專利名稱：高壓微間隙潤滑試驗機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種i^M幾，尤其是一種在高壓、高剪切率工況斜牛下，實現實時測量微間隙中潤 滑膜厚度、,力、aS的高壓微間隙淵滑i^M幾。
背景技術：
s、超精密t;iM等領域中，許多關鍵部件的運動精度和帝隨精度需要超ij亞m^甚至
納米識，將隨高負荷點、線撤蟲;對應的纖畐,翻每翻1-100 nm納米敏，壓力翻3 GPa， 剪切率超U 108-107s。微間隙中的潤滑材糊亍為及其失'辦見律已^Tf^宏觀潤滑理論；繊切率 會導致潤滑材料^^臓；高壓力會導致潤滑JM^。鵬行為都會引織擦副潤滑總，嚴重 W1絵導S^系繊瘓。因此，粒高壓微間微萄^^統，對高壓、繊切率、微間隙淵滑 餅下材料的行為規律、鵬鵬、失辦幾制鵬制方細亍探索，對保障系統的穩定性、可靠性 和經濟性是非常有意義的。
現^#才料的潤滑行為進行研究的 ^^±魏:潤賺t ffi測系統，潤滑劑性冑濫測系統， 表面潤滑系統。潤^#14^測系^^面專利號為200410018436公開了一種軸向機泵配流副潤 激爭性的測i^g， fflil艦動力實施加載，用潤滑臓賦平臺來^^研究不同工況TS5瀬U盼潤 #1#性，實時監測、3^并對測 [^分析、，，實測萄^1 ^統中 ^潤滑^￥度的反饋 控制。專利號為89217503公開了一種智能潤滑 裝置，用^T油、稀油潤滑系統的娜章監豐財口 控制、+臓的禾11^§制。辨'J號為97219302公開了一樸潤滑油 ^器，適合礦山、冶金、發電 等大型+臘設備的潤滑鵬；專利號為200610019934公開了一種監測JB^/1^桿1^行狀況的方 法，艦微廳鵬鵬桿腿行狀況，艦繊處理決定題需要維修。潤滑劑性倉濫測系統 方面鍋U號為200620088031.8公開了一種，:QS機全自動控制的^i磨損潤滑齊iM^機，能 實時地觀測到潤滑劑摩擦磨損性能試驗結果，并可對多次試驗數據進行比較研究；專利號為 94224975.5公開了一種四球式潤滑齊lji^^機，可以測定潤滑劑的抗磨、減摩、^^性能和iitf幾 鵬切安定性的i^^機，與智能化儀表耳細，會彌足潤滑齊哆種性能的評定，專利號為CN03227041. 0 公開了一種^ffi千斤頂式潤滑磨損i^^機，，Mli力，測量潤滑磨損精確度高，工作穩定；表 面潤滑系f^面鍋IJ號為96191699公 1^種具有働萄mi[感度的旋轉sUBfl機，對潤滑失效受 至隨損的割牛雄加金岡U石式碳涂層纟綱萄滑性能專利號為200520012678公J(^種萬向節潤滑機構，用于萬向節中，該機構具^ :的儲油量注油方便，且制頓向節具徹高的可靠性^t寺點。 ±^，墳獻中公開的潤滑^^機構，雖然都對潤滑劑的 磨損性能以及潤^#^4^行實時 監測并M時反饋控制，^iiil表面艦增強潤滑性能，但跡石欣的潤滑行為都是"l^規餅
下的潤m^tt^t磨損性能的監測禾晰究，而在一些苛刻割牛下材料的潤滑承載能力、流變,性 等尚^a行研究。
發明內容
獄問題本發明的目的是根據已有技術中雜的問題，掛共一種高壓微間微'司mi^^機，以 豐熟a在苛刻斜牛下，材豐被高壓微間職萄滑斜牛下的承載能力和流變脅性。
技術方案本發明的高壓微間歐潤滑i^M幾，它由娥臺，固定在雄臺上的升降工作臺，安
