專利名稱：圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的參考文獻如下 [1]Jacobson， B.0. ， High-pressure chamber measurements. Proc. Instn. Mech. Engrs. Part J : J. Eng. Trib. ， 2006， Vol. 220， 199-206. [2]Kleemola， J. and Lehtovaara， A. ， An approach for determination oflubricant properties at elliptical elastohydrodynamic contacts using atwin_disc test device and a numerical traction model. Proc. Instn. Mech. Engrs. Part J : J. Eng. Trib. ， 2008， Vol. 222， 797-806. [3]Workel， M. F. ， Dowson， D. ， Ehret， P. and Taylor, C. M. ， Measurements of the coefficients of friction of different lubricants duringimpact under high pressure and shear. Proc. Instn. Mech. Engrs. Part J : J. Eng. Trib. ， 2003， Vol. 217， 115-124. [4]溫詩鑄、楊沛然.彈性流體動力潤滑，北京清華大學出版社，1990.
[5]Zhang，Y. B. and Wen，S. Z. ，An analysis of elastohydrodynamiclubrication with limiting shear stress :Part I_Theory and solutions. TribologyTransactions, 2002， Vol. 45，135-144. 有鑒于此，本領(lǐng)域發(fā)明人尋求一種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的 方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法及 其裝置，它解決了上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，能夠達到同時測量大氣壓下潤滑油-接觸 表面界面剪切強度和潤滑油_接觸表面界面剪切強度_潤滑油壓力比例系數(shù)的目的。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下 —種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法，包括以下步驟
A、圓盤靜止，平板以速度u相對于圓盤作滑動，滑滾比為2，無量綱滾動速度u na/ (2E' R)應滿足l.OE-ll《un乂(2E' R)《1. 0E_9，其中na是大氣壓下潤滑油粘度，E' 是圓盤和平板的綜合楊氏彈性模量，R是圓盤半徑； B、往線接觸區(qū)供應被測潤滑油，使線接觸區(qū)形成流體動壓潤滑，在圓盤和平板間 施加載荷，使線接觸最大赫茲接觸壓力大于0.4GPa，而使無量綱載荷w/(E' R)滿足w/(E' R) > 43. 751(HRD2/E' )2和w/(E' R) < 2. 574(HRD1/E' )2，其中，w為載荷線密度 即單位接觸長度上的載荷，E'是圓盤和平板的綜合楊氏彈性模量，HRD1為平板接觸表面硬 度，HRD2為圓盤接觸表面硬度； C、要完成一次測量需要兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，分別在這兩個圓盤和
平板接觸上進行一次加載，分別測出這兩個圓盤和平板加載接觸下的圓盤接觸表面或平板 接觸表面上的摩擦系數(shù)值，求解關(guān)于接觸表面摩擦系數(shù)的兩元一次方程組(、。和as為未 知量)即可得到、。和cis值。 為提高測量精度，所述步驟C之后使用由兩個成一組的數(shù)組具有不同接觸表面硬 度的圓盤分別進行加載測量，解得若干組、。和cis值，分別求得這些、。和cis的平均值， 求得的、。禾P cis平均值可分別取作、。禾P cis的最終測量結(jié)果。
