[发明专利]一种球-三斜面接触纯滑动工况摩擦磨损与润滑油膜测量装置

权利要求书

1.一种球-三斜面接触纯滑动工况摩擦磨损与润滑油膜测量装置，其特征在于主体结构包括测试头单元、钢球回转驱动单元、测试头加载升降单元、润滑油膜测量单元、摩擦力测量单元和支撑单元六个功能部分，钢球回转驱动单元、测试头加载升降单元、润滑油膜测量单元、摩擦力测量单元分别安装在支撑单元的操作台上，测试头单元内的钢球与回转驱动单元连接，回转驱动单元驱动钢球旋转，实现不同速度的调节；测试头单元的下端与测试头加载升降单元连接，测试头加载升降单元实现测试头单元内测试头的加载与升降；润滑油膜测量单元用于测量测试头单元内钢球与玻璃块构成的接触副内的润滑油膜厚度、油膜外形和接触副表面的磨损状态；摩擦力测量单元与测试头加载升降单元配合，用于测量测试头单元内接触副的摩擦力；支撑单元连接和支撑钢球回转驱动单元、测试头加载升降单元、润滑油膜测量单元和摩擦力测量单元；测试头单元包括压盖、钢球、玻璃块、梯形块和测试头；压盖盖在测试头上，钢球与三个玻璃块相切构成球-三斜面结构的接触副，玻璃块安装在梯形块内，梯形块安装在测试头内；梯形块和测试头上分别开有第一小孔和第二小孔，用以观察钢球和玻璃块构成的接触副润滑状态；采用玻璃块的目的是采用光学技术可视化测量钢球与玻璃块接触间隙内的润滑油膜外形和厚度及钢球的磨损量。

2.根据权利要求1所述球-三斜面接触纯滑动工况摩擦磨损与润滑油膜测量装置，其特征在于所述钢球回转驱动单元包括伺服电机、电机安装板、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、钢球回转轴系、钢球主轴、钢球回转支撑板、定位螺钉、定位块、导板、通槽和平移把手，测试头单元的钢球与钢球主轴连接，钢球主轴的上端穿过钢球回转轴系安装第二同步带轮，第二同步带轮与第一同步带轮通过同步带连接，第一同步带轮安装在伺服电机上，伺服电机的回转驱动钢球主轴在钢球回转轴系内转动，进而驱动钢球回转；伺服电机安装在电机安装板上，钢球回转轴系固定安装在钢球回转支撑板的一侧，钢球回转支撑板安装在支撑单元的操作台上，钢球回转支撑板的前侧安装有平移把手，钢球回转支撑板与导板通过螺纹连接，导板安装在操作台下方设置的通槽内；定位块通过螺纹连接到操作台上，定位螺钉连接到定位块的螺纹孔内，旋转定位螺钉使其在定位块的螺纹孔内平移，从而使定位螺钉推动导板，使导板定位在所需位置。

3.根据权利要求2所述球-三斜面接触纯滑动工况摩擦磨损与润滑油膜测量装置，其特征在于所述测试头加载升降单元包括测试头连接螺钉、测试头回转轴、测试头回转轴承、轴承外套、回转臂、过渡套、回转杆、第一压力传感器、顶盘、弹簧、外套筒、弹簧座、加载杆、螺纹端盖、手轮、导向螺钉、连接螺钉、底盘、导向块，导向槽和压盖；测试头单元通过测试头连接螺钉与测试头回转轴相连；测试头回转轴承的内圈安装在测试头回转轴上，外圈安装在轴承外套内；过渡套通过螺纹连接到轴承外套上；回转杆通过连接螺钉连接到过渡套上；回转臂与回转杆之间螺纹连接；底盘通过螺纹连接到回转杆；传感器上下两端带有螺纹，分别与回转杆和顶盘相连；弹簧位于顶盘与弹簧座之间；驱动加载杆与弹簧座和螺纹端盖螺纹连接；旋转手轮安装到螺纹端盖上；导向块通过螺钉与外套筒相连，导向块嵌入式安装在导向槽内；导向螺钉与弹簧座之间螺纹连接，导向螺钉起导向和阻止弹簧座转动的作用；旋转手轮驱动加载杆在螺纹端盖内旋转，通过螺纹进给的方式实现加载杆的升降，加载杆的升降运动推动弹簧、传感器、测试头回转轴、轴承外套、回转臂、过渡套、回转杆和测试头单元的整体升降，实现测试头单元的加载与升降；在加载与升降过程中，由于轴承外套和过渡套上开有导向槽，且导向块嵌入到导向槽内，起到了导向和阻止轴承外套和过渡套转动的作用；当测试头单元回转时，将测试头回转轴转动，测试头回转轴将带动回转杆及回转臂转动。

4.根据权利要求3所述球-三斜面接触纯滑动工况摩擦磨损与润滑油膜测量装置，其特征在于所述润滑油膜测量单元包括显微镜、显微镜支架、微调手轮、第一支杆、横梁、第二支杆、第一平移台、角位移台和CCD图像传感器；显微镜安装在显微镜支架上，显微镜支架通过第一支杆、横梁和第二支杆与第一平移台相连，第一支杆水平穿过横梁的一端，第二支杆垂直穿过横梁的另一端，第一平移台下方安装角位移台，显微镜的位置通过第一平移台和角位移台来调节，显微镜的焦距通过安装在第一支杆上的微调手轮来调节，CCD图像传感器安装在显微镜上，通过测试头上的第二小孔观察接触副的润滑状态，用以实时记录润滑状态。