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滚针弹流油膜测量试验的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种滚针弹流油膜测量试验机。它包括光学系统、传动机构及加载系统。所述的光学系统由光源发射的平行光束射到显微镜下的反射镜上，折转方向垂直向下透过人造蓝宝石，一部分光透过人造蓝宝石下表面的铬膜照射到试验滚针表面上发生反射，另一部分直接在铬膜表面发生反射，两束光所形成的干涉条纹可以从显微镜的目镜观察到。所述的传动机构由电机驱动凸轮转动，凸轮通过滑块带动玻璃材料运动，玻璃材料带动滚针摆动，通过对凸轮轮廓进行设计，可以使滚针做往复匀速及近似匀加速摆动运动。所述的加载系统采用砝码杠杆加载形式。本实用新型结构简单、实用性强、容易操作，可测量大长径比的滚针等稳态运动时的弹流润滑油膜特性。
【专利说明】滚针弹流油膜测量试验机

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种滚针弹流油膜测量试验机，特别涉及滚针弹流油膜厚度及形状测量试验机。

【背景技术】
[0002]随着现代工业技术的高速发展，对线接触副提出高速、重载和高可靠性的要求越来越高。有限长线接触副主要用于重载场合，所以目标值应当超过lGPa。在这样的工况下，润滑剂的特性将发生不同于常压状态下的变化，接触副的表面将产生与润滑油膜厚度相同数量级甚至比之更大的弹性变形。对大长径比的滚针线接触弹流润滑进行研究，揭示大长径比线接触的弹流润滑规律，将有利于推进弹流技术的进一步发展，为理论研究做良好的实际依据。
[0003]测定弹流润滑状态下油膜的厚度及形状，是弹流润滑试验研究的关键。到目前为止，测量动态膜厚的方法主要有两种:电容法和光干涉法。但是电容法只能测量平均的动态膜厚，而光干涉法不仅能测量动态膜厚而且可以测量油膜形状，因此得到了广泛的应用。而且光干涉法应该是现今唯一能测量动态油膜形状的方法。
[0004]在光弹流测量技术的发展过程中，主要出现了两大类实验测量装置，一类是模仿实际圆柱滚子轴承上的光干涉测量装置，这类测量装置是将滚子轴承的内圈滚道或外圈滚道、或是内圈和外圈滚道中的一部分用透明材料制成，与滚子相接触，在一定载荷下形成弹流润滑。但这类装置的结构复杂，应用较少。另一类光弹流测量实验装置是由绕中心旋转的透明圆盘与其接触的滚动体组成，滚动体可以是钢球、圆锥滚子或者是钢制的腰鼓形滚子，各自形成了点、线或者是椭圆接触副的光弹流实验测量装置。目前，光弹流实验装置基本上都采用后者所述装置。
[0005]轴承滚针润滑表面所处的工况条件不断变化必然会引起油膜的动态效应，进而使得油膜的接触应力分布和油膜形状等特性不同，因此研究滚针等大长径比线接触的弹流是很有必要的，而目前还未看到相关方面的研究。对弹流油膜的试验研究主要采用光干涉法，但由于光干涉法必须采用透明材料，而目前所用透明材料的机械性能与金属材料相差甚远，如前者的弹性模量仅是后者的一半，弹性模量只有70MPa左右，这就限制了模拟实际工况时的载荷与速度等，所以很难用于模拟实际的机械零件的情况。
[0006]目前虽已对线接触摆动工况下光干涉弹流润滑进行了研究，但其运动规律为正弦规律，未对匀速运动等稳态运动状态进行研究。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是为了弥补目前对滚针等大长径比线接触弹流润滑试验研究的空白，并使试验可在接近实际工况即载荷下进行，提供一种滚针弹流油膜测量试验机。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型的构思是:
[0009]本实用新型应用人造蓝宝石作为试验中的透明材料，由于人造蓝宝石具有与钢相接近的综合弹性模量和传热性能，这将有利于试验在接近实际工况特别是接近实际的高接触应力下进行，使得所测结果更接近实际；并对凸轮轮廓进行了特别的设计计算，使得滚针可实现匀速运动及近似匀加速运动。
[0010]根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案:
[0011]一种滚针弹流油膜测量试验机，包括机座、光学系统、传动机构和加载系统，其特征在于:机座位于最下方，传动机构及光学系统由螺钉连接并坐落于机座上，加载系统由一根连接于传动机构的轴与传动机构连接。所述光学系统包括人造蓝宝石、试验滚针、CCD、显微镜、窄带滤光片、光源，外部光源及窄带滤光片坐落于机座上，并位于显微镜前方，人造蓝宝石位于显微镜正下方，试验滚针位于人造蓝宝石下方，CXD连接于显微镜上方，由外部光源发射的平行光束，经窄带滤光片滤光后成为中心波长为600nm的准单色光束，滤光后的的光束射到显微镜下的反射镜上，一部分光折转方向垂直向下透过人造蓝宝石，此部分光又分成两部分，一部分透过人造蓝宝石下表面的铬膜透过油膜照射到试验滚针表面上发生反射，另一部分直接在铬膜表面发生反射，两束反射光所形成的干涉条纹可以从显微镜的目镜观察到，CXD用来传输动态图像，电脑显示器连接CXD对动态图像进行观察、处理及分析；所述传动机构包括滑块、连杆、凸轮、电机、人造蓝宝石、试验滚针、陪试滚针、支撑轮、加载轮，立式电机经螺钉连接于机座上，凸轮经销子连接在立式电机上，连杆由销子连接于凸轮的凹槽内，连杆由螺钉连接滑块，人造蓝宝石位于连接于滑块上的支撑板的凹槽内，试验滚针位于人造蓝宝石的下方由陪试滚针支撑，陪试滚针位于支撑轮及加载轮上方并由其支撑，立式电机驱动经过特定设计的轮廓的凸轮转动，凸轮带动连杆做往复匀速及近似匀加速直线运动，连杆带动滑块做往复匀速及近似匀加速直线运动，进而带动人造蓝宝石做往复匀速及近似匀加速直线运动，人造蓝宝石带动试验滚针做往复匀速及近似匀加速旋转运动；所述的加载系统包括砝码、杠杆、机座、加载轮、陪试滚针、试验滚针，砝码由螺栓连接于杠杆的一端，杠杆的另一端连接加载轮，陪试滚针位于加载轮上方并由其中间的轴肩限位，砝码的载荷作用于杠杆的一端，经杠杆放大后，在另一端作用于加载轮上，加载轮的载荷与支撑轮共同作用于陪试滚针上，陪试滚针位于加载轮及支撑轮上方并由其支撑并由加载轮中间的轴肩限位,试验滚针位于陪试滚针的上方并由其支撑。
[0012]凸轮轮廓％ = 47=及02 =122:的角度内为偏心圆弧，此曲线的轮廓带动玻璃运动所实现的运动可近似为匀加速直线运动；两个850的角度内为对称的阿基米德螺线扩展曲线，其公式为P =棚-80 ,此曲线的轮廓带动玻璃运动可实现匀速直线运动形式，进而带动试验滚针实现匀速摆动运动。
[0013]设驱动凸轮转动的电机转速为ω，运动时间为t，凸轮轮廓曲线的曲率半径为P，运动时间t内凸轮转过的角度为Θ，则玻璃材料匀速运动段位移s计算公式为
[0014]s = Δρ = 40ΔΘ = 40 (Μ
[0015]则速度计算公式为