所述步驟C中圓盤接觸表面摩擦系數(shù)和平板接觸表面摩擦系數(shù)均為
(2) 視所測摩擦系數(shù)所屬的接觸表面，t ^和a s分別為大氣壓下該接觸表面-潤滑油 /:
服D2 4
視所測摩擦系數(shù)所屬的接觸表面， 界面剪切強度和該接觸表面_潤滑油界面剪切強度_潤滑油壓力比例系數(shù)；
設(shè)有兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，其表面硬度分別為HRD2a和HRD2b，對兩 個圓盤和平板接觸分別進行一次加載，測得這兩個圓盤加載接觸下圓盤接觸表面摩擦系數(shù) 或平板接觸表面摩擦系數(shù)分別為^和&，則可得下面聯(lián)立方程組
<formula>formula see original document page 6</formula>解以上聯(lián)立方程組，得
<formula>formula see original document page 6</formula>
(3)
(4)
(5) 使用由兩個成一組的數(shù)組具有不同接觸表面硬度的圓盤分別進行加載測量，測出 這些圓盤加載接觸下的圓盤接觸表面摩擦系數(shù)或平板接觸表面摩擦系數(shù)，得到若干組如式 (3)所示的聯(lián)立方程組，解這些聯(lián)立方程組可得到若干組t^和as值，分別求出這些、。 和as的平均值，得到的、。和as平均值可分別作為、。和as的最終測量結(jié)果。
—種實施圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法的裝置，包括若干傳 感器，還包括兩個圓盤和一平板，兩個圓盤具有不同接觸表面硬度； 所述兩個圓盤與平板相互垂直，圓盤靜止，圓盤和平板間形成高副線接觸，平板以 一定速度u相對于圓盤作滑動，滑滾比為2 ; 所述平板接觸表面硬度HRD1大于圓盤接觸表面硬度HRD2，圓盤接觸表面和平板 接觸表面粗糙度Ra值均不大于0. 1 i！ m ; 往線接觸區(qū)供應被測潤滑油，使線接觸區(qū)形成流體動壓潤滑。
所述兩個圓盤構(gòu)成一組，為數(shù)組圓盤與平板全塑性接觸。
在兩個圓盤和平板間施加載荷，使線接觸最大赫茲接觸壓力大于0. 4GPa。
所述圓盤半徑R應滿足2mm《R《50mm。所述圓盤軸向厚度h與圓盤半徑R的比值應滿足當2mm《R《5mm時，1. 5《h/ R《2.0;當5mm《R《15mm時，1. 0《h/R《1. 5 ;當15mm《R《50mm時，0. 5《h/R《1. 0。
本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢
1、本發(fā)明的方法可同時測量大氣壓下潤滑油-接觸表面界面剪切強度和潤滑 油_接觸表面界面剪切強度_潤滑油壓力比例系數(shù)。 2、按本發(fā)明方法制造的裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易制造和實施，制造成本和使用成本均 較低。 3、按本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)在較大范圍的潤滑油壓力下測量。
4、按本發(fā)明的方法測量精度較高。
5、按本發(fā)明的方法測量容易。 按照本發(fā)明的方法及裝置實施測量，技術(shù)效果顯著，具有測試的潤滑油壓力范圍 較大、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容易實現(xiàn)、制造成本和使用成本較低、測量容易和測量精度較高等優(yōu) 點，而且能同時測出兩個界面剪切強度參數(shù)值，具有顯著的實用價值。本發(fā)明的裝置可以替 代高壓腔測量裝置、雙圓盤試驗機和球沖擊試驗機等測量裝置，顯示出獨有的應用價值。


圖1是本發(fā)明的一種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法的流程 圖。 圖2是按本發(fā)明方法實施的一種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的 裝置示意圖。 圖3是本發(fā)明的實施例中圓盤和平板線接觸中動壓潤滑油膜壓力分布示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。 參看圖l，按照本發(fā)明的一種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法， 包括以下步驟 A、圓盤靜止，平板以一定速度u相對于圓盤作滑動，滑滾比為2，無量綱滾動速度 un乂(2E' R)應滿足l.OE-ll《un乂(2E' R)《1. 