光干涉彈性流體潤(rùn)滑試驗(yàn)平臺(tái)的制作方法

本實(shí)用新型涉及一種光干涉彈性流體潤(rùn)滑實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具體涉及一種采用光干涉法檢測(cè)滾動(dòng)體彈性流體潤(rùn)滑性能的試驗(yàn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

近二、三十年來(lái)，彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論獲得了迅速的發(fā)展越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。點(diǎn)、線接觸彈流潤(rùn)滑油膜厚度一般只有百分之幾到幾微米，而油膜厚度是判斷潤(rùn)滑是否失效的最重要的指標(biāo)。因此，彈流油膜厚度的測(cè)量成為一個(gè)引起人們極大興趣的重要課題。

目前，人們所使用過的方法有電容法，X射線法，放電電壓法，磁阻法，光干涉法等等。其中最有效，應(yīng)用最廣泛的是電容法和光干涉法。與電容法相比光干涉法具有準(zhǔn)確，直觀，簡(jiǎn)便易行的優(yōu)點(diǎn)。因此多用于基礎(chǔ)研究，油品研究和教學(xué)演示中。

現(xiàn)有的光干涉彈流潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)一般采用杠桿加載方式，例如將鋼球回轉(zhuǎn)單元至于杠桿的一端，將加載砝碼至于另一段，來(lái)對(duì)鋼球加載。這種加載方式穩(wěn)定性較差，容易在設(shè)備的運(yùn)行中產(chǎn)生振動(dòng)。此外，這種設(shè)備對(duì)杠桿支點(diǎn)的要求較高，在實(shí)際裝配中，不易找到使杠桿兩端力矩平衡的支點(diǎn)，難以在試驗(yàn)中對(duì)加載力的大小進(jìn)行精確控制。最后，沉重又不斷振動(dòng)的砝碼存在較大的安全隱患，容易對(duì)操作者的身心造成負(fù)面影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種測(cè)量精度高，安全可靠的光干涉彈流潤(rùn)滑試驗(yàn)平臺(tái)。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種光干涉彈性流體潤(rùn)滑試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述試驗(yàn)平臺(tái)包括加載單元、玻璃圓盤回轉(zhuǎn)單元、鋼球回轉(zhuǎn)單元和光干涉檢測(cè)單元；

所述加載單元包括豎直固定在底板四角上的支撐柱、固定于底板中央的加載柱及位于加載柱兩旁的導(dǎo)向柱，加載柱配合加載螺母支撐升降板，升降板和位于升降板上方的固定板兩端安裝有直線軸承，導(dǎo)向柱與直線軸承相配合，在升降板和固定板之間設(shè)置彈簧，彈簧均布于升降板內(nèi)邊緣，升降板上還設(shè)有刻度尺；

所述的玻璃圓盤回轉(zhuǎn)單元包括：一個(gè)固定于支撐柱頂端的桌面，以及固定于桌面上 的立式電機(jī)支座和套杯，套杯和立式電機(jī)支座內(nèi)設(shè)置一貫穿桌面的盤驅(qū)動(dòng)軸，盤驅(qū)動(dòng)軸穿過桌面的下端連接一玻璃圓盤，盤驅(qū)動(dòng)軸的上端依次連接立式聯(lián)軸器及位于立式電機(jī)支座上的盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，桌面上開有觀測(cè)孔；

所述的鋼球回轉(zhuǎn)單元包括：開有導(dǎo)向槽的安裝板設(shè)置于固定板上，油盤、軸承座、臥式電機(jī)支座依次固定在安裝板上，軸承座內(nèi)的球驅(qū)動(dòng)軸一端連接錐頭套筒，另一端依次連接臥式聯(lián)軸器及臥式電機(jī)支座上的球驅(qū)動(dòng)電機(jī)，錐頭套筒與鋼球膠接，鋼球位于玻璃圓盤回轉(zhuǎn)單元中的玻璃圓盤下方，并與觀測(cè)孔的中心點(diǎn)相對(duì)應(yīng)；