驗升降工作臺上的inM^統，與^M^統相連的加縣鄉n^^綴賊，豐;iM^統內設有陶瓷
球、膜翮iJi^辦卩^^測縣統。
戶脫的娥臺由鵬、^fff和^t平臺iiS而成;戶脫的W^統包括油箱系辦牲軸系統，
油箱系統由固定在升降工作臺上的油箱和與期目配合的油箱蓋兩部併U龍，油箱蓋設在油箱上；主
軸系統由伺月艮電機、職由器、主軸、陶瓷軸套、擋板和殼體鄉賊，糊艮電tl!6立在雄平臺上，聯 軸翻每伺服電機輸出軸與主軸相聯接，陶瓷軸^S主軸上，擋 314累釘固定在主 面上，殼
體ffl3i^釘固定在雄平臺和油箱蓋之間；戶艦的油箱蓋與油箱之間注有平面密封膠；戶腿的殼體 內設有固定主軸的軸承、執、端蓋；戶腿的加縣統由電動位移臺、力口繊、壓電式傳離、錐
形頭^^和，軸固定殼體S^，錐形頭，的錐面上設WM住陶瓷球的陶瓷軸承，力n^feffl螺釘
固定在電動位移臺上，雄軸固定殼 ^錐形頭雄的輸出軸上，并固定在娥平臺上；戶脫的
^i縣統由外殼、高精度電渦流位斷專ii^和鵬陶瓷軸套下半部錄面的感應介質銅會賊，
外殼包住高精度電渦流位斷專繊，固定在錐形頭雄上；戶脫的麟力測量系統是由糊艮電機、 扭矩傳離、軟軸、粘結在陶^±的陶瓷軸及固定陶瓷軸的精密販咱調心辦由^^賊，伺月艮電 m^據巨傳S^固室在^^平臺上，軟軸與固定牽陶瓷球上的陶瓷軸相聯，以傳遞陶瓷球的鄉巨； 戶腿的S^統由熱電偶ag計、智能^S^儀、雙向可^^和加熱片組成，熱電偶mit^在油 箱^h，智能ttffi儀和雙向可離設在^t平臺上，加熱片設在油箱底部。
有益5媒本發明的高壓微間隙溯m^機，是一種在(h3 GPa高壓和108-10Vs繊切率工 況斜牛下，實現實時測量1-湖nm微間隙中潤滑^j 度、離力、鵬的i^^機。MS制陶瓷 球與S^軸上的陶體間最大擲贓力、界面間隙、剪切率，倉嫩if^潤滑材茅袖高壓微間隙下 的承載能力、流變囀性等，為高壓微間隙下潤滑1，的 1實 ^，為優化苛亥軒趟下盼潤滑腿及材料選擇亂共解決方案。
附圖是本發明的高壓微間卩貨潤滑^iMn^構圖。
圖中糊艮電機一1， ffl^E傳繊一2，雄平臺一3，軟軸一4，油管一5，陶辦一6，錐形頭 雄一7，雄軸固定殼體一8，壓fe^專繊一9，力口,一10，電動位移臺一11，支架一12，外 殼一13，高精度電渦流位樹專感器一14，底座一15，升降工作臺一16，加熱片一17，擋板一18，油 箱一19，螺釘一20，陶體一21，油箱蓋一22，主軸一23，熱制 §計一24，殼體一25，糊器 —26，智能^$儀一27，伺月艮電機一28,雙向可控硅一29。
具體實航式
附圖麻，高壓微間職萄^ 機，由雄臺、升降工作臺16、禾;u^統、加縣統、膜厚 湖糧系統、離力測量系辦口 ^雜賊。支撐臺由鵬15、 ^f平臺3、支持平臺12和其間 的^MiS而成；升降工作臺16由連ff^接架構成，鉸接處設有控制升降的調節桿，升降工作
臺16設^ffi 15上;mM^統內設有材料為si凡的陶辦6，豐;i^統包掛油箱系辦n主軸系統，