0E_9，其中n a是大氣壓下潤滑油粘 度，E'是圓盤和平板的綜合楊氏彈性模量，R是圓盤半徑。 B、往線接觸區(qū)供應被測潤滑油，使線接觸區(qū)形成流體動壓潤滑，在圓盤和平板間 施加載荷，使線接觸最大赫茲接觸壓力大于0.4GPa，而使無量綱載荷w/(E' R)滿足w/ (E' R) > 43. 751(HRD2/E' )2和w/(E' R) < 2. 574 (HRD1/E' )2，從而保證圓盤和平板間 接觸為全塑性接觸；其中，w為載荷線密度即單位接觸長度上的載荷，E'是圓盤和平板的 綜合楊氏彈性模量，HRD1為平板接觸表面硬度，HRD2為圓盤接觸表面硬度。
C、要完成一次測量需要兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，分別在這兩個圓盤和 平板接觸上進行一次滿足要求的加載，分別測出這兩個圓盤和平板加載接觸下的圓盤接觸 表面或平板接觸表面上的摩擦系數(shù)值，求解關(guān)于接觸表面摩擦系數(shù)的兩元一次方程組(t s。和Qs為未知量)即可得到、。和cis值。 D、為提高測量精度，可使用多組(由兩個成一組)具有不同接觸表面硬度的圓盤 分別進行加載測量，可解得若干組、。和cis值，分別求得這些、。和as的平均值，求得的 、。和as平均值可分別取作、。和cis的最終測量結(jié)果。
所述圓盤接觸表面摩擦系數(shù)和平板接觸表面摩擦系數(shù)均為<formula>formula see original document page 8</formula> 視所測摩擦系數(shù)所屬的接觸表面，t ^和a s分別為大氣壓下該接觸表面-潤滑油
視所測摩擦系數(shù)所屬的接觸表面， 界面剪切強度和該接觸表面_潤滑油界面剪切強度_潤滑油壓力比例系數(shù)。
設(shè)有兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，其表面硬度分別為HRD2a和HRD2b，對兩 個圓盤和平板接觸分別進行一次滿足要求的加載，測得這兩個圓盤加載接觸下圓盤接觸表 面摩擦系數(shù)或平板接觸表面摩擦系數(shù)分別為^和&，則可得下面聯(lián)立方程組<formula>formula see original document page 8</formula>
解以上聯(lián)立方程組，得
<formula>formula see original document page 8</formula>
使用由兩個成一組的數(shù)組具有不同接觸表面硬度的圓盤分別進行加載測量，測出
這些圓盤加載接觸下的圓盤接觸表面摩擦系數(shù)或平板接觸表面摩擦系數(shù)，得到若干組如式
(3)所示的聯(lián)立方程組，解這些聯(lián)立方程組可得到若干組t^和as值，分別求出這些、。
和as的平均值，得到的、。和as平均值可分別作為、。和as的最終測量結(jié)果。 參看圖2，按本發(fā)明方法實施的一種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度
的裝置，包括若干傳感器、兩個圓盤和一平板。兩個圓盤具有不同接觸表面硬度。 兩個圓盤與平板相互垂直，圓盤靜止，圓盤和平板間形成高副線接觸，平板以一定
速度u相對于圓盤作滑動，滑滾比為2。 平板接觸表面硬度HRD1大于圓盤接觸表面硬度HRD2，圓盤接觸表面和平板接觸 表面粗糙度Ra值均不大于0. 1 ii m。 往線接觸區(qū)供應被測潤滑油，使線接觸區(qū)形成流體動壓潤滑。
兩個圓盤構(gòu)成一組，為數(shù)組圓盤與平板全塑性接觸。 在兩個圓盤和平板間施加載荷，使線接觸最大赫茲接觸壓力大于0. 4GPa。
圓盤半徑R應滿足2mm《R《50mm。 圓盤軸向厚度h與圓盤半徑R的比值應滿足當2mm《R《5mm時，1. 5《h/ R《2.0;當5mm《R《15mm時，1. 0《h/R《1. 5 ;當15mm《R《50mm時，0. 5《h/R《1. 0。 實際使用中，本發(fā)明為鋼制圓盤-鋼制平板滑動接觸測量裝置，用來測量大氣壓 下潤滑油_鋼制接觸表面界面剪切強度t s。和潤滑油-鋼制接觸表面界面剪切強度_潤滑油壓力比例系數(shù)as，能同時測出這兩個參數(shù)值。圓盤和平板間形成高副線接觸，圓盤接 觸表面和平板接觸表面粗糙度Ra值均不大于O. lym。