專利名稱：一種球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀的制作方法
一種球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀技術領域：
本發明涉及一種測試儀，尤其是涉及一種用于測試潤滑劑彈流摩擦力的球盤式測試儀。背景技術：
公知的，彈性流體動力潤滑簡稱彈流潤滑，它是研究點線接觸中彈性表面間的流體動力潤滑問題，具體是指在兩個具有相對運動的固體表面發生相互接觸的過程中，考慮到固體的彈性變形和潤滑油粘度變化作用的液體動壓潤滑；滾動軸承、齒輪等傳動件絕大多數情況下是處于彈流潤滑狀態，兩接觸件之間會形成一層彈流潤滑油膜，油膜的彈流摩擦特性對滾動軸承、齒輪等傳動件的動力學行為影響極大，如軸承滾動體與滾道之間存在的油膜摩擦力能導致滾動體的過度滑動；滾動體的過度滑動所產生的慣性載荷決定了滾動體和保持架碰撞的嚴重程度，這極大影響了保持架的運動穩定性和使用壽命，若不加以控制，將會導致保持架的破壞，從而嚴重影響到滾動軸承的使用壽命；由于不同的潤滑劑具有不同的摩擦特性，因此，根據潤滑劑的摩擦性能進行軸承設計不僅能控制滾動體的滑動和滾動， 而且很大程度上能夠控制保持架的穩定性，同時相應提高軸承的使用壽命；由上述可知，潤滑劑彈流摩擦力是進行滾動軸承、齒輪等傳動件設計必不可少的重要數據之一，因此，潤滑劑彈流摩擦力測試裝置的精準性就顯得尤為重要；
目前，對潤滑劑摩擦力的研究，在四球摩擦試驗機上進行測試的較多，但是四球摩擦試驗機只能模擬兩接觸件之間的滑動運動，且其僅能測試潤滑劑邊界潤滑時的摩擦力，不能模擬實際中兩接觸件之間的滑動伴滾動狀態，也不能模擬彈流潤滑狀態；其次，還能夠通過球盤式潤滑油摩擦力試驗臺對潤滑劑摩擦力進行測試，但現有球盤式潤滑油摩擦力試驗臺的加載結構分為液壓加載結構和鉸鏈加載結構兩種，其液壓加載結構在實際操作中存在有加載不穩定的缺陷，而鉸鏈加載結構在操作中產生的擺動會對潤滑油摩擦力的測試造成影響，從而無法準確測得潤滑油的摩擦力。
發明內容
為了克服背景技術中的不足，本發明公開一種球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的測試儀能夠模擬兩接觸件之間的滾動伴有滑動狀態和彈流潤滑狀態，從而能夠準確測得潤滑油的摩擦力。為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案
一種球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的測試儀包含底架、電主軸A、電主軸B、盤試件、球試件、靜壓立軸、托架、摩擦力傳感器和杠桿機構；所述的底架上部面固定設置有兩個豎直的套筒；套筒A的內部套裝豎直的電主軸A，套筒A的上部面固定設有油池盒；所述的電主軸A上端頭突出套筒A的上部面且密封伸入至油池盒內；所述的盤試件固定安裝在位于油池盒內部的電主軸A的端頭部；
所述套筒B的內壁上下兩端分別固定安裝一個靜壓軸承，且兩個靜壓軸承等徑；所述的靜壓立軸通過兩個靜壓軸承的中孔套接在套筒B內部，靜壓立軸的上部面高于套筒B的上部面，且靜壓立軸的上部面與托架的下部面中心連接；所述的套筒B上部面安裝有與數據采集裝置連接的摩擦力傳感器，且摩擦力傳感器的上部面與托架的下部面接觸；所述的電主軸B呈傾斜狀固定安裝在托架上，且電主軸B位于下方的端頭密封伸入至油池盒內；所述的球試件固定安裝在位于油池盒內部的電主軸B的端頭部，且安裝在電主軸B上的球試件下部面不低于安裝在電主軸A上的盤試件上部面；
