恒倾角面接触薄膜润滑测量仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种恒倾角面接触薄膜润滑测量仪。它包括机架与驱动单元；机架下台面设置的显微干涉测量单元；机架上台面设置的微滑块固定调整单元与玻璃盘回转单元；其机架上台面还设置有摩擦力传感测量单元；能够实现恒定倾角下面接触润滑油膜及摩擦力的测量，同时新的加载板结构设计，延长了玻璃盘的寿命；驱动电机的安装方式，使试验机结构更加紧凑；加大玻璃盘的直径，扩展速度范围；增设防尘罩，减小外界干扰对实验结果的影响。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及流体动压润滑油膜的实验测量设备领域，尤其涉及恒倾角面接触薄膜润滑测量仪，用于对恒倾角条件下微型滑块轴承流体动压润滑油膜厚度和油膜摩擦力进行测量。
技术介绍
目前，对于点、线高副接触的弹性流体动压润滑，其油膜厚度及形状的测量已经具备了有效的技术手段，完成的相关实验研究与数值弹流分析相互促进，极大地完善了弹流基础理论。在低副接触的流体动压润滑研究方面，油膜厚度测量的研究多集中于径向滑动轴承或推力轴承，并且这些工作大都针对实际工业应用条件下的润滑油膜测量。在流体动压润滑研究方面，相当多的基础理论研究和数值分析是以恒倾角平面楔形滑块接触为模型进行的，滑块倾斜角度为独立于载荷和速度的变量。由于技术的限制，对应该模型的实验研究非常少，使得基础理论的研究难以验证。已有的试验系统又有其各自的局限性，如=Robison与Cameron开发的扇形平面推力轴承的润滑油膜测量系统，因工作面发生热变形，从而形成了类似点接触的干涉图像；钱林茂与雒建斌设计的自适应微摩擦综合测试仪，在他们的测量系统中，滑块均为浮动支承，随速度和载荷变化。青岛理工大学郭峰研制的微型滑块轴承润滑油膜测量仪，专利申请号200810M9672.0，解决了上面的问题，测出了恒倾角面接触流体动力润滑油膜的厚度。然而，微型滑块轴承润滑油膜测量仪在实际应用的过程中也存在一些不足之处 缺少摩擦力测量的功能；伺服电机转速低，传动不够平稳；玻璃盘使用寿命比较短；显微系统拍摄面积比较小；电机相对于主机分离，移动及安装不方便；重力平衡装置尺寸比较大， 整体结构不够紧凑；整体外观不够美观；缺少干涉条纹自动计数功能，测量效率低；最高可测油膜厚度测小。因此，研究解决上述问题，对现有测量仪器进行有效的优化改进是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术所要解决的技术问题是，提供一种恒倾角面接触薄膜润滑测量仪，为流体动压润滑的基础研究提供有效工具。该测量仪能够实现恒定倾角下面接触润滑油膜及摩擦力的测量，同时延长玻璃盘的寿命；使试验机结构更加紧凑；加大玻璃盘的直径，扩展速度范围；设计了防尘罩有效减小外界干扰对实验结果的影响。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是一种恒倾角面接触薄膜润滑测量仪，包括一个由1个上台面、1个下台面和用来把上下台面连接起来的4根立柱构成的机架单元，其中下台面底面四角设置四个地脚螺钉来调节台面的水平，其特征在于1) 