圓盤靜止，平板以一定速度u相對于 圓盤作滑動(無量綱滾動速度u n乂(2E' R)應滿足1. 0E-11《u n乂(2E' R)《1. 0E-9， 此處^是大氣壓下潤滑油粘度，E'是圓盤和平板的綜合楊氏彈性模量，R是圓盤半徑)， 滑滾比為2，平板接觸表面硬度HRD1應大于圓盤接觸表面硬度HRD2。往線接觸區(qū)供應被測 潤滑油，使線接觸區(qū)形成流體動壓潤滑，在圓盤和平板間施加載荷，使線接觸最大赫茲接觸 壓力大于0. 4GPa，而使無量綱載荷w/(E' R)滿足w/(E' R) > 43. 751 (HRD2/E' )2和界/ (E' R) < 2. 574(HRD1/E' )2，從而保證圓盤和平板間接觸為全塑性接觸；此處，w為載荷 線密度即單位接觸長度上的載荷。 要完成一次測量，需要兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，分別在這兩個圓盤和 平板接觸上進行一次滿足要求的加載，分別測出這兩個圓盤和平板加載接觸下的圓盤接觸 表面或平板接觸表面上的摩擦系數(shù)值，求解關(guān)于接觸表面摩擦系數(shù)的兩元一次方程組(t s。 和a,為未知量)即可得到、。和as值。得到的、。和c^值為大氣壓下潤滑油-圓盤 接觸表面界面剪切強度和潤滑油_圓盤接觸表面界面剪切強度_潤滑油壓力比例系數(shù)，或 大氣壓下潤滑油_平板接觸表面界面剪切強度和潤滑油_平板接觸表面界面剪切強度_潤 滑油壓力比例系數(shù)(視所測的摩擦系數(shù)為哪個接觸表面上摩擦系數(shù)而定)。
為提高測量精度，可使用多組(兩個成一組)具有不同接觸表面硬度的圓盤分別 進行加載測量，可解得若干組t s。和a s值，分別求得這些t s。和a s的平均值，求得的t s。 和as平均值可分別取作、。和as的最終測量結(jié)果。其中，1. 0E-11《u n乂(2E' R)《1. 0E_9， w/(E ' R) > 43. 751 (HRD2/E ' )2禾口 w/(E' R) < 2. 574(HRD1/E' )2，平板接觸表面硬度HRD1大于圓盤接觸表面硬度HRD2，圓 盤接觸表面和平板接觸表面粗糙度Ra值均不大于0. 1 m，最大赫茲接觸壓力大于0. 4GPa
根據(jù)推導，圖2中本發(fā)明圓盤接觸表面摩擦系數(shù)和平板接觸表面摩擦系數(shù)均為
(2) 視所測摩擦系數(shù)所屬的接觸表面，t ^和a s分別為大氣壓下該接觸表面-潤滑油
<formula>formula see original document page 9</formula>
視所測摩擦系數(shù)所屬的接觸表面， 界面剪切強度和該接觸表面_潤滑油界面剪切強度_潤滑油壓力比例系數(shù)。
設(shè)有兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，其表面硬度分別為HRD2a和HRD2b，對兩 個圓盤和平板接觸分別進行一次滿足要求的加載，測得這兩個圓盤加載接觸下圓盤接觸表 面摩擦系數(shù)或平板接觸表面摩擦系數(shù)分別為^和&，則可得下面聯(lián)立方程組
to
<formula>formula see original document page 9</formula>
服叫
解以上聯(lián)立方程組，得
<formula>formula see original document page 9</formula>
服叫-別D2。
(3)
(4)
使用多組(由兩個成一組)具有不同接觸表面硬度的圓盤分別進行加載測量，測 出這些圓盤加載接觸下的圓盤接觸表面摩擦系數(shù)或平板接觸表面摩擦系數(shù)，得到若干組如 式(3)所示的聯(lián)立方程組，解這些聯(lián)立方程組可得到若干組t^和cis值，分別求出這些 t s。和a s的平均值，得到的t s。和a s平均值可分別作為、。和a s的最終測量結(jié)果。
實施例 平板由45號鋼制成，接觸表面經(jīng)淬火處理，表面硬度為HRD1 = 2. 0GPa。平板接觸 表面粗糙度Ra值為0. 1 m。使用的潤滑油為石蠟油LVI260 (國際牌號)。
1、圓盤由20號鋼制成，接觸表面硬度為HRD2 = 0. 3GPa。圓盤接觸表面粗糙度 Ra值為O. lym。圓盤和平板接觸表面的綜合楊氏彈性模量為E' = 209GPa。圓盤半徑為 20mm，圓盤(軸向)厚度h二 15mm，平板沿圓盤軸向的寬度為25mm，沿圓盤軸向平板與圓盤 的接觸線長度為15mm。平板相對于圓盤的滑動速度為u = 4. Om/s，無量綱滾動速度為u n a/ (2E' R) = 1. 91E-11。圓盤和平板之間施加的載荷為Wl = 6. 0E+05N/m即圓盤和平板之間 施加的無量綱載荷為w/(E' R) = 1. 432E-04時，測得圓盤接觸表面上的摩擦系數(shù)為^ =