所述的杠桿機構包含杠桿、壓塊和電磁鐵；所述的杠桿安裝在底架上部面的下方，杠桿的一端設有向上貫穿底架上部面且與靜壓立軸下部面中心抵觸的推桿，杠桿的另一端連接壓塊；所述的壓塊由能夠被電磁鐵吸附的物質制成，且壓塊的重量大于靜壓立軸、托架和電主軸B的總重量；所述的電磁鐵固定安裝在底架上垂直對應壓塊上部面的位置。所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的油池盒包含盒體和密封盒蓋；所述的盒體上部面設為對應密封盒蓋的敞口，盒體的底面中心設有延伸至盒體內中部的通孔，且通孔的孔內壁上端固定設置有與電主軸A上端頭部直徑配套的密封圈A ；盒體的一側體壁上端設有貫穿至盒體內部的穿孔，穿孔內壁固定設置有與電主軸B下方端頭直徑配套的密封圈B。所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述球試件的直徑為20mm，所述盤試件的直徑為80mm，且球試件和盤試件的表面粗糙度均為0. 02mm，加載范圍為10 150N，滾動速度范圍為10 50m/s，彈流油膜的膜厚比人^；其中，人計!^!!/^，hmin為最小油膜厚度，σ為球試件與盤試件的綜合粗糙度。所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的托架為一中部設有傾斜通孔的柱體結構，傾斜通孔的直徑與電主軸B的外徑配套，且在托架表面至少設有兩個分別貫通至傾斜通孔的緊固螺孔。所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的緊固螺孔垂直于傾斜通孔。所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的電磁鐵對壓塊的電磁力與壓塊重量的合力等于電主軸B、托架和靜壓立軸的總重力。所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的托架上部面固定安裝有用于加載砝碼的加載平臺。所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的摩擦力傳感器為數字傳感器。由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下有益效果
本發明所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀通過電主軸A和電主軸B分別帶動盤試件和球試件旋轉，當盤試件與球試件接觸時，油池盒內待測試的潤滑油能夠被卷吸進球盤接觸區，然后，分別調整電主軸A和電主軸B的轉速，使得球試件與盤試件在接觸點處的線速度不同而產生相對滑動，從而達到了模擬兩接觸件之間滾動伴滑動狀態的目的；由于球試件的直徑為20mm，盤試件的直徑為80mm，且球試件和盤試件的表面粗糙度均為0. 02mm, 加載范圍為10 150N，滾動速度范圍為10 50m/s，即有效保證了彈流油膜的膜厚比 λ >3，從而保證了球試件和盤試件之間的接觸區處于完全彈流潤滑狀態，其中，X=hmin/ σ, hmin為最小油膜厚度，σ為球試件與盤試件的綜合粗糙度；在摩擦力的作用下，電主軸B和托架會繞靜壓立軸的軸線發生偏轉，從而達到通過托架壓迫摩擦力傳感器，并利用摩擦力傳感器將相關數據通過數據采集裝置記錄收集的目的；
在測試時，調整電主軸A或電主軸B的轉速，可測得不同滑滾比下潤滑油彈流摩擦力的數值，改變載荷、電主軸A和電主軸B的速度和，可測得不同載荷、不同滾動速度下潤滑油彈流摩擦力的數值；由于靜壓立軸與靜壓軸承之間的摩擦力遠遠小于靜壓立軸與一般滾動軸承之間的摩擦力，所以當電主軸B、托架和靜壓立軸繞靜壓立軸軸線偏轉時，靜壓立軸與靜壓軸承之間的摩擦系數比被測試潤滑油摩擦系數小一個數量級以上，從而達到忽略靜壓立軸與靜壓軸承之間的摩擦，即實現了準確測得潤滑油摩擦力的目的；此外，能夠在測試過程中通過有效地調整所述的托架來控制電主軸B的位置，從而達到了更好地控制球試件與盤試件之間的接觸，提高盤試件利用率的目的；其次，利用所述的杠桿機構能夠達到在測試過程中消除電主軸B、托架和靜壓立軸的總重量對球試件和盤試件接觸法向載荷的影響，而且還能夠起到在停機狀態中或突然斷電時有效保護球試件和盤試件不受損壞的作用；同時， 利用所述的杠桿機構及加載砝碼，能夠直接讀出法向載荷的數值，即達到了加載準確、穩定及簡單的目的。