所述的光干涉檢測(cè)單元包括安裝在桌面上的激光器和顯微鏡，激光器和顯微鏡位于使激光發(fā)生干涉并觀測(cè)到干涉圖樣的位置。

所述彈簧的數(shù)量為大于或等于4個(gè)。

所述刻度尺均布于升降板四周。

所述刻度尺的最小精度小于或等于0.1毫米。

所述的玻璃圓盤與盤驅(qū)動(dòng)軸連接時(shí)，在玻璃圓盤的上下表面墊有止動(dòng)墊片。

有益效果：

本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以至少具有如下優(yōu)點(diǎn)之一：

1、穩(wěn)定性較好，在設(shè)備的運(yùn)行中幾乎不產(chǎn)生振動(dòng)。

2、裝配簡(jiǎn)單，需要進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)的機(jī)構(gòu)不多，只需調(diào)節(jié)彈簧和鋼球回轉(zhuǎn)單元的位置即可實(shí)現(xiàn)將載荷加在鋼球質(zhì)心上。

3、操作簡(jiǎn)單，只需調(diào)節(jié)加載螺母，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼球回轉(zhuǎn)單元的加載操作。

4、加載精度高，通過對(duì)刻度尺的觀測(cè)，能把對(duì)加載力大小的控制精確到1×10^-4N.

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型光干涉彈流潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的加載單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的鋼球回轉(zhuǎn)單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的玻璃圓盤回轉(zhuǎn)單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為光干涉檢測(cè)單元結(jié)構(gòu)示意圖。

以上各附圖的附圖標(biāo)記：1、加載單元；11、支撐部；111、底板；112、導(dǎo)柱；113、加載柱；114、支撐柱；115、直線軸承；116、加載螺母；12、加載部；121、升降板；122、固定板；123、彈簧；124、刻度尺；2、鋼球回轉(zhuǎn)單元；21、鋼球；22、油盤；23、錐頭套筒；24、球驅(qū)動(dòng)軸；25、軸承座；26、臥式聯(lián)軸器；27、臥式電機(jī)支座；28、球驅(qū)動(dòng)電機(jī)；29、安裝板；291、導(dǎo)向槽；3、玻璃圓盤回轉(zhuǎn)單元；31、玻璃圓盤；32、止 動(dòng)墊片；33、六角薄螺母；34、桌面；341、觀測(cè)孔；35、套杯；36、立式電機(jī)支座；37、盤驅(qū)動(dòng)軸；38、立式聯(lián)軸器；39、盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)；4、光干涉檢測(cè)單元；41、激光器；42、電子顯微鏡。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合圖1至圖5對(duì)本實(shí)用新型光干涉彈流潤(rùn)滑試驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)施例做進(jìn)一步說明。

如圖1至圖5所示，一種光干涉彈流潤(rùn)滑試驗(yàn)平臺(tái)包括：加載單元1，鋼球回轉(zhuǎn)單元2，玻璃圓盤回轉(zhuǎn)單元3和光干涉檢測(cè)單元4，所述加載單元1通過固定板122支撐鋼球回轉(zhuǎn)單元2，通過支撐柱114支撐和定位鋼球回轉(zhuǎn)單元2，所述鋼球回轉(zhuǎn)單元2通過桌面34支撐光干涉檢測(cè)單元4。

所述加載單元1包括支撐部11和加載部12，所述支撐部11中，支撐柱114、導(dǎo)向柱112和加載柱113豎直固定在底板上，所述導(dǎo)向柱112與直線軸承115相配合，能使直線軸承115在導(dǎo)向柱112上滑動(dòng)，所述加載柱113上有外螺紋，能與加載螺母116相配合，所述加載部12中，固定板122和升降板121的兩端裝有直線軸承115，所述加載螺母116朝上的端面用于支撐升降板121，或壓縮夾緊在升降板121和固定板122之間的彈簧123，所述彈簧123的變形量，可以通過固定在升降板121上的刻度尺124來(lái)觀測(cè)。

