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一種主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，屬于機(jī)械摩擦【技術(shù)領(lǐng)域】。本試驗(yàn)臺(tái)中，玻璃盤通過(guò)固定螺釘固定在轉(zhuǎn)軸的上端部，玻璃盤與轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)。鉸鏈置于潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)上，杠桿穿過(guò)鉸鏈，油杯置于杠桿的一端，砝碼掛在杠桿的另一端。鋼球置于油杯上表面和潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)的下表面之間，壓電陶瓷桿的下部通過(guò)緊定螺釘固定在壓電陶瓷支架上，壓電陶瓷支架的下部設(shè)有微調(diào)螺旋桿；壓電陶瓷桿的下端部通過(guò)信號(hào)線與壓電陶瓷控制器相連。本發(fā)明摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，能夠粗調(diào)鋼球與玻璃盤點(diǎn)接觸副的間隙，通過(guò)杠桿原理，將壓電陶瓷產(chǎn)生的位移在杠桿近端進(jìn)一步縮小，實(shí)現(xiàn)對(duì)球-盤點(diǎn)接觸副間隙更加精準(zhǔn)的控制。
【專利說(shuō)明】一種主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，屬于機(jī)械摩擦【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的點(diǎn)接觸摩擦副潤(rùn)滑膜試驗(yàn)測(cè)試手段主要利用摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將潤(rùn)滑劑帶入摩擦副的接觸區(qū)形成不同厚度的潤(rùn)滑膜。結(jié)合光干涉方法等，實(shí)現(xiàn)對(duì)潤(rùn)滑接觸區(qū)的潤(rùn)滑膜行為的觀測(cè)。在這種技術(shù)中，通常采用線性電機(jī)進(jìn)給對(duì)球-盤點(diǎn)接觸副外加負(fù)載，但是電機(jī)的位移精度較差，難以保證點(diǎn)接觸的穩(wěn)定性。采用帶有砝碼的杠桿裝置可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)接觸副的柔性接觸，保證接觸載荷穩(wěn)定，但是無(wú)法主動(dòng)、精確調(diào)節(jié)點(diǎn)接觸副間隙，潤(rùn)滑膜厚度主要進(jìn)行間接控制，屬于被動(dòng)性的調(diào)控范疇。此外，在摩擦副相對(duì)滾動(dòng)條件下，球-盤點(diǎn)接觸區(qū)的潤(rùn)滑劑行為受到摩擦副的滾動(dòng)效應(yīng)、潤(rùn)滑劑流動(dòng)效應(yīng)以及系統(tǒng)振動(dòng)等因素影響，因而難以對(duì)不同厚度潤(rùn)滑劑本征特性進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。此外，在潤(rùn)滑膜測(cè)試試驗(yàn)中，潤(rùn)滑膜厚度很小，一般在幾納米至幾百納米之間，因此有必要構(gòu)建納米級(jí)潤(rùn)滑膜厚度的主動(dòng)調(diào)控裝置。
[0003]目前已有一些測(cè)試儀器用于分析潤(rùn)滑油潤(rùn)滑特性。如高壓微間隙潤(rùn)滑試驗(yàn)機(jī)(專利號(hào):200810123328.7)能夠評(píng)價(jià)材料在高壓微間隙潤(rùn)條件下的承載能力、流變特性等；一種潤(rùn)滑劑膜厚測(cè)量?jī)x(專利號(hào):CN200910219284)，可以用來(lái)分析平衡加載條件下的潤(rùn)滑膜厚度。一種潤(rùn)滑劑膜厚測(cè)量?jī)x(專利號(hào):CN200910219284)，能夠測(cè)試工作軸承內(nèi)部的潤(rùn)滑情況，還能夠評(píng)價(jià)軸承工作中潤(rùn)滑材料的運(yùn)動(dòng)情況及潤(rùn)滑劑成分的變化。以上公開的專利中的測(cè)試設(shè)備雖然能對(duì)潤(rùn)滑劑的某些潤(rùn)滑特性和摩擦磨損性能進(jìn)行分析。但大部分只能考察摩擦副接觸間隙變化或不確定條件下的潤(rùn)滑特性研究，目前尚缺乏對(duì)固定摩擦副間隙內(nèi)潤(rùn)滑膜的成膜和流動(dòng)特性等觀測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)已有的潤(rùn)滑膜厚度測(cè)試儀器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以有利于對(duì)潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑特性進(jìn)行分析。