圖1是本發明的示意圖； 圖2是所述油池盒的剖示圖； 圖3是本發明的另一種結構示意圖。圖中1、底架；2、套筒A ；3、套筒B ；4、電主軸A ；5、油池盒；6、盤試件；7、靜壓軸承；8、靜壓立軸；9、托架；10、摩擦力傳感器；11、電主軸B ；12、球試件；13、杠桿；14、壓塊； 15、電磁鐵；16、推桿；17、盒體；18、密封盒蓋；19、通孔；20、密封圈A ;21、穿孔；22、密封圈 B ；23、傾斜通孔；24、緊固螺孔；25、加載平臺。
具體實施方式
通過下面的實施例可以更詳細地解釋本發明，公開本發明的目的旨在保護本發明范圍內的一切變化和改進，本發明并不局限于下面的實施例；
結合附圖1 2所述的一種球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，所述的測試儀包含底架 1、電主軸A 4、電主軸B 11、盤試件6、球試件12、靜壓立軸8、托架9、摩擦力傳感器10 和杠桿機構；所述的底架1上部面固定設置有兩個豎直的套筒；套筒A 2的內部套裝豎直的電主軸A 4，套筒A 2的上部面固定設有油池盒5;所述的電主軸A 4上端頭突出套筒A 2的上部面且密封伸入至油池盒5內，所述的盤試件6固定安裝在位于油池盒5內部的電主軸A 4的端頭部，即通過電主軸A 4帶動位于油池盒5內的盤試件6旋轉，且電主軸A 4 在旋轉時，油池盒5內的待測潤滑油也不會沿電主軸A 4的外壁流出；
所述套筒B 3的內壁上下兩端分別固定安裝一個靜壓軸承7，且兩個靜壓軸承7等徑；所述的靜壓立軸8通過兩個靜壓軸承7的中孔套接在套筒B 3內部，即靜壓立軸8能夠利用兩個靜壓軸承7在套筒B 3的內部上下滑動；靜壓立軸8的上部面高于套筒B 3的上部面，且靜壓立軸8的上部面與托架9的下部面中心連接，從而達到使托架9在受力均勻的狀態中隨靜壓立軸8上下移動的目的；所述的套筒B 3上部面安裝有與數據采集裝置連接的摩擦力傳感器10，且摩擦力傳感器10的上部面與托架9的下部面接觸，從而在球試件12與盤試件6接觸時，由托架9將受到的力傳遞至摩擦力傳感器10，并利用摩擦力傳感器10將相關數據通過數據采集裝置記錄收集起來；為使傳感效果更為精確，將摩擦力傳感器10設為數字傳感器；
所述的電主軸B 11呈傾斜狀固定安裝在托架9上，且電主軸B 11位于下方的端頭密封伸入至油池盒5內，所述的球試件12固定安裝在位于油池盒5內部的電主軸B 11的端頭部，即通過電主軸B 11帶動位于油池盒5內的球試件12旋轉，且電主軸B 11在旋轉時，油池盒5內的待測潤滑油也不會沿電主軸B 11的外壁溢出；為有效地使球試件12與盤試件6發生接觸，安裝在電主軸B 11上的球試件12下部面不低于安裝在電主軸A 4上的盤試件6上部面；為更便于在托架9上固定呈傾斜狀的電主軸B 11，所述的托架9為一中部設有傾斜通孔23的柱體結構，傾斜通孔23的直徑與電主軸B 11的外徑配套，且在托架9表面至少設有兩個分別貫通至傾斜通孔23的緊固螺孔24，從而在電主軸B 11插入至傾斜通孔23內，并處于適當位置時，能夠通過在緊固螺孔M內擰緊的螺釘對電主軸B 11進行緊固限位；此外，沿傾斜通孔23的中心線調整電主軸B 11的位置，能夠使安裝在電主軸B 11端部的球試件12與盤試件6處于最佳接觸位置，從而相應提高了盤試件6的利用率；為進一步增強緊固螺孔M內的螺釘對電主軸B 11的緊固限位作用，所述的緊固螺孔M均垂直于傾斜通孔23。所述的油池盒5包含盒體17和密封盒蓋18;所述的盒體17上部面設為對應密封盒蓋18的敞口，盒體17的底面中心設有延伸至盒體17內中部的通孔19，且通孔19 的孔內壁上端固定設置有與電主軸A 4上端頭部直徑配套的密封圈A 20，從而確保了電主軸A 4在旋轉時，油池盒5內的待測潤滑油不會沿電主軸A 4的外壁流出；盒體17的一側體壁上端設有貫穿至盒體17內部的穿孔21，穿孔21內壁固定設置有與電主軸B 11下方端頭直徑配套的密封圈B 22，即確保了電主軸B 11在旋轉時，油池盒5內的待測潤滑油不會沿電主軸B 11的外壁溢出；
