[发明专利]一种油膜厚度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种油膜厚度测量装置及方法，特别涉及稳态及非稳态条件下油膜厚度测量装置及方法，属于润滑油技术领域。

背景技术

润滑油膜厚度的测量对于润滑状态的研究具有重大意义，膜厚测量的方法有多种，其中光干涉法是公认较为准确的方法之一，但目前的研究范围仍局限于稳态研究，对于非稳态载荷方面的润滑特性研究主要是采用数值模拟的方法，这种方法的缺点是只能以理论公式为依据，没有实际润滑实验做验证，模拟结论不具有完全的说服性，而且容易出现误差。

发明内容

为了便于研究非稳态载荷条件下的润滑油膜特性，本发明提供一种可测量非稳态载荷条件或稳态载荷条件下润滑油膜厚度的测量装置备和方法。

一种油膜厚度测量装置，所述装置包括载荷加载机构、旋转动力机构和载荷测量机构，所述载荷加载机构包括电机及设于电机上的加载轮，加载轮下方设有加载板，所述加载板的一端固定于载荷加载机构中的下弹簧片上，另一端为自由端。

本发明所述装置中的加载轮为可以提供非稳态加载力的任何形式的加载轮，其选择可根据需创造的非稳态条件确定，本发明优选加载轮为偏心轮、凸轮，从而实现渐变载荷或突变载荷等非稳态载荷形式。

本发明所述装置使用偏心轮作为加载轮时，偏心轮与加载板间的垂直距离介于偏心轮旋转点距圆周最近端及最远端的距离之间，使得偏心轮在旋转一周时一部分时间接触加载板，一部分时间脱离加载板，构成非稳态环境。

本发明所述偏心轮与加载板接触面需非常光滑，偏心轮优选由直流电机带动，直流电机固定在于载荷加载机构的框架I上。直流电机带动偏心轮转动，偏心轮远离轴心端随转动逐渐与加载板接触并对其向下施加载荷，偏心轮最远端通过加载板后开始逐渐卸载，直至整个偏心轮与加载板脱离，完成一个非稳态载荷周期。

本发明所述装置可以根据所需的非稳态环境选择偏心轮的大小、偏心轮的旋转点、电机转速等参数。非稳态载荷变化范围可以通过调整偏心轮轴心与加载杆的垂直高度来很方便地调节，变载荷时间跨度可以通过调节直流电机转速实现；非稳态载荷曲线可以通过改变偏心轮大小调节。

本发明所述载荷加载机构优选下述机构：

所述载荷加载机构包括框架I、加载把手、弹簧片模块、滚轮、钢球夹具体，

所述弹簧片模块由上弹簧片和下弹簧片组成，上弹簧片和下弹簧片两个侧边通过具有一定厚度的固定块彼此固定连接使上弹簧片和下弹簧片间形成一定空间；上弹簧片与加载把手相连，下弹簧片与压力传感器I相连，所述压力传感器I用于实时测量施加在玻璃盘上的加载力；

所述加载板的一端固定在下弹簧片上，另一端为自由端，加载板上方一定高度处垂直放置加载轮，加载轮连接电机，电机固定在框架I上；

所述压力传感器I下方固定滚轮，滚轮下方设有钢球夹具体，所述钢球夹具体固定于垂直导轨上，且二者固定安装于框架I的后盖板上的水平导轨上；钢球夹具体4一侧安装压力传感器II，所述压力传感器II用于测量钢球夹具体上的钢球与玻璃盘间滑动时产生的摩擦力；

所述钢球夹具体下方设有旋转动力机构，所述旋转动力机构包括用于盛装待测油膜的玻璃盘和旋转台，所述玻璃盘固定于旋转台上；

所述载荷加载机构框架I下方左右两端固定在水平直线导轨上，水平直线导轨固定在载荷测量机构的框架II上。

本发明所述装置采用加载把手与弹簧片模块相结合的方式，弹簧片模块由上、下弹簧片组成，两弹簧片两端分别用两个长条模块固定连接，使两弹簧片间形成空间，上弹簧片与加载把手相连，下弹簧片与压力传感器I相连，使用时，加载把手向下旋转对弹簧片模块施加载荷，弹簧片模块将载荷传递至压力传感器I及钢球。

本发明所述装置中钢球夹具体随载荷的变化上下滑动，随摩擦力的变化与滚轮相对水平移动。钢球夹具体连接可调拉伸弹簧，通过该可调拉伸弹簧钢球夹具体可将自身重力平衡，调节原则是使滚轮与钢球夹具体接触且此时的压力传感器I示数为零。

本发明所述装置优选所述旋转台为可调转速电动旋转台。

本发明所述压力传感器I和II优选与数据采集卡及Labview程序配合使用以实时监测载荷的变化。

本发明所述载荷测量机构优选下述机构：

所述载荷测量机构包括框架II、显微镜、CCD传感器和三维工作台，旋转台正下方放置显微镜，显微镜固定在三维工作台上，显微镜下部连接CCD传感器，所述CCD传感器用于将干涉图像数字化处理显示于计算机上。