【权利要求】
1.一种滚针弹流油膜测量试验机，包括机座(13)、光学系统、传动机构和加载系统，其特征在于:机座(13)位于最下方，传动机构及光学系统由螺钉连接并坐落于机座(13)上，加载系统由一根连接于传动机构的轴与传动机构连接。
2.根据权利要求1所述的滚针弹流油膜测量试验机，其特征在于:所述光学系统包括人造蓝宝石(3)、试验滚针(4)、CXD (5)、显微镜(6)、窄带滤光片(7)、光源(8)，外部光源(8 )及窄带滤光片(7 )坐落于机座(13 )上，并位于显微镜(6 )前方，人造蓝宝石(3 )位于显微镜正下方，试验滚针(4)位于人造蓝宝石(3)下方，CXD (5)连接于显微镜(6)上方。
3.根据权利要求2所述的滚针弹流油膜测量试验机，其特征在于:所述传动机构包括滑块(9)、连杆(10)、凸轮(11)、电机(12)、两根陪试滚针(14、15)、两个支撑轮(17、18)和加载轮(16)，电机(12)经螺钉连接于机座(13)上，凸轮(11)经销子连接在电机(12)上，连杆(10)由销子铰接于凸轮(11)的凹槽内，连杆(10)由螺钉连接滑块(9)，人造蓝宝石(3)位于连接于滑块(9)的支撑板的凹槽内，试验滚针(4)位于人造蓝宝石(3)的下方由两根陪试滚针(14、15)支撑，两根陪试滚针(14、15)位于两个支撑轮(17、18)及加载轮(16)上方而受支撑。
4.根据权利要求3所述的滚针弹流油膜测量试验机，其特征在于:所述的加载系统包括砝码(I)和杠杆(2 )，砝码(I)由螺栓连接于杠杆(2 )的一端，杠杆(2 )的另一端连接加载轮(16)，陪试滚针(4)位于加载轮(16)及两个支撑轮(17、18)上方并由其支撑而由加载轮(16)中间的轴肩限位，试验滚针(4)位于两根陪试滚针(14、15)的上方并由其支撑。
【文档编号】G01N33/30GK203858243SQ201420001969
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】宋伟娜, 陈晓阳, 李春锋, 余剑, 嵇文超, 孙殿超 申请人:上海大学