有一个由伺服电机经小同步带轮、同步带、大同步带轮传动和张紧轮对同步带张紧，构成的驱动单元，驱动一个玻璃盘，所述伺服电机通过电机座和电机安装座固定安装在上台面的底面，安装在伺服电机轴上的所述小同步带轮和用螺钉固定安装在一个玻璃盘安装轴承内套下端的大同步带轮组成的XL型同步带传动系统；所述张紧轮通过一组螺钉孔安装在上台面底面；2)有一个由一个滑块和所述玻璃盘组成的摩擦副；3)有一个设置在机架下台面而处在所述摩擦副的正下方，由显微镜底座、三维位移台、显微镜高度调节板和显微镜构成的显微干涉测量单元，其中显微镜底座通过一组螺钉孔安装在机架下台面上；三维位移台安装在显微镜底座上；显微镜高度调节板安装在三维位移台高度方向调节板上；显微镜以及配套的CCD安装在显微镜高度调节板上CCD对准摩擦副；4)有一个由滑块、滑块固定调节球铰头、滑块固定调节球铰座和滑块倾角调节螺杆构成的滑块固定调整单元，其中与所述玻璃盘组成摩擦副的滑块用螺钉固定安装在滑块固定调节球铰头上；与滑块固定调节球铰头组成球面副的滑块固定调节球铰座固定安装在一个加载板上；滑块倾角调节螺杆安装在加载板上用来调节滑块相对于玻璃盘的倾角；5)有一个加载机构整个滑块固定调整单元承托一根加载板的一端、加载板的另一端通过加载板安装心轴与加载板座铰接、加载板座通过过渡板及推力轴承套接中心转轴与机架上台面相连；6)有一个由所述大同步带轮、 所述玻璃盘、所述玻璃盘安装轴承内套、一对背对背安装的角接触球轴承、玻璃盘安装轴承外套、轴承预紧力调节垫片、轴承端盖和玻璃盘调平压盘构成的玻璃盘回转单元，其中大同步带轮安装在玻璃盘安装轴承内套底端把电机的旋转运动传递给与滑块组成摩擦副的玻璃盘；玻璃盘通过玻璃盘调平压盘紧固在玻璃盘安装轴承内套上，并可通过玻璃盘调平压盘上的8个紧定螺钉的压紧与放松在小范围内调节玻璃盘相对于滑块的倾角；一对背对背安装的商用角接触球轴承安装在玻璃盘安装轴承内套与玻璃盘安装轴承外套之间使玻璃盘可以围绕其中心轴旋转；玻璃盘安装轴承外套通过螺钉固定在上台面上；轴承预紧力调节垫片安装在一对背对背安装的商用角接触球轴承的外圈，通过联接大同步带轮和玻璃盘安装轴承内套的六个螺钉来调节角接触球轴承预紧力-J)有一个由摩擦力测量转轴机构、 滑块固定调节单元重力平衡机构、所述加载板和摩擦力测量拉压力传感器构成的摩擦力传感测量单元，其中摩擦力测量拉压力传感器固定在上台面上并用柔性绳连接在滑块中心相对于推力轴承套接中心转轴中心所在力臂1/2处；滑块固定调节单元重力平衡机构安装在过渡板和加载板之间；所述加载板在两安装端所在中心的1/2处设置加载装置；一个旋转自由度的摩擦力测量转轴机构通过一对推力球轴承和推力轴承套接中心转轴安装在机架上台面上。所述摩擦力测量转轴机构包括安装在上台面的一对推力球轴承；用来连接上台面与过渡板的推力轴承套接中心转轴；安装在推力轴承套接中心转轴上用来安装加载板的过渡板；设置在加载板与过渡板之间用来安装加载板并可以使加载板上下摆动的加载板安装心轴和加载板座。所述重力平衡机构包括下端安装在过渡板上用来平衡微滑块固定调整单元和加载板自身重力的平衡弹簧；安装在平衡弹簧上端用来调节弹簧压缩量的调节螺杆；固定在加载板上用来容纳弹簧和安装调节螺杆的弹簧套。所述加载装置包括安装在滑块中心相对于加载板安装心轴中心力臂1/2处的柔性连接在加载板上用来放置加载重量的加载盘以及为滑块提供加载重量的加载砝码。所述加载板与加载板安装心轴连接处设置两套独立连接安装孔，同时加载板上用来安装弹簧套、加载装置和摩擦力测量拉压力传感器处相应设置两套安装位置。所述显微干涉测量单元由激光光源、旋转的毛玻璃、显微镜、(XD、图像采集卡和计算机组成；干涉图像通过显微镜投射到CXD上，经C⑶和图像采集卡的处理显示在计算机屏眷上ο所述机架单元前面有可对开的两块以及左、右和后各一块用厚度为Imm的镀锌板制成的包装外壳，其中左、右和后三面板用螺钉固定在机架上台面与下台面上，前面两块通过合页分别安装在左、右板上。有一个由厚度为6mm的有机玻璃制成的五面体结构的防尘罩，其倒扣安放在机架上台面宽度为8mm深度为5mm的沟槽中。附图说明图1是本技术的三维结构示意图；图2是图1中机架上台面及其上安装机构三维图；图3是本技术的滑块固定调节单元、玻璃盘回转单元、摩擦力传感测量单元、 伺服电机驱动单元及加载单元机构剖视图；图4是摩擦力测量机构简图；图5是显微干涉测量单元原理图。