圆环式光弹流油膜测量试验机制造技术

本发明专利技术涉及一种圆环式光弹流油膜测量试验机，包括底座和安装在底座上的轴承座，所述的底座上设有驱动机构、加载机构、微调机构以及图像采集处理系统，通过拍摄浮动滚轮垂直施压于被测滚子上构成的油膜接触区域所形成的油膜干涉图，从而准确、有效地测试环状玻璃‑滚子摩擦副在高速工况以及发油润滑工况下的油膜厚度及油膜形状。本发明专利技术整体试验精度较高，实用性较强，通过加载机构的加载头在XY平面位置内的移动以快速找到加载位置点，微调机构采用单向微调移动方式，进一步精确加载头的加载位置，消除加载偏载现象，满足试验要求。

Ring type photoelastohydrodynamic oil film measuring tester

The invention relates to a ring type photoelastohydrodynamic oil film measuring tester, which comprises a base and a bearing seat mounted on the base. The base is provided with a driving mechanism, a loading mechanism, a fine-tuning mechanism and an image acquisition and processing system. The oil film interferogram formed by vertical pressure of a floating roller on the oil film contact area formed by the measured roller can be measured accurately and effectively. Oil film thickness and shape of ring glass roller friction pair under high speed and oil lubrication conditions. The method has high overall test precision and strong practicability. The loading position point can be quickly found by moving the loading head of the loading mechanism in the XY plane position. The fine-tuning mechanism adopts the one-way fine-tuning movement mode to further accurately locate the loading position of the loading head, eliminating the phenomenon of load bias and meeting the test requirements.