所述的杠桿機構包含杠桿13、壓塊14和電磁鐵15 ；所述的杠桿13安裝在底架1上部面的下方，杠桿13的一端設有向上貫穿底架1上部面且與靜壓立軸8下部面中心接觸的推桿16，即能夠通過調整杠桿13的動作來利用推桿16控制調整靜壓立軸8的上下動作；杠桿13的另一端連接有由能夠被電磁鐵15吸附的物質制成的壓塊14，且壓塊14的重量大于靜壓立軸8、托架9和電主軸B 11的總重量，此外，所述的電磁鐵15固定安裝在底架1 上垂直對應壓塊14上部面的位置，即利用了壓塊14的重量來保證在無測試操作時，球試件12與盤試件6不會發生接觸，而在測試操作時，則通過調整電磁鐵15對壓塊14的吸附力來有效控制球試件12與盤試件6之間的接觸，同時消除了電主軸B 11、托架9和靜壓立軸8的總重量對球試件12和盤試件6接觸法向載荷的影響；為更便于控制電磁鐵15與壓塊14之間的作用力，所述的電磁鐵15對壓塊14的電磁吸附力與壓塊14重量的合力等于電主軸B 11、托架9和靜壓立軸8的總重力。實施本發明所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀時，先在油池盒5中注入適量的被測潤滑油，再使電主軸A 4和電主軸B 11分別帶動盤試件6和球試件12旋轉，從而使油池盒5中的被測潤滑油被卷吸進球盤接觸區，然后利用電磁鐵15對壓塊14的吸附力及在托架9上加載相應重量的砝碼來使球試件12與盤試件6精確接觸；此時，由于加載的砝碼重量為球試件12和盤試件6之間的法向載荷，因此操作所述的測試儀時不但加載準確，而且操作方便；在實際操作中，為更便于加載砝碼，參照附圖3，能夠在所述的托架 9上部面固定安裝有用于加載砝碼的加載平臺25 ；
在法向載荷的作用下，球試件12和盤試件6接觸并發生一定的彈性變形，球盤接觸區之間會形成一層彈性流體動壓油膜，此時，通過調整兩個電主軸的轉速，使得球試件12 和盤試件6接觸表面之間產生相對滑動，則兩接觸表面之間的彈流油膜將對球試件12和盤試件6產生摩擦力；在摩擦力作用下，使電主軸B 11和托架9繞靜壓立軸8的軸線發生偏轉，從而壓迫摩擦力傳感器10，通過摩擦力傳感器10把力信號轉換為數字信號，并通過數據采集裝置記錄收集摩擦力的相關數據；當測試結束時電磁鐵15斷電，靜壓立軸 8被杠桿13上的推桿16頂起，球試件12與盤試件6脫開，實現卸載。
本發明未詳述部分為現有技術，故本發明未對其進行詳述。
權利要求
1.一種球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，其特征是所述的測試儀包含底架(1)、電主軸M4)、電主軸B(Il)、盤試件(6)、球試件(12)、靜壓立軸(8)、托架(9)、摩擦力傳感器 (10)和杠桿機構；所述的底架(1)上部面固定設置有兩個豎直的套筒；套筒AO)的內部套裝豎直的電主軸A0)，套筒A(2)的上部面固定設有油池盒(5)；所述的電主軸A(4)上端頭突出套筒A(2)的上部面且密封伸入至油池盒(5)內；所述的盤試件(6)固定安裝在位于油池盒(5)內部的電主軸AG)的端頭部；所述套筒BC3)的內壁上下兩端分別固定安裝一個靜壓軸承(7)，且兩個靜壓軸承(7) 等徑；所述的靜壓立軸(8)通過兩個靜壓軸承(7)的中孔套接在套筒BC3)內部，靜壓立軸 (8)的上部面高于套筒B C3)的上部面，且靜壓立軸(8)的上部面與托架(9)的下部面中心連接；所述的套筒B C3)上部面安裝有與數據采集裝置連接的摩擦力傳感器(10)，且摩擦力傳感器(10)的上部面與托架(9)的下部面接觸；所述的電主軸B(Il)呈傾斜狀固定安裝在托架(9)上，且電主軸B(Il)位于下方的端頭密封伸入至油池盒( 內；所述的球試件(12) 