具体实施方式本技术的优选实施例结合附图说明如下实施例一参见图1、图2和图3，本恒倾角面接触薄膜润滑测量仪(如图1)，包括由1个上台面(11)、1个下台面(12)和用来把上下台面连接起来的4根立柱(13)构成的机架单元(1)， 其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒倾角面接触薄膜润滑测量仪，包括一个由1个上台面(11)、1个下台面(12) 和用来把上下台面连接起来的4根立柱(13)构成的机架单元(1 )，其中下台面(12)底面四角设置四个地脚螺钉来调节台面的水平，其特征在于1)有一个由伺服电机(211)经小同步带轮(212)、同步带(24)、大同步带轮(22)传动和张紧轮(23)对同步带(24)张紧，构成的驱动单元(2 )，驱动一个玻璃盘(51)，所述伺服电机(211)通过电机座(213 )和电机安装座 (214)固定安装在上台面(11)的底面，安装在伺服电机(211)轴上的所述小同步带轮(212) 和用螺钉固定安装在一个玻璃盘安装轴承内套(52)下端的大同步带轮(22)组成的XL型同步带传动系统；所述张紧轮(23)通过一组螺钉孔安装在上台面(11)底面；2)有一个由一个滑块(41)和所述玻璃盘(51)组成的摩擦副；3)有一个设置在机架下台面而处在所述摩擦副的正下方，由显微镜底座(31)、三维位移台(32)、显微镜高度调节板(33)和显微镜 (34)构成的显微干涉测量单元(3)，其中显微镜底座(31)通过一组螺钉孔安装在机架下台面(12)上；三维位移台(32)安装在显微镜底座(31)上；显微镜高度调节板(33)安装在三维位移台(32)高度方向调节板上；显微镜(34)以及配套的CXD安装在显微镜高度调节板 (33)上C⑶对准摩擦副；4)有一个由滑块(41)、滑块固定调节球铰头(42)、滑块固定调节球铰座(43)和滑块倾角调节螺杆(44)构成的滑块固定调整单元(4)，其中与所述玻璃盘(51) 组成摩擦副的滑块(41)用螺钉固定安装在滑块固定调节球铰头(42)上；与滑块固定调节球铰头(42)组成球面副的滑块固定调节球铰座(43)固定安装在一个加载板(63)上；滑块倾角调节螺杆(44)安装在加载板(63)上用来调节滑块相对于玻璃盘的倾角；5)有一个加载机构整个滑块固定调整单元(4)承托一根加载板(63)的一端、加载板(63)的另一端通过加载板安装心轴(615)与加载板座(614)铰接、加载板座(614)通过过渡板(613)及推力轴承套接中心转轴(612)与机架上台面(11)相连；6)有一个由所述大同步带轮(22)、所述玻璃盘(51)、所述玻璃盘安装轴承内套(52)、一对背对背安装的角接触球轴承(53)、玻璃盘安装轴承外套(54)、轴承预紧力调节垫片(55)、轴承端盖(56)和玻璃盘调平压盘(57)构成的玻璃盘回转单元(5)，其中大同步带轮(22)安装在玻璃盘安装轴承内套(52)底端把电机的旋转运动传递给与滑块(41)组成摩擦副的玻璃盘(51);玻璃盘(51)通过玻璃盘调平压盘(57)紧固在玻璃盘安装轴承内套(52)上，并可通过玻璃盘调平压盘(57)上的8个紧定螺钉的压紧与放松在小范围内调节玻璃盘相对于滑块(41)的倾角；一对背对背安装的商用角接触球轴承(53)安装在玻璃盘安装轴承内套(52)与玻璃盘安装轴承外套(54)之间使玻璃盘(51)可以围绕其中心轴旋转；玻璃盘安装轴承外套(54)通过螺钉固定在上台面(11)上；轴承预紧力调节垫片(55...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚晓东，郭峰，郭艳青，王文，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：实用新型
国别省市：