[0005]本發(fā)明提出的主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)、玻璃盤、電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、鋼球、油杯、鉸鏈、杠桿和壓電陶瓷桿，所述的電機(jī)與電源相連；所述的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)的輸出軸聯(lián)動(dòng)，輸出軸穿過(guò)潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)，所述的玻璃盤通過(guò)固定螺釘固定在轉(zhuǎn)軸的上端部，玻璃盤與轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)；所述的鉸鏈置于潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)上，所述的杠桿穿過(guò)鉸鏈，所述的油杯置于杠桿的一端，所述的破碼掛在杠桿的另一端；所述的鋼球置于油杯上表面和潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)的下表面之間；所述的壓電陶瓷桿的上端部與鉸鏈和砝碼之間的杠桿下部相對(duì)固定，壓電陶瓷桿的下部通過(guò)緊定螺釘固定在壓電陶瓷支架上，壓電陶瓷支架與鉸鏈底部的連接板相對(duì)固定；壓電陶瓷支架的下部設(shè)有微調(diào)螺旋桿；壓電陶瓷桿的下端部通過(guò)信號(hào)線與壓電陶瓷控制器相連。
[0006]本發(fā)明提出的主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)是:
[0007]本發(fā)明提出的主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其中的壓電陶瓷支架可以在較大范圍內(nèi)改變相對(duì)于微調(diào)螺旋桿的位置，適于實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)儀器使用，能夠粗調(diào)鋼球與玻璃盤點(diǎn)接觸副的間隙；微調(diào)螺旋桿精度為0.001mm，用于實(shí)驗(yàn)前精調(diào)球-盤點(diǎn)接觸副的間隙；壓電陶瓷的精度是納米級(jí)精度，通過(guò)閉環(huán)控制可以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)態(tài)地調(diào)整球-盤點(diǎn)接觸副的間隙，從而保證潤(rùn)滑膜厚度的恒定；另外，杠桿在鉸鏈兩側(cè)的力臂長(zhǎng)度不一樣，因此可以通過(guò)杠桿原理，將壓電陶瓷產(chǎn)生的位移在杠桿近端進(jìn)一步縮小，實(shí)現(xiàn)對(duì)球-盤點(diǎn)接觸副間隙更加精準(zhǔn)的控制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明提出的主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖1中，I是玻璃盤，2是固定螺母，3是轉(zhuǎn)軸，4是鋼球，5是油杯，6是鉸鏈，7是杠桿，8是壓電陶瓷桿，9是緊定螺釘，10是壓電陶瓷支架，11是砝碼，12是微調(diào)螺旋桿支架，13是微調(diào)螺旋桿，14是調(diào)節(jié)裝置支架，15是連接板，16是固定板，17是壓電陶瓷控制器，18是電機(jī)，19是潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)。

【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明提出的主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)19、玻璃盤1、電機(jī)18、轉(zhuǎn)軸3、鋼球4、油杯5、鉸鏈6、杠桿7和壓電陶瓷桿8,電機(jī)與電源(圖中未不出)相連，轉(zhuǎn)軸3與電機(jī)18的輸出軸聯(lián)動(dòng),輸出軸18穿過(guò)潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)19，玻璃盤I通過(guò)固定螺釘2固定在轉(zhuǎn)軸3的上端部，玻璃盤I與轉(zhuǎn)軸3聯(lián)動(dòng)。鉸鏈6置于潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)19上,杠桿7穿過(guò)鉸鏈6,油杯5置于杠桿7的一端,破碼11掛在杠桿7的另一端。鋼球4置于油杯5的上表面和潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)19的下表面之間。壓電陶瓷桿8的上端部與鉸鏈和砝碼之間的杠桿下部相對(duì)固定，壓電陶瓷桿8的下部通過(guò)緊定螺釘9固定在壓電陶瓷支架10上，壓電陶瓷支架10與鉸鏈6底部的連接板15相對(duì)固定。壓電陶瓷支架10的下部設(shè)有微調(diào)螺旋桿12。壓電陶瓷桿8的下端部通過(guò)信號(hào)線與壓電陶瓷控制器17相連。
[0011]本發(fā)明提出的主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其中玻璃盤與鋼球之間有很小的間隙，存有納米級(jí)厚度的潤(rùn)滑膜。鋼球通過(guò)油杯與杠桿剛性連接在一起，隨著杠桿的擺動(dòng)而上下移動(dòng)。杠桿通過(guò)鉸鏈與潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)相連，遠(yuǎn)端部分與壓電陶瓷伸縮端接觸。為保證有效接觸以及摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)的的穩(wěn)定性，在杠桿遠(yuǎn)端端部掛有砝碼，砝碼的大小可由試驗(yàn)確定。壓電陶瓷桿與壓電陶瓷支架通過(guò)緊定螺釘相互固定，可以根據(jù)試驗(yàn)的需要改變它們之間的相對(duì)位置。壓電陶瓷支架與微調(diào)螺旋桿相連，用緊定螺釘固定，同樣可以根據(jù)試驗(yàn)的需要改變相對(duì)位置。微調(diào)螺旋桿固定在微調(diào)螺旋桿支架上，這樣就可以使整個(gè)裝置保持相對(duì)位置的恒定。