固定安裝在位于油池盒(5)內部的電主軸B(Il)的端頭部，且安裝在電主軸B(Il)上的球試件(12)下部面不低于安裝在電主軸A(4)上的盤試件(6)上部面；所述的杠桿機構包含杠桿(13)、壓塊(14)和電磁鐵(1 ；所述的杠桿(1 安裝在底架(1)上部面的下方，杠桿(1 的一端設有向上貫穿底架(1)上部面且與靜壓立軸(8) 下部面中心抵觸的推桿(16)，杠桿(1 的另一端連接壓塊(14)；所述的壓塊(14)由能夠被電磁鐵(1 吸附的物質制成，且壓塊(14)的重量大于靜壓立軸(8)、托架(9)和電主軸 B(Il)的總重量；所述的電磁鐵(15)固定安裝在底架(1)上垂直對應壓塊(14)上部面的位置。
2.根據權利要求1所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，其特征是所述的油池盒 (5)包含盒體(17)和密封盒蓋(18)；所述的盒體(17)上部面設為對應密封盒蓋(18)的敞口，盒體(17)的底面中心設有延伸至盒體(17)內中部的通孔(19)，且通孔(19)的孔內壁上端固定設置有與電主軸A(4)上端頭部直徑配套的密封圈iU20)；盒體(17)的一側體壁上端設有貫穿至盒體(17)內部的穿孔01)，穿孔內壁固定設置有與電主軸B(Il)下方端頭直徑配套的密封圈B 02)。
3.根據權利要求1所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，其特征是所述球試件 (12)的直徑為20mm，所述盤試件(6)的直徑為80mm，且球試件(12)和盤試件(6)的表面粗糙度為0. 02mm，加載范圍為10 150N，滾動速度范圍為10 50m/s，彈流油膜的膜厚比 λ >3;其中，X=hmin/0，hmin為最小油膜厚度，ο為球試件(12)與盤試件(6)的綜合粗糙度。
4.根據權利要求1所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，其特征是所述的托架(9) 為一中部設有傾斜通孔的柱體結構，傾斜通孔的直徑與電主軸B(Il)的外徑配套，且在托架(9)表面至少設有兩個分別貫通至傾斜通孔的緊固螺孔04)。
5.根據權利要求4所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，其特征是所述的緊固螺孔(24)垂直于傾斜通孔(23)。
6.根據權利要求1所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，其特征是所述的電磁鐵 (15)對壓塊(14)的電磁力與壓塊(14)重量的合力等于電主軸B(Il)、托架(9)和靜壓立軸(8)的總重力。
7.根據權利要求1、4或6任一所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，其特征是所述的托架(9)上部面固定安裝有用于加載砝碼的加載平臺05)。
8.根據權利要求1所述的球盤式潤滑劑彈流摩擦力測試儀，其特征是所述的摩擦力傳感器(10)為數字傳感器。
全文摘要
一種涉及用于測試潤滑劑彈流摩擦力的球盤式測試儀，所述的測試儀包含底架、電主軸A、電主軸B、盤試件、球試件、靜壓立軸、托架、摩擦力傳感器和杠桿機構；所述的底架上部面豎直固定電主軸A和電主軸B，電主軸A的端頭固定盤試件，電主軸B的端頭固定有與盤試件對應的球試件；電主軸B通過與摩擦力傳感器接觸的托架固定在高于電主軸A的位置，并通過靜壓立軸和杠桿機構調整高低；所述的測試儀能夠模擬兩接觸件之間的滾動伴滑動狀態和彈流潤滑狀態，從而能夠準確的測得潤滑油的摩擦力。
文檔編號G01L5/00GK102410902SQ20111037245
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者張貝, 李航, 楊伯原, 王燕霜, 祝海峰, 蘇冰 申請人:河南科技大學