝試驗軸承，后端通過多楔帶由伺服電機帶動，供油系統對液體動靜壓主軸供油，傳感器調整裝置安裝在液體動靜壓主軸的左側；中國專利202021337680.3公開的一種滾動軸承旋轉力矩檢測裝置，包括機座和砝碼，所述機座上安裝驅動電機和液體動靜壓主軸，所述液體動靜壓主軸一端連接所述驅動電機輸出軸，所述液體動靜壓主軸另一端連接試驗軸，所述試驗軸頂端設置軸承定位結構，所述液體動靜壓主軸側面設有測量組件，所述試驗軸上端開有軸承內圈定位圓周，所述軸承定位結構包括壓緊端蓋，所述壓緊端蓋通過螺釘安裝于所述試驗軸頂端，所述砝碼中從上至下貫穿觀察散熱孔及外圈安裝孔，所述砝碼下部外周徑向安裝螺釘，所述測量組件包括磁性表座，所述磁性表座表桿上安裝傳感器座，拉力傳感器固定于所述傳感器座，測頭的一側連接所述拉力傳感器，另一側安裝測試繩，所述機座中開有傳動槽，所述機座底部安裝所述驅動電機，所述驅動電機輸出軸位于所述傳動槽中，所述機座上面豎直安裝所述液體動靜壓主軸，所述液體動靜壓主軸一端位于所述傳動槽中，并通過傳動帶與驅動電機輸出軸連接。中國專利202210579386.0公開的一種滾動軸承擺動試驗裝置，包括：傳動部件、試驗臺板、試驗頭座和試驗頭；所述傳動部件和試驗頭座安裝在試驗臺板上；試驗頭安裝在試驗頭座的腔體內；試驗頭通過傳動軸與傳動部件聯接，使得試驗軸承按照試驗條件擺動；試驗頭座上具有軸向油缸和徑向油缸，用于提供試驗載荷；傳動部件上具有監控零部件，和計算機通信連接，用于實時監控試驗軸承的擺動角度；試驗頭上具有監測零部件，和計算機通信連接，用于實時監控試驗軸承的振動和溫度。因此，基于以往實驗機的不足研發設計一種滾動軸承往復自旋實驗機，可以有效準確地模擬滾動軸承往復自旋運動的實際工況，準確的進行潤滑和磨損實驗，實時觀測真實油膜狀態。