油箱系統由油箱19和油箱蓋22兩部^H賊，油箱19固定在升降工作臺16上，油箱蓋22蓋在油 箱19上，其間注有平面密封膠，以保證油箱蓋22與油箱19之間產生微小運動時的^f密封；主 軸系統是由伺服電機28、卿器26、主軸23和材料為SiC的陶瓷軸套21以及軸承、 #、端蓋 和殼體25鄉賊，糊艮電機28豎立在^f平臺3上，職由器26榭司月艮電機28輸出軸與主軸23聯 ^來，主軸23呈T形，其頭部伸入油箱19內，SiC陶瓷套21設在主軸23頭部的外&l:，主軸 23的端面薪防止SiC陶體21脫落的擋板18,擋板18由螺釘20固定。SiC陶瓷套21的下半 部錄面貌一層銅，殼體25ffla^釘固定在雄平臺3和油箱蓋22上表面之間；加縣統是由 電動位移臺ll、力口繊IO、壓喊傳繊9、錐形頭魏7和雄軸固定殼體8鄉滅，螺釘將加 ,10固定在電動位移臺11上，Si凡陶辦6由安驗錐形頭雄7錐^Lb斜對的兩陶瓷車喊 ，，兩陶瓷軸承，力的匯集點與Si3N4陶瓷球6的中心點重合。，軸固定殼體8^S錐形頭 雄7的輸出軸上，并固定在^ll平臺12上；^j^則量系統是由外殼13、高精度電渦流位斷專感 器14和鍍在SiC陶瓷套21下表面的感應介質銅會滅，外殼13包住高精度電渦流位##感器14， 并固定在錐形頭雄7上，主要為了防止油箱中潤滑油液的旋^ig動對高精度電渦流位斷專繊 14產生撓動而影響澳糧的精度；^t力領糧系統是由伺月艮電機l、扭矩傳繊2、軟軸4、粘結在 Si3N4陶瓷球6上的陶瓷艦固定陶瓷軸的tt^精密順,調心辦由^l鵬，伺月艮電機1和鄉巨傳感器2固定在雄平臺3上，軟軸4與粘結在Si凡陶瓷球6上的陶 相聯，以{鎖Si凡陶辦6 的艦，雙列自調心軸承用以固定陶瓷軸，并且在因陶辦6和陶體21間潤滑膜的產生而弓跑 的陶瓷球6徑向運動時，允許粘敬陶瓷球6上的陶瓷軸有微小偏移，并能自動調心；SS^鄉U 是由熱電偶皿計24、智能化^5儀27、雙向可控硅29和加熱片17組成，熱電fW^計24粘結 在油箱蓋22上，智能 ^儀27和雙向可離29安驗雄平臺3上，力口熱片17放在油箱19 底部。
在實驗中，油箱19中的潤滑油Mil注鄉油管5經由可正反線ftA^出，升降工作臺 16M調節高度實現油箱19的上升下降，超蛀入部分潤滑油液和清洗油箱的目的。主軸系統的 伺月艮電機28 313i^器26將動力直樹t^合主軸23， SiC陶瓷套21隨主軸23作高^J定轉，當力口 縣統的電動位移臺11作;S^t動時，依7^fflMto,10、壓喊傳離9、錐形頭魏7輸出 軸，進而對SisN4陶瓷球6施働叻，予勛叻的施加大小313tffi電式傳繊9測出；此時，Si凡陶 瓷球6和SiC陶瓷盤21浸沒在油箱19潤滑油液中，Si凡陶，6在預J[]力作用下與SiC陶^$ 21撤蟲，SiC陶瓷套21的高速旋轉使潤滑油液在Si^陶瓷球6-SiC陶^$ 21間形成可承受高壓 和,切率的微間微萄滑膜，并使Si凡陶，6產生相對位移，期目對位移大小Mil可在潤滑油 液中工作的高精度電渦流位樹專離14測定，它對SiC陶瓷套21下表面的銅介M^生電渦^T她 而^W^的觀糧；財卜，潤滑膜的出現使SiaN4陶辦6和SiC陶體21間產生滾動離力，滾 動離力是間giait測量Si3fi陶辦6鵬實現的，Si凡陶辦6與SiC陶瓷套21作相向旋瓶 動，Si3N4陶辦6旋轉產生的鄉B13l^:軸4傳避(J^E傳感器2上，得到Si3N4陶辦6的艦 值，進MS論求出Si3N4陶瓷球6與SiC陶體21間的滾動^^; i ^e^統則是M^對agiS行 實雌制，Mil熱電偶鵬計24感應^g變化輸出信號腿j織到智能4t^S儀27，對偏離的電 壓信號M31PID調節，ag低于或高于設定值，雙向可,29零角跋導通，驅動控制元件加熱片 17進行反饋維使實驗在設定mST進行。
