[发明专利]一种带有弧形沟道的玻璃盘

说明书

本发明属于机械设备制造技术领域，具体涉及一种带有弧形沟道的玻璃盘，在现有球‑盘点接触实验设备的基础上，设计了一种带有弧面沟道的玻璃盘，为了能够将球‑盘点接触与弧面沟道结构相匹配，选择已知的滚动轴承外圈尺寸，在玻璃盘的表面加工出弧形沟道，模拟真实钢球与内外圈之间的几何特征，实现轴承钢球与轨道之间的几何尺寸效应，通过对接触副周围润滑剂的流动分布和接触区内润滑油膜的可视化测量，探究运动过程中接触区附近油池分布形态和流动情况，有利于对滚动轴承润滑情况的机理分析；其结构简单，通过钢球‑玻璃盘接触实现滚动轴承润滑接触的模拟，以观察因接触几何特征差异引起的润滑剂流动分布、润滑剂剪切和润滑状态的不同。

技术领域：

本发明属于机械设备制造技术领域，具体涉及一种带有弧形沟道的玻璃盘，能够为滚动轴承润滑机理的分析提供基础。

背景技术：

滚动轴承是回转机械设备中的关键零部件，因其具有摩擦磨损低、回转精度高的优势，得到了广泛的应用。滚动轴承润滑性能的好坏决定了设备的整体运行可靠性，在滚动轴承运行过程中，钢球与内外圈之间的润滑油膜，将接触副的两个表面分离，以避免接触副的粗糙峰互相接触而产生磨损。润滑油膜厚度与接触副表面的粗糙峰共同决定了滚动轴承的润滑状态。润滑油膜厚度除了与速度、粘度、载荷有关，还与接触副入口的供油状态相关，当滚动轴承在高速或低温等工况下运行时，入口处供油不足，润滑油膜厚度下降，导致润滑状态恶化，影响滚动轴承的服役性能。基于此，对滚动轴承内润滑剂流动分布和润滑状态进行测量和分析，可为轴承设计、供油设计和润滑剂设计提供参考依据。

如图1所示，采用钢球-平面圆盘接触等效方式可以对滚动轴承的润滑机理进行研究，通过光干涉技术可实现润滑油膜厚度的可视化测量，但是，得出的研究结论往往难以用于真实的滚动轴承，甚至与真实滚动轴承的测量结果相悖。主要是因为钢球-平面圆盘接触与真实滚动轴承的钢球-内外圈接触几何特征之间存在差异，导致了接触区附近润滑油的分布形式不同，在基础研究中难以引入轴承钢球-内外圈接触几何特征。

因此，为了复现滚动轴承钢球-内外圈接触的几何特征，研发设计一种带有弧形沟道的玻璃盘，通过钢球-弧面玻璃盘接触实现滚动轴承润滑接触的模拟，以观察因接触几何特征差异引起的润滑剂流动分布、润滑剂剪切和润滑状态的不同。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种带有弧形沟道的玻璃盘，以复现滚动轴承的钢球-内外圈接触的实际形式和油池形状的分布情形。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种带有弧形沟道的玻璃盘的主体结构包括玻璃盘本体及其上设置的弧形沟道，如图2和3所示，弧形沟道的圆心与玻璃盘本体的圆心相同，弧形沟道的中心的半径与玻璃盘本体的半径的为0.397:1；弧形沟道的圆弧半径与弧形沟道的中心半径的比为0.23:1，弧形沟道的最大深度与弧形沟道的圆弧半径的比为0.181:1。

本发明涉及的一种带有弧形沟道的玻璃盘使用时，与光干涉试验台配合，能够模拟滚动轴承的钢球与轨道之间实际的几何尺寸效应，探究运动过程中接触区附近油池分布形态和流动情况，通过试验观察，玻璃盘本体能够复现滚动轴承的钢球-内外圈的实际接触形式和油池形状分布；弧形沟道不但能够判断润滑状态，还能够明晰接触区外的油池形貌特征，有利于对滚动轴承润滑情况的机理分析。

本发明与现有技术相比，在现有球-盘点接触实验设备的基础上，设计了一种带有弧面沟道的玻璃盘，为了能够将球-盘点接触与弧面沟道结构相匹配，选择已知的滚动轴承外圈尺寸，在玻璃盘的表面加工出弧形沟道，模拟真实钢球与内外圈之间的几何特征，实现轴承钢球与轨道之间的几何尺寸效应，通过对接触副周围润滑剂的流动分布和接触区内润滑油膜的可视化测量，探究运动过程中接触区附近油池分布形态和流动情况，有利于对滚动轴承润滑情况的机理分析；其结构简单，原理科学可靠，通过钢球-玻璃盘接触实现滚动轴承润滑接触的模拟，以观察因接触几何特征差异引起的润滑剂流动分布、润滑剂剪切和润滑状态的不同，相较于普通球-平面点接触更适合模拟滚动轴承实际运动过程中的润滑情况。

附图说明：