滾針彈流油膜測量試驗的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種滾針彈流油膜測量試驗機。它包括光學(xué)系統(tǒng)、傳動機構(gòu)及加載系統(tǒng)。所述的光學(xué)系統(tǒng)由光源發(fā)射的平行光束射到顯微鏡下的反射鏡上，折轉(zhuǎn)方向垂直向下透過人造藍寶石，一部分光透過人造藍寶石下表面的鉻膜照射到試驗滾針表面上發(fā)生反射，另一部分直接在鉻膜表面發(fā)生反射，兩束光所形成的干涉條紋可以從顯微鏡的目鏡觀察到。所述的傳動機構(gòu)由電機驅(qū)動凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪通過滑塊帶動玻璃材料運動，玻璃材料帶動滾針擺動，通過對凸輪輪廓進行設(shè)計，可以使?jié)L針做往復(fù)勻速及近似勻加速擺動運動。所述的加載系統(tǒng)采用砝碼杠桿加載形式。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、容易操作，可測量大長徑比的滾針等穩(wěn)態(tài)運動時的彈流潤滑油膜特性。
【專利說明】滾針彈流油膜測量試驗機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種滾針彈流油膜測量試驗機，特別涉及滾針彈流油膜厚度及形狀測量試驗機。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，對線接觸副提出高速、重載和高可靠性的要求越來越高。有限長線接觸副主要用于重載場合，所以目標值應(yīng)當超過lGPa。在這樣的工況下，潤滑劑的特性將發(fā)生不同于常壓狀態(tài)下的變化，接觸副的表面將產(chǎn)生與潤滑油膜厚度相同數(shù)量級甚至比之更大的彈性變形。對大長徑比的滾針線接觸彈流潤滑進行研究，揭示大長徑比線接觸的彈流潤滑規(guī)律，將有利于推進彈流技術(shù)的進一步發(fā)展，為理論研究做良好的實際依據(jù)。
[0003]測定彈流潤滑狀態(tài)下油膜的厚度及形狀，是彈流潤滑試驗研究的關(guān)鍵。到目前為止，測量動態(tài)膜厚的方法主要有兩種:電容法和光干涉法。但是電容法只能測量平均的動態(tài)膜厚，而光干涉法不僅能測量動態(tài)膜厚而且可以測量油膜形狀，因此得到了廣泛的應(yīng)用。而且光干涉法應(yīng)該是現(xiàn)今唯一能測量動態(tài)油膜形狀的方法。
[0004]在光彈流測量技術(shù)的發(fā)展過程中，主要出現(xiàn)了兩大類實驗測量裝置，一類是模仿實際圓柱滾子軸承上的光干涉測量裝置，這類測量裝置是將滾子軸承的內(nèi)圈滾道或外圈滾道、或是內(nèi)圈和外圈滾道中的一部分用透明材料制成，與滾子相接觸，在一定載荷下形成彈流潤滑。但這類裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用較少。另一類光彈流測量實驗裝置是由繞中心旋轉(zhuǎn)的透明圓盤與其接觸的滾動體組成，滾動體可以是鋼球、圓錐滾子或者是鋼制的腰鼓形滾子，各自形成了點、線或者是橢圓接觸副的光彈流實驗測量裝置。目前，光彈流實驗裝置基本上都采用后者所述裝置。
[0005]軸承滾針潤滑表面所處的工況條件不斷變化必然會引起油膜的動態(tài)效應(yīng)，進而使得油膜的接觸應(yīng)力分布和油膜形狀等特性不同，因此研究滾針等大長徑比線接觸的彈流是很有必要的，而目前還未看到相關(guān)方面的研究。對彈流油膜的試驗研究主要采用光干涉法，但由于光干涉法必須采用透明材料，而目前所用透明材料的機械性能與金屬材料相差甚遠，如前者的彈性模量僅是后者的一半，彈性模量只有70MPa左右，這就限制了模擬實際工況時的載荷與速度等，所以很難用于模擬實際的機械零件的情況。
[0006]目前雖已對線接觸擺動工況下光干涉彈流潤滑進行了研究，但其運動規(guī)律為正弦規(guī)律，未對勻速運動等穩(wěn)態(tài)運動狀態(tài)進行研究。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的是為了彌補目前對滾針等大長徑比線接觸彈流潤滑試驗研究的空白，并使試驗可在接近實際工況即載荷下進行，提供一種滾針彈流油膜測量試驗機。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型的構(gòu)思是:
[0009]本實用新型應(yīng)用人造藍寶石作為試驗中的透明材料，由于人造藍寶石具有與鋼相接近的綜合彈性模量和傳熱性能，這將有利于試驗在接近實際工況特別是接近實際的高接觸應(yīng)力下進行，使得所測結(jié)果更接近實際；并對凸輪輪廓進行了特別的設(shè)計計算，使得滾針可實現(xiàn)勻速運動及近似勻加速運動。
[0010]根據(jù)上述實用新型構(gòu)思，本實用新型采用下述技術(shù)方案:
[0011]一種滾針彈流油膜測量試驗機，包括機座、光學(xué)系統(tǒng)、傳動機構(gòu)和加載系統(tǒng)，其特征在于:機座位于最下方，傳動機構(gòu)及光學(xué)系統(tǒng)由螺釘連接并坐落于機座上，加載系統(tǒng)由一根連接于傳動機構(gòu)的軸與傳動機構(gòu)連接。所述光學(xué)系統(tǒng)包括人造藍寶石、試驗滾針、CCD、顯微鏡、窄帶濾光片、光源，外部光源及窄帶濾光片坐落于機座上，并位于顯微鏡前方，人造藍寶石位于顯微鏡正下方，試驗滾針位于人造藍寶石下方，CXD連接于顯微鏡上方，由外部光源發(fā)射的平行光束，經(jīng)窄帶濾光片濾光后成為中心波長為600nm的準單色光束，濾光后的的光束射到顯微鏡下的反射鏡上，一部分光折轉(zhuǎn)方向垂直向下透過人造藍寶石，此部分光又分成兩部分，一部分透過人造藍寶石下表面的鉻膜透過油膜照射到試驗滾針表面上發(fā)生反射，另一部分直接在鉻膜表面發(fā)生反射，兩束反射光所形成的干涉條紋可以從顯微鏡的目鏡觀察到，CXD用來傳輸動態(tài)圖像，電腦顯示器連接CXD對動態(tài)圖像進行觀察、處理及分析；所述傳動機構(gòu)包括滑塊、連桿、凸輪、電機、人造藍寶石、試驗滾針、陪試滾針、支撐輪、加載輪，立式電機經(jīng)螺釘連接于機座上，凸輪經(jīng)銷子連接在立式電機上，連桿由銷子連接于凸輪的凹槽內(nèi)，連桿由螺釘連接滑塊，人造藍寶石位于連接于滑塊上的支撐板的凹槽內(nèi)，試驗滾針位于人造藍寶石的下方由陪試滾針支撐，陪試滾針位于支撐輪及加載輪上方并由其支撐，立式電機驅(qū)動經(jīng)過特定設(shè)計的輪廓的凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪帶動連桿做往復(fù)勻速及近似勻加速直線運動，連桿帶動滑塊做往復(fù)勻速及近似勻加速直線運動，進而帶動人造藍寶石做往復(fù)勻速及近似勻加速直線運動，人造藍寶石帶動試驗滾針做往復(fù)勻速及近似勻加速旋轉(zhuǎn)運動；所述的加載系統(tǒng)包括砝碼、杠桿、機座、加載輪、陪試滾針、試驗滾針，砝碼由螺栓連接于杠桿的一端，杠桿的另一端連接加載輪，陪試滾針位于加載輪上方并由其中間的軸肩限位，砝碼的載荷作用于杠桿的一端，經(jīng)杠桿放大后，在另一端作用于加載輪上，加載輪的載荷與支撐輪共同作用于陪試滾針上，陪試滾針位于加載輪及支撐輪上方并由其支撐并由加載輪中間的軸肩限位,試驗滾針位于陪試滾針的上方并由其支撐。
[0012]凸輪輪廓％ = 47=及02 =122:的角度內(nèi)為偏心圓弧，此曲線的輪廓帶動玻璃運動所實現(xiàn)的運動可近似為勻加速直線運動；兩個850的角度內(nèi)為對稱的阿基米德螺線擴展曲線，其公式為P =棚-80 ,此曲線的輪廓帶動玻璃運動可實現(xiàn)勻速直線運動形式，進而帶動試驗滾針實現(xiàn)勻速擺動運動。
[0013]設(shè)驅(qū)動凸輪轉(zhuǎn)動的電機轉(zhuǎn)速為ω，運動時間為t，凸輪輪廓曲線的曲率半徑為P，運動時間t內(nèi)凸輪轉(zhuǎn)過的角度為Θ，則玻璃材料勻速運動段位移s計算公式為
[0014]s = Δρ = 40ΔΘ = 40 (Μ
[0015]則速度計算公式為

【權(quán)利要求】
1.一種滾針彈流油膜測量試驗機，包括機座(13)、光學(xué)系統(tǒng)、傳動機構(gòu)和加載系統(tǒng)，其特征在于:機座(13)位于最下方，傳動機構(gòu)及光學(xué)系統(tǒng)由螺釘連接并坐落于機座(13)上，加載系統(tǒng)由一根連接于傳動機構(gòu)的軸與傳動機構(gòu)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾針彈流油膜測量試驗機，其特征在于:所述光學(xué)系統(tǒng)包括人造藍寶石(3)、試驗滾針(4)、CXD (5)、顯微鏡(6)、窄帶濾光片(7)、光源(8)，外部光源(8 )及窄帶濾光片(7 )坐落于機座(13 )上，并位于顯微鏡(6 )前方，人造藍寶石(3 )位于顯微鏡正下方，試驗滾針(4)位于人造藍寶石(3)下方，CXD (5)連接于顯微鏡(6)上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾針彈流油膜測量試驗機，其特征在于:所述傳動機構(gòu)包括滑塊(9)、連桿(10)、凸輪(11)、電機(12)、兩根陪試滾針(14、15)、兩個支撐輪(17、18)和加載輪(16)，電機(12)經(jīng)螺釘連接于機座(13)上，凸輪(11)經(jīng)銷子連接在電機(12)上，連桿(10)由銷子鉸接于凸輪(11)的凹槽內(nèi)，連桿(10)由螺釘連接滑塊(9)，人造藍寶石(3)位于連接于滑塊(9)的支撐板的凹槽內(nèi)，試驗滾針(4)位于人造藍寶石(3)的下方由兩根陪試滾針(14、15)支撐，兩根陪試滾針(14、15)位于兩個支撐輪(17、18)及加載輪(16)上方而受支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾針彈流油膜測量試驗機，其特征在于:所述的加載系統(tǒng)包括砝碼(I)和杠桿(2 )，砝碼(I)由螺栓連接于杠桿(2 )的一端，杠桿(2 )的另一端連接加載輪(16)，陪試滾針(4)位于加載輪(16)及兩個支撐輪(17、18)上方并由其支撐而由加載輪(16)中間的軸肩限位，試驗滾針(4)位于兩根陪試滾針(14、15)的上方并由其支撐。
【文檔編號】G01N33/30GK203858243SQ201420001969
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】宋偉娜, 陳曉陽, 李春鋒, 余劍, 嵇文超, 孫殿超 申請人:上海大學(xué)