一种润滑剂膜厚测量仪制造技术

一种润滑剂膜厚测量仪，由主轴系统、加载系统、平衡系统、支撑系统和膜厚测量系统五部分组成，在平衡挂钩上加上砝码使联接轴两端自由平衡，在砝码上施加一定载荷，使加载球和平衡球在接触压力下与盘片接触，旋转电机带动旋转主轴和加载球转动，驱动电机带动主轴和盘片转动，加载球、旋转主轴和旋转轴套可以绕受力小轴自由转动，加载球和盘片之间产生的摩擦力使旋转轴套运动，旋转轴套运动带动拉压传感器，由拉压传感器的输出信号可知加载球和盘片之间的摩擦力，当加载球和盘片之间形成润滑薄膜时，显微镜捕捉到由于膜厚变化所产生的接触区干涉图像，通过分析可知润滑膜厚度，具有测量精度准和稳定性高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量仪器，特别涉及一种高接触压力和高温条件下的润滑剂膜厚
技术介绍
高压重载工作条件是航空、重工、先进制造装备等领域发展过程中无法避免的苛刻工况条件。目前很多设备都在高压重载条件下工作，例如矿山、石油等重型设备的齿轮和轴承通常要承受巨大的载荷，航空发动机中的轴承通常在高压、高温和高速转动的环境下工作。极端苛刻工况将导致润滑材料寿命急剧縮短，运动副精度的保持能力和稳定运行的能力急剧降低，并时常伴随由于过热行为而产生的灾难性事故。此外，许多工况要求运动精度达到亚微米甚至纳米量级，从而要求摩擦副的间隙达到纳米量级，此时润滑材料的特性与状态发生了很大变化。这是由于在高接触压力存在等情况下，润滑油膜的厚度通常降低到几十至数百纳米；而且在重载的情况下很容易产生润滑膜破裂而导致润滑失效。因此，研制新型高压条件下膜厚测量设备对研究润滑剂在高压重载状态下的行为规律及失效形式，提高润滑材料的润滑效果和使用寿命具有重要的理论价值和实际意义。 目前已有一些测试仪器用于分析润滑油润滑特性。如专利号为200620088031. 8的专利，公开了一种采用工控机全自动控制的摩擦磨损润滑剂试验机，可以对润滑剂摩擦磨损性能试验结果进行在线观测，并对所得试验数据进行对比分析；专利号为200410018436. X的专利，公开了轴向柱塞泵配流副润滑特性的测试装置，可以研究不同工况下配流副的润滑特性，实时采集试验过程中多个工作参数并完成对数据的分析处理；专利号为200810123328. 7的专利，公开了高压微间隙润滑试验机，能够评价材料在高压微间隙润条件下的承载能力、流变特性等。 以上公开的专利中的测试设备虽然能对润滑剂的某些润滑特性和摩擦磨损性能 进行分析。但大部分都只能在低接触压力和低温条件下对润滑特性进行研究，能在高接触 压力条件下应用的仪器其测量精度和稳定性又不高。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种在高接触压力和高温 条件下的润滑剂膜厚测量仪，用于研究在高接触压力和高温等苛刻工况下润滑剂的润滑特 性和摩擦磨损性能，具有测量精度准和稳定性高的特点。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种润滑剂膜厚测量仪，包括有 支撑系统，在支撑系统上设有主轴系统、平衡系统、加载系统和测量系统，主轴系统、平衡系 统、加载系统和测量系统都固定在支撑系统的底板上；主轴系统、平衡系统、加载系统和测 量系统四者在不工作时彼此是独立不接触的；在工作时，平衡系统中的平衡球和加载系统 中的加载球与主轴系统中的盘片相接触。 所述的主轴系统包括主轴、轴套、驱动电机和盘片，主轴通过轴承定位到轴套上，驱动电机通过联轴器联接到主轴，盘片通过上压块和下压块紧固在主轴上。 所述的加载系统包括旋转主轴、旋转轴套、旋转电机、加载球、摩擦力测量装置、加 热和测温装置、挂钩砝码、前支架、侧支架、后支架和底座，摩擦力测量装置由拉压传感器和 传感器联接杆组成，加热和测温装置由加热管和热电偶组成，旋转主轴顶端开有V形槽，加 载球通过螺钉固定在旋转主轴上，旋转主轴通过轴承定位到旋转轴套上，旋转电机通过联 轴器与旋转主轴联接，传感器联接杆一端固定在旋转轴套上，另一端固定在拉压传感器上， 拉压传感器另一端固定在侧支架上；加热管和热电偶固定在油杯上；挂钩砝码挂在后支架 的一端，前支架、侧支架和后支架联接在一起然后固定在底座上。 所述的平衡系统包括杠杆、平衡球、小油杯、杠杆、转轴、支座和平衡系统底座，小油杯里有球座，平衡球放在球座上，小油杯放在杠杆上并可以在杠杆的滑槽上滑动，杠杆一端挂有挂钩砝码并通过转轴联接到支座上；支座固定在平衡系统底座上。 