【技术实现步骤摘要】
圆环式光弹流油膜测量试验机
本专利技术涉及一种圆环式光弹流油膜测量试验机，尤其是一种高速乏油工况下圆柱滚子线接触弹流润滑油膜厚度和油膜形状的测量试验机。
技术介绍
现代机械工业中，轴承、齿轮等机械零件的失效往往是由弹流润滑失效所引起的。特别是随着现代技术的进步，轴承、齿轮等不断向高速方向发展，乏油现象越来越多。因此对高速乏油工况下的弹性流体动力润滑进行理论和实验研究，解释影响弹性流体动力润滑的因素具有重要的意义。确定接触区中油膜的几何形态和厚度是弹流润滑研究的最为重要的问题之一，因为油膜厚度决定着相对运动表面上微凸体的接近程度，从而对系统的摩擦、磨损和疲劳失效起着支配性的作用。从测量接触区域膜厚的方法上来讲，除了光干涉法外，测量油膜的方法还有电阻法、电容法、磁阻法、位移法和X射线法等。在弹流膜厚测量技术中，电阻法是最早使用的技术，但随着研究工作的进一步开展，人们逐渐发现电阻法只能测量接触区有无油膜而不能测量厚度。电容法测量的原理和电阻法相似，电容法能根据测得电容的大小来判断膜厚，但是缺点是电容法测量的是油膜的平均厚度，而不是任何部位的实际值。磁阻法是通过测量磁通量穿过油膜引起线圈中电流变化来计算油膜厚度的，这种测量方法容易受外界干扰。位移法是通过测量极限位移来间接的确定油膜厚度的方法，这种方法依赖于位移传感器的精确程度，目前位移传感器的最低检出限为0.1微米，而通常油膜的厚度小于0.1微米，因此位移法有很大的局限性。X射线法是根据X射线对金属和油料穿透力的不同来测量润滑剂膜厚的，但经过长期研究发现X射线法在标定时比较困难，且一般只能测出油膜厚的最小值。利用光干涉法测量弹流接触处的膜厚的形状是20世纪60年代开始采用的一种较新的技术。近年来由于光干涉法测量装置和技术的不断改进越来越受到研究人员的重视。光干涉法原理简单，容易实施，可以同时测得接触区油膜的厚度和油膜的形状。光干涉测量法作为测量膜厚的最主要的手段，精度也达到了1纳米左右。虽然光干涉测量法得到了很多认可，但光干涉油膜测量装置种类却比较少。现如今线接触光干涉油膜测量装置基本分为两种，第一种为圆盘式光干涉测量装置，圆盘式光干涉测量装置只能测量只能用圆锥滚子作为被测试件，此类测量装置对滚子锥度和长度有一定的限制，更无法测量圆柱滚子的线接触油膜厚度。另一种为直线往复式光干涉实验台，这种实验台虽然能测量圆柱滚子，但是由于要往复运动的特点，只能在低速运行，具有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本专利技术提供一种圆环式光弹流油膜测量试验机，实现在高速状态下进行滚子线接触光弹流油膜厚度的测量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圆环式光弹流油膜测量试验机，包括底座和安装在底座上的轴承座，所述的底座上设有驱动机构、加载机构以及图像采集处理系统，驱动机构：包括由轴承座支撑的传动主轴，传动主轴前端连接有套筒，套筒内圈固连有玻璃环，玻璃环内圈底部放置有被测滚子；加载机构：包括平行传动主轴轴线设置的前杠杆、垂直于前杠杆且与前杠杆不在同一平面的后杠杆，前杠杆前端安装有带浮动滚轮的加载头，所述浮动滚轮垂直施压于被测滚子上构成油膜接触区域，后杠杆前端施压于前杠杆后端上，后杠杆后端悬挂有加压砝码；图像采集处理系统：包括显微镜、光源以及数据采集处理的电脑，所述显微镜具有拍摄所述油膜接触区域所形成的油膜干涉图并传输至电脑的高速摄像机。进一步地,所述的驱动机构包括安装在底座上的伺服电机，伺服电机通过减速机和同步带传动连接传动主轴，传动主轴前端通过法兰盘与套筒相连而带动套筒旋转。具体说,所述的加载机构包括第一支撑板、安装在底座前侧面驱动第一支撑板作Y向移动的第一丝杠、安装在第一支撑板上的第二支撑板以及驱动第二支撑板作X向移动的第二丝杠，底座面上设有Y向导轨，第一支撑板滑动设在Y向导轨上，第一支撑板上设有X向导轨，第二支撑板通过滑台滑动安装在X向导轨上，第二支撑板上固定有垫块，前杠杆与固定在垫块上端面的连接板通过销轴铰接，Y向导轨上通过第三支撑板安装有直立支撑板，后杠杆与直立支撑板通过销轴铰接，底座后侧面安装有驱动第三支撑底板作Y向移动的第三丝杠。为更好地确保确保加载头施加在被测滚子上的力垂直与玻璃环内表面的最低点，所述的底座上还设有微调机构，所述微调机构具有千分头、伸缩台、支撑底板以及第四丝杠，伸缩台通过支撑底板滑动设在X向导轨上，第一支撑板上设有驱动支撑底板作X向移动而使伸缩台与垫块侧端面接触的第四丝杠，所述的千分头微调伸缩台并推动垫块连带前杠杆、加载头作X方向的微移动。所述的图像采集处理系统具有支架，显微镜可升降地安装在支架上，所述的光源与高速摄像机前端照明灯线路连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术中玻璃环安装精度较高，实测圆跳动度为0.05mm，基本能满足实验要求；为了研究高速乏油工况下的油膜特性，试验机速度由伺服电机控制且可实现加速、减速、匀速，且最高速能够达到1m/s；若出现加载偏斜导致的油膜图像有明显的干涉不平衡现象，可通过微调机构来消除这一现象；试验时被测滚子的装载，加载机构的的加入以及试验结束后玻璃环的清洗都较为方便，一人操作即可。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的整体结构轴测图。图2是本专利技术所述驱动机构的剖视结构示意图。图3是本专利技术所述加载机构的轴测图。图4是本专利技术所述图像采集系统的结构示意图。图5是本专利技术所述刀架台的轴测图。图中：1.底座2.轴承座3.驱动机构3-1.伺服电机3-2.传动主轴3-3.减速机3-4.同步带3-5.法兰盘3-6.套筒3-7.玻璃环3-8.被测滚子4.加载机构4-1.前杠杆4-2.后杠杆4-3.浮动滚轮4-4.加载头4-5.加压砝码4-6.第一支撑板4-7.第一丝杠4-8.第二支撑板4-9.第二丝杆4-10.滑台4-11.垫块4-12.第三支撑板4-13.直立支撑板4-14.第三丝杠5.微调机构5-1.千分头5-2.伸缩台5-3.支撑底板5-4.第四丝杠6.图像采集系统6-1.支架6-2.显微镜6-3.光源6-4.电脑6-5.高速摄像机7.Y向导轨8.X向导轨9.车刀座10.车刀11.锁紧螺钉12.锁紧柱具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1～图4所示的一种圆环式光弹流油膜测量试验机，包括底座1和安装在底座1上的轴承座2，底座1焊接而成，轴承座2内安装有角接触球轴承。所述的底座1上设有驱动机构3、加载机构4、微调机构5以及图像采集处理系统6。所述的驱动机构3：包括安装在底座1上的伺服电机3-1、由轴承座2内的角接触球轴承支撑的传动主轴3-2，伺服电机3-2通过减速机3-3和同步带3-4传动连接传动主轴3-2，传动主轴3-2前端通过法兰盘3-5连接有套筒3-6，套筒3-6内圈固连有玻璃环3-7，玻璃环3-7内圈底部放置有被测滚子3-8，伺服电机3-1带动传动主轴3-2转动而驱动套筒3-6转动，套筒3-6带动玻璃环3-7作旋转运动。所述的加载机构4：包括平行传动主轴3-2轴线设置的前杠杆4-1、垂直于前杠杆4-1且与前杠杆4-1不在同一平面的后杠杆4-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆环式光弹流油膜测量试验机，包括底座和安装在底座上的轴承座，其特征是：所述的底座上设有驱动机构、加载机构以及图像采集处理系统，驱动机构：包括由轴承座支撑的传动主轴，传动主轴前端连接有套筒，套筒内圈固连有玻璃环，玻璃环内圈底部放置有被测滚子；加载机构：包括平行传动主轴轴线设置的前杠杆、垂直于前杠杆且与前杠杆不在同一平面的后杠杆，前杠杆前端安装有带浮动滚轮的加载头，所述浮动滚轮垂直施压于被测滚子上构成油膜接触区域，后杠杆前端施压于前杠杆后端上，后杠杆后端悬挂有加压砝码；图像采集处理系统：包括显微镜、光源以及数据采集处理的电脑，所述显微镜具有拍摄所述油膜接触区域所形成的油膜干涉图并传输至电脑的高速摄像机。