其中，刻度尺13上的最小刻度，應(yīng)該精確到0.1毫米或更小。

所述鋼球回轉(zhuǎn)單元2中，油盤22、軸承座25和臥式電機(jī)支座27固定在安裝板29上，所述軸承座25內(nèi)裝有球驅(qū)動(dòng)軸24，所述球驅(qū)動(dòng)軸24一端用緊定螺釘與錐頭套筒23連接，另一端與臥式聯(lián)軸器26連接，所述錐頭套筒23與鋼球21膠接，所述臥式電機(jī)支座27上裝有球驅(qū)動(dòng)電機(jī)28，所述球驅(qū)動(dòng)電機(jī)28也與臥式聯(lián)軸器26相連，所述安裝板29上開有導(dǎo)向槽291，用于調(diào)節(jié)鋼球回轉(zhuǎn)單元2在固定板122上的位置。

其中，鋼球21的徑向跳動(dòng)度應(yīng)該精確到1微米或更小，因此，相關(guān)傳動(dòng)組件，即球驅(qū)動(dòng)軸24及錐頭套筒23的連接面都必須有較高的加工精度、同軸度和粗糙度。

可選的，若球驅(qū)動(dòng)電機(jī)28為旋轉(zhuǎn)精度較高的伺服電機(jī)，則臥式聯(lián)軸器26可選用剛性聯(lián)軸器，即用球驅(qū)動(dòng)電機(jī)28較高的旋轉(zhuǎn)精度，來(lái)控制鋼球21的徑向跳動(dòng)。

所述玻璃圓盤回轉(zhuǎn)單元3中，立式電機(jī)支座36、套杯35固定在桌面34上，所述套杯34中裝有盤驅(qū)動(dòng)軸37，所述盤驅(qū)動(dòng)軸37一端裝有兩邊墊有止動(dòng)墊片32的玻璃圓盤31，并用六角薄螺母33固定，另一端與立式聯(lián)軸器38連接，所述立式電機(jī)支座36上裝有盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)39，所述盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)39也與立式聯(lián)軸器38相連，所述桌面34上開有觀測(cè)孔341，以便光干涉檢測(cè)單元4對(duì)鋼球21和玻璃圓盤31形成的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)。

其中，玻璃圓盤31的軸向跳動(dòng)度應(yīng)該精確到1微米或更小，因此，相關(guān)傳動(dòng)組件，即盤驅(qū)動(dòng)軸37及止動(dòng)墊片32的連接面都必須有較高的加工精度、同軸度和粗糙度。

可選的，若盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)39為旋轉(zhuǎn)精度較高的伺服電機(jī)，則立式聯(lián)軸器38可選用剛性聯(lián)軸器，即用盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)39較高的旋轉(zhuǎn)精度，來(lái)控制玻璃圓盤31的軸向跳動(dòng)。

其中，止動(dòng)墊片32的材質(zhì)為鋁合金，以保護(hù)玻璃圓盤的表面，防止其被劃傷。

所述光干涉檢測(cè)單元4包括激光器41和顯微鏡42，所述激光器41與顯微鏡42的位置應(yīng)能保證使激光發(fā)生干涉，且能保證顯微鏡42觀測(cè)到干涉圖樣。

下面參照附圖1及圖5說明一種光干涉彈流潤(rùn)滑試驗(yàn)平臺(tái)的加載和實(shí)驗(yàn)過程。

所述加載單元的加載過程主要包括兩個(gè)步驟：在升降板121上的鋼球21和玻璃圓盤31相接觸后，繼續(xù)升高升降板121，壓縮加載彈簧123；通過觀察刻度尺124，檢測(cè)彈簧123的壓縮量，從而控制加載力的大小。

為了確保加載的穩(wěn)定性，可以增加刻度尺123的數(shù)量，在升降板的四周都設(shè)置刻度尺，確保載荷施加在升降板的質(zhì)心位置。

隨后，用球驅(qū)動(dòng)電機(jī)和盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別控制鋼球和玻璃圓盤的速度，使他們?cè)诮佑|點(diǎn)的線速度盡可能的接近。當(dāng)鋼球與玻璃圓盤間形成了一層穩(wěn)定的潤(rùn)滑油膜時(shí)，可通過光干涉檢測(cè)單元，觀測(cè)鋼球-玻璃圓盤間的油膜厚度。