所述的支撑系统包括支脚、支撑架和底板，主轴系统、加载系统和平衡系统都固定在底板上，底板和支脚都固定在支撑架上。 所述的测量系统包括显微镜及图像采集卡，显微镜固定在底板上，图像采集卡安 装在电脑中。 本专利技术的有益效果是 本专利技术的膜厚测量仪可以在接触压力高达3GPa、温度达200摄氏度的苛刻条件 下测量润滑剂膜厚、摩擦力和温度；通过加载系统可以改变接触点的接触压力，加热管可以 改变温度，平衡系统可以对主轴进行保护，避免主轴在较大弯矩作用的变形，以提高测量精 度。能够评价润滑材料在高接触压力和高温的苛刻条件下的润滑特性和摩擦磨损性能，为 提高润滑材料的润滑效果和使用寿命的研究提供条件。附图说明 图1是本专利技术的总体结构图。 图2是本专利技术的主轴系统的结构图。 图3是本专利技术的加载系统的结构图，其中图3(a)是正视图；图3(b)是俯视图。 图4是本专利技术的平衡系统的结构图。 图中支脚-1，支撑架-2，驱动电机-3，挂钩砝码-4，轴套-5，底板-6，平衡系统 底座_7，支座_8，转轴_9，杠杆-IO，小油杯-ll，前轴承盖_12，平衡球-13，盘片-14，下压 块-15，上压块-16，加热管-17，主轴-18，加载球-19，油杯-20，旋转主轴-21，显微镜-22， 联接块-23，热电偶-24，拉压传感器_25，受力小轴-26，传感器支架-27，旋转电机-28，后 支架_29，联接轴_30，侧支架_31，底座-32，导轨-33，导轨滑块_34，锁紧螺母_35，轴承挡 圈-36，后轴承盖-37，平衡挂钩-38，传感器联接杆-39，旋转轴承盖-40，旋转轴套-41，前 支架-42，联轴器-43，球座-44。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作进一步详细说明。 参见图1，一种润滑剂膜厚测量仪，包括有支撑系统，支撑系统包括底板6、支脚1和支撑架2 ;主轴系统、平衡系统、加载系统和测量系统都用螺钉固定在支撑系统中的底板6上；主轴系统、平衡系统、加载系统和测量系统四者在不工作时彼此是独立不接触的；在工作时，平衡系统中的平衡球13和加载系统中的加载球19与主轴系统中的盘片14以一定压力接触。 参见图2，图2为主轴系统的结构示意图，上压块16和主轴18上部有螺纹，上压 块16和下压块15将盘片14拧紧在主轴18上，主轴18和轴套5之间由轴承联接，轴承两 端由前轴承盖12和后轴承盖37限位，下端轴承内圈由轴承挡圈36和锁紧螺母35限位。 参见图3，图3为加载系统结构示意图，旋转主轴21通过轴承与旋转轴套41联接， 旋转主轴21前端开有V形槽，加载球19放置在V形槽中通过螺钉紧固在旋转主轴21上， 旋转主轴21后端通过联轴器43与旋转电机28联接；旋转轴套41后端装有轴承，通过轴承 与受力小轴26联接，受力小轴26通过螺纹与前支架42固联，旋转主轴21、旋转轴套41和 旋转电机28三者可以一起绕受力小轴26转动；前支架42上开有4个小槽，前支架42与侧 支架31之间通过联接轴30联接；后支架29与前支架42之间通过螺钉紧固，通过联接轴30 可以相对于侧支架31转动；侧支架31与底座32之间用螺钉联接，底座32再由螺钉固定到 导轨滑块34上，导轨滑块34可以在导轨33上自由滑动；加热管17和热电偶24通过螺纹 固定在油杯20上。油杯20通过螺钉与联接块23固定在一起，平衡挂钩38与联接块23之 间由螺纹联接；联接块23通过螺钉固定在旋转轴承盖40上；传感器支架27用于支撑拉压 传感器25，传感器联接杆39本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种润滑剂膜厚测量仪，包括有支撑系统（１），其特征于，在支撑系统上设有主轴系统、平衡系统、加载系统和测量系统，主轴系统、平衡系统、加载系统和测量系统都固定在支撑系统的底板（６）上；主轴系统、平衡系统、加载系统和测量系统四者在不工作时彼此是独立不接触的；在工作时，平衡系统中的平衡球（１３）和加载系统中的加载球（１９）与主轴系统中的盘片（１４）相接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭丹，肖华平，路新春，雒建斌，刘书海，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]