【技术特征摘要】
1.一种圆环式光弹流油膜测量试验机，包括底座和安装在底座上的轴承座，其特征是：所述的底座上设有驱动机构、加载机构以及图像采集处理系统，驱动机构：包括由轴承座支撑的传动主轴，传动主轴前端连接有套筒，套筒内圈固连有玻璃环，玻璃环内圈底部放置有被测滚子；加载机构：包括平行传动主轴轴线设置的前杠杆、垂直于前杠杆且与前杠杆不在同一平面的后杠杆，前杠杆前端安装有带浮动滚轮的加载头，所述浮动滚轮垂直施压于被测滚子上构成油膜接触区域，后杠杆前端施压于前杠杆后端上，后杠杆后端悬挂有加压砝码；图像采集处理系统：包括显微镜、光源以及数据采集处理的电脑，所述显微镜具有拍摄所述油膜接触区域所形成的油膜干涉图并传输至电脑的高速摄像机。2.如权利要求1所述的圆环式光弹流油膜测量试验机，其特征是：所述的驱动机构包括安装在底座上的伺服电机，伺服电机通过减速机和同步带传动连接传动主轴，传动主轴前端通过法兰盘与套筒相连而带动套筒旋转。3.如权利要求1所述的圆环式光弹流油膜测量试验机，其特征是：所述的加载机构包括第一支撑板、安装在底座前...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建宁，仲伟杰，华同曙，袁宁一，
申请(专利权)人：常州大学，江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32