[发明专利]改变点接触接触副速度方向的油膜测量装置与实验方法

说明书

本发明属于高副接触流体润滑油膜的实验测量技术领域，公开了一种改变点接触接触副速度方向的油膜测量装置与实验方法，包括机架、设置于机架上的平移台、钢球回转单元、显微干涉测量单元、主轴回转单元和加载单元。本技术方案实验装置结构简单合理，能在实际测量条件下准确地得到预先设定的速度方向的夹角，模拟速度不同向的弹流润滑油膜形状。

技术领域

本发明属于高副接触流体润滑油膜的实验测量技术领域，具体涉及改变点接触接触副速度方向的油膜测量装置与实验方法。

背景技术

机械工业领域，对润滑的研究是极有价值，这对于提高接触副寿命，减小成本方面有着积极作用。现有的点接触油膜测量方法有光干涉法、电容法、激光法等，因此所采取的测量方法不同，实验装置也各不一样，例如电容法一般采取双盘实验装置，光干涉法经常用于经典球盘实验装置。双盘实验装置能实现多角度点接触油膜测量，但是其结构复杂，而且对钢盘的加工工艺要求严苛，相较于双盘实验装置，经典球盘实验装置在成本和加工上占有独特优势，但是球、盘接触点的速度方向只能在同一直线上，并不能实现多角度的油膜测量。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，采用下述技术方案予以实现：

改变点接触接触副速度方向的油膜测量装置，包括机架、设置于机架上的平移台、钢球回转单元、显微干涉测量单元、主轴回转单元和加载单元，机架用于支撑和固定各部件；主轴回转单元，用于固定和调节透明光学玻璃盘的跳动，同时使其转动，其中在玻璃盘上下表面均用弹性元件作为缓冲装置；钢球回转单元，用于固定和调节电机位置，其中钢球和电机通过弹性联轴器连接；显微干涉测量单元，设置于透明圆盘上方用于观察和采集接触区内油膜；加载单元，用于钢球对玻璃盘施加载荷。

钢球回转单元包括圆弧导轨、膜片联轴器、伺服电机、刹车柄、刹车座、球托主体、四维体和钢球。圆弧导轨通过4个定位螺钉固定在平移台上，刹车座可在圆弧导轨上进行滑动。电机座的底板通过4个定位螺钉固定在刹车座上，伺服电机也通过在电机座前面板上的4个螺纹孔定位。伺服电机的输出轴与球杆通过膜片联轴器连接，中心打孔的钢球通过螺钉固定在球杆上，钢球与四椎体保持四点接触。

平移台包括手轮、丝杠、加载支架螺纹孔和直线导轨。两条平行的直线导轨和螺纹驱动座通过定位螺钉固定在机架上，另一个螺纹驱动座固定在平移台上，丝杠螺纹杆则连接这两个螺纹驱动座，手轮通过定位销固定在丝杆螺纹杆上。

显微干涉测量单元包括调焦支架、广源入射口、显微镜、连接块、X向位移台和Y向位移台。该单元通过U型连接板连接平移台和显微干涉测量单元各组件，X、Y向平移台固定在U型连接板上，平移台上方固定连接块和连接柱，调焦支架通过紧定螺钉固定在连接柱上，显微镜也是通过紧定螺钉固定在调焦支架的镜孔处。

主轴回转单元包括玻璃盘、玻璃盘压套和减速器。减速机通过4个定位螺钉固定在连接环上，连接环与机架固定，减速机的输出轴与主轴通过膜片联轴器连接。玻璃盘放置在主轴的圆形托板之上，通过玻璃盘压套固定玻璃盘。

加载单元包括销轴、球托连接套、加载转动轴承和加载板。销轴与加载转动轴承配合，加载板通过螺钉固定在销轴的平面上。球托连接套通过下方的6个定位螺钉与球托主体固定。

球托与加载支座靠轴承配合，轴承内圈固定，外圈转动相应地球托也随之转动，当转到预定角度通过六个紧定螺钉压住加载支座从而固定球托。与经典球盘实验装置相比，球托能随驱动钢球的伺服电机主轴线的改变而转动，保证钢球与四锥体保持四点接触。

改变点接触接触副速度方向的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)调节电机座

空载情况下，伺服电机依靠指针在圆弧导轨上旋转预定角度，拉下刹车柄固定电机位置；

(2)调节球托