[0012]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程:
[0013]如圖1所示，試驗(yàn)之前，在杠桿7的遠(yuǎn)端端部懸掛砝碼11，調(diào)節(jié)壓電陶瓷支架10，粗調(diào)鋼球4-玻璃盤I之間點(diǎn)接觸副的間隙，然后調(diào)節(jié)微調(diào)螺旋桿13實(shí)現(xiàn)精調(diào)上述間隙。在間隙中滴入潤(rùn)滑油，形成一定厚度的油膜。通過(guò)電源控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸3微小范圍內(nèi)擺動(dòng)，通過(guò)固定螺母2所產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)玻璃盤I擺動(dòng)。潤(rùn)滑油有一定粘度，因此玻璃盤帶動(dòng)鋼球4繞球心擺動(dòng)，繼而可以將油杯中的潤(rùn)滑油卷起，帶入間隙內(nèi)，保證潤(rùn)滑油充足，潤(rùn)滑膜穩(wěn)定存在。利用壓電陶瓷控制器，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要控制壓電陶瓷桿8發(fā)生納米級(jí)長(zhǎng)度變化，結(jié)合加載杠桿，運(yùn)用杠桿原理將壓電陶瓷的位移變化進(jìn)一步縮小，從而調(diào)節(jié)鋼球的位置，最終實(shí)現(xiàn)玻璃盤I和鋼球4之間納米級(jí)潤(rùn)滑膜厚度的主動(dòng)控制。
[0014]此外，本發(fā)明的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，也可應(yīng)用到玻璃盤進(jìn)行圓周旋轉(zhuǎn)的潤(rùn)滑性能測(cè)試中。首先，調(diào)整壓電陶瓷支架、微調(diào)螺旋桿使玻璃盤與鋼球發(fā)生接觸；電機(jī)控制器控制電機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)，玻璃盤旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鋼球旋轉(zhuǎn)，從而卷起油杯中的潤(rùn)滑油；壓電陶瓷控制器控制壓電陶瓷長(zhǎng)度，通過(guò)杠桿傳遞使球-盤接觸進(jìn)行微小的卸載，主動(dòng)使球-盤點(diǎn)接觸區(qū)出現(xiàn)一定的間隙，這樣球-盤間隙內(nèi)的潤(rùn)滑膜的厚度在不同電機(jī)轉(zhuǎn)速下保持恒定。進(jìn)而可以結(jié)合其它研究手段，包括光干涉顯微鏡、紅外熱像儀和高精度萬(wàn)用表等儀器，研究潤(rùn)滑劑的本征性能。
[0015]本發(fā)明的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其中的壓電陶瓷支架10可以運(yùn)用4個(gè)緊定螺釘，固定壓電陶瓷桿8，微調(diào)螺旋桿用2個(gè)緊定螺釘固定壓電陶瓷支架上。其中，壓電陶瓷支架10靠近壓電陶瓷桿的一端要加工出四個(gè)凹槽，用于壓電陶瓷接線的安裝。
[0016]本發(fā)明的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其中的固定板上要有兩對(duì)凹槽，用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)臺(tái)的位置，從而調(diào)節(jié)玻璃板與鋼球的點(diǎn)接觸位置。其中的杠桿在鉸鏈左右兩側(cè)的分布長(zhǎng)度是近端部分短、遠(yuǎn)端部分長(zhǎng)。
【權(quán)利要求】
1.一種主動(dòng)調(diào)控摩擦副之間潤(rùn)滑膜厚度的摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于該摩擦實(shí)驗(yàn)裝置包括潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)、玻璃盤、電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、鋼球、油杯、鉸鏈、杠桿和壓電陶瓷桿，所述的電機(jī)與電源相連；所述的轉(zhuǎn)軸與電機(jī)的輸出軸聯(lián)動(dòng)，輸出軸穿過(guò)潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)，所述的玻璃盤通過(guò)固定螺釘固定在轉(zhuǎn)軸的上端部，玻璃盤與轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)；所述的鉸鏈置于潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)上，所述的杠桿穿過(guò)鉸鏈，所述的油杯置于杠桿的一端，所述的砝碼掛在杠桿的另一端；所述的鋼球置于油杯上表面和潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)的下表面之間；所述的壓電陶瓷桿的上端部與鉸鏈和砝碼之間的杠桿下部相對(duì)固定，壓電陶瓷桿的下部通過(guò)緊定螺釘固定在壓電陶瓷支架上，壓電陶瓷支架與鉸鏈底部的連接板相對(duì)固定；壓電陶瓷支架的下部設(shè)有微調(diào)螺旋桿；壓電陶瓷桿的下端部通過(guò)信號(hào)線與壓電陶瓷控制器相連。
【文檔編號(hào)】G01N33/30GK104297454SQ201410539650
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】解國(guó)新, 崔子燚, 郭丹, 雒建斌 申請(qǐng)人:清華大學(xué)