權利要求
1.高壓微間隙潤滑試驗機，其特征在于它由支撐臺，固定在支撐臺上的升降工作臺(16)，安裝在升降工作臺(16)上的機械系統，與機械系統相連的加載系統和溫控系統組成，機械系統內設有陶瓷球(6)、膜厚測量系統和摩擦力測量系統。
2. 根據權利要求i戶;M的高壓微間隙溯滑^^機，期寺征在于戶皿的機tt^統包括油箱系 統和主軸系統，油箱系統由固定在升降工作臺(16)上的油箱(19)和與期鵬己合的油箱蓋(22) 兩部併賊，油箱蓋(22)設在油箱(19)上；主軸系統由糊艮電機(28)、職由器(26)、主軸(23) 和陶瓷軸套(21)和殼體(25)纟腿，伺服電機(28)豎立在雜平臺(3)上，職由器(26)將 糊艮電機(28)輸出軸與主軸(23)相聯接，陶體(21)雜主軸(23)上，殼體(25) i!3it累 釘固定在^t平臺(3)和油箱蓋(22)之間。
3. 根據權利要求2戶腿的高壓微間歐潤m^^機，期寺征在于戶，的油箱蓋(22)與油箱 (19)之間注有平面密封膠。
4. 根據權利要求i戶服的高壓微間隞潤撒^M幾，，征在于戶;M的加,統由電動位移臺(11)、力口繊(10)、壓電式傳繊(9)、錐形頭述(7)和雄軸固定殼體(8)艦，錐形 頭，(7)的錐面上設W^住陶，(6)的陶瓷軸承，力口, (10)用螺釘固定在電動位移臺(11) 上，^ft固定殼體(8) SS娜頭雄(7)的輸出軸上，并固定在雜平臺(12)上。
5. 根據權利要求1戶腿的高壓微間隙淵激^^機，賺征在于戶腿的膜翻糧系統由夕卜殼 (13)、高精度電渦流位斷專自(14)和鍍在陶體(21)下半部^^面的感應介質銅纟賊，外殼(13)包住高精度電渦流位斷專繊(14)，固定在錐形頭雄(7)上。
6. 根據權利要求i戶;M的高壓微間職萄m^^機，，征在于戶腿的自力測量系統是由糊艮電機(1)、 fiM專繊(2)、軟軸(4)、固定在陶瓷球(6)上的陶瓷軸及棘陶瓷軸的精密 雙列自調心辦由彰贓，糊艮電機(1)和fi^g傳離(2)固定在^t平臺(3)上，軟軸(4)與 陶瓷軸繊，以糊陶辦(6)的艦。
7. 根據權利要求l戶脫的高壓微間歐潤m^機，^!E在于0M盼^fi^統由熱電^M 度計(24)、智能tt^^儀(27)、雙向可撫(29)和加熱片(17)纟賊，熱電偶離計(24)設 在油箱蓋(22)上，智能f^S儀(27)和雙向可離(29)設在^f平臺(3)上，加熱片(17) 設在油箱(19)底部。
全文摘要
一種高壓微間隙潤滑試驗機，適用于高壓、高剪切率工況條件下，實現實時測量微間隙中潤滑膜厚度、摩擦力、溫度的潤滑試驗系統。它由支撐臺，固定在支撐臺上的升降工作臺，安裝在升降工作臺上的機械系統，與機械系統相連的加載系統和溫控系統組成，機械系統內設有陶瓷球、膜厚測量系統和摩擦力測量系統，機械系統包括油箱系統和主軸系統。通過控制機械系統中陶瓷球與套在主軸上的陶瓷套間最大接觸壓力、界面間隙、剪切率，能夠評價材料在高壓微間隙潤滑條件下的承載能力、流變特性等，為高壓微間隙下潤滑模型的建立提供實驗數據，為優化苛刻環境下的潤滑抗磨材料選擇提供解決方案。
文檔編號G01N33/26GK101290209SQ200810123328
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者張德坤, 王大剛, 葛世榮 申請人:中國礦業大學