0. 051。圓盤仍由20號鋼制成，僅將其接觸表面硬度變成HRD2 = 0. 4GPa，以上圓盤其他參 數(shù)保持不變。圓盤和平板之間施加的載荷為w2 = 9. 0E+05N/m即圓盤和平板之間施加的無 量綱載荷為w2/(E' R) = 2. 148E-04時，測得圓盤接觸表面上的摩擦系數(shù)為f2 = 0. 045。 根據(jù)這兩次測量結(jié)果，由式(4)和(5)得t s。 = 7. 20MPa、 a s = 0. 027。 2、圓盤仍由20號鋼制成，僅將其接觸表面硬度變成HRD2 = 0. 35GPa，圓盤其他參 數(shù)同實施例1。圓盤和平板之間施加的載荷為w3 = 6. 0E+05N/m即圓盤和平板之間施加的 無量綱載荷為w3/(E' R) = 1. 432E-04時，測得圓盤接觸表面上的摩擦系數(shù)為f3 = 0. 047。 圓盤仍由20號鋼制成，僅將其接觸表面硬度變成HRD2 = 0. 45GPa，圓盤其他參數(shù)同實施例
1。 圓盤和平板之間施加的載荷為w4 = 9. 0E+05N/m即圓盤和平板之間施加的無量綱載荷 為w4/(E' R) = 2. 148E-04時，測得圓盤接觸表面上的摩擦系數(shù)為f4 = 0. 042。根據(jù)這兩 次測量結(jié)果，由式(4)和(5)得t s。 = 7. 88MPa、 a s = 0. 025。 3、根據(jù)實施例1中HRD2 = 0. 3GPa時f\ = 0. 051和實施例2中HRD2 = 0. 45GPa 時f4 = 0. 042，可由式(4)禾P (5)得t s0 = 8. lOMPa、 a s = 0. 024。 4、根據(jù)實施例1中HRD2 = 0. 4GPa時f2 = 0. 045和實施例2中HRD2 = 0. 35GPa 時f3 = 0. 047，可由式(4)和(5)得t s0 = 5. 60MPa、 a s = 0. 031。 上述四組t s。、 a s測量結(jié)果的平均值分別為7. 20MPa和0. 027，最終可取t s。、 a s 測量值分別為7. 20MPa和0. 027。
t s。、 a s測量值分別為大氣壓下潤滑油-圓盤接觸表面 界面剪切強度和潤滑油_圓盤接觸表面界面剪切強度-潤滑油壓力比例系數(shù)。
本發(fā)明原理 根據(jù)已往界面滑移線接觸流體動壓潤滑研究結(jié)果，當圖2中圓盤靜止、平板相對 于圓盤滑動(滑滾比為2)時，在一定的平板滑動速度和一定的施加載荷范圍內(nèi)(如上面給 出)，平板和圓盤形成的線接觸處于潤滑油動壓潤滑下，在線接觸的赫茲區(qū)潤滑油于圓盤接 觸表面處和平板接觸表面處均發(fā)生滑移，在線接觸的赫茲區(qū)圓盤接觸表面處剪應力和平板 接觸表面處剪應力分別等于潤滑油_圓盤接觸表面界面剪切強度和潤滑油-平板接觸表面 界面剪切強度。由于赫茲區(qū)為高油壓區(qū)，赫茲區(qū)的潤滑油-接觸表面界面剪切強度滿足式 (1)。大量的實驗和理論研究表明，在圖2所示的線接觸中，由于赫茲區(qū)油壓高、油的粘度大、油膜的剪切率大，赫茲區(qū)接觸表面的剪應力遠大于其它區(qū)域(即入口區(qū)和出口區(qū))接觸 表面上的剪應力。故圖2中圓盤接觸表面摩擦力和摩擦系數(shù)及平板接觸表面摩擦力和摩擦 系數(shù)取決于赫茲區(qū)潤滑油_接觸表面界面剪切強度。 已往研究結(jié)果表明，在圖2線接觸中，潤滑油膜壓力在赫茲區(qū)為常值p,。在本發(fā) 明的圓盤和平板全塑性接觸下，Pmax = HRD2，且2pmaxb = w，此處b為全塑性接觸區(qū)域半寬。 圖3顯示了圓盤和平板線接觸中動壓潤滑油膜壓力分布情況。
故圖2本發(fā)明中圓盤接觸表面或平板接觸表面摩擦系數(shù)為 2 _ 2(Xo +","2)[,'/ /(2朋"2)] / =-
(6)
為赫
朋D2此處，W = w/(E' R) ，b = WE' R/(2HRD2)，視摩擦系數(shù)所屬的接觸表面， 茲區(qū)(或全塑性接觸區(qū)域)潤滑油-該接觸表面界面剪切強度。 設(shè)有兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，其表面硬度分別為HRD2a和HRD2b，對它 們和平板接觸分別進行一次滿足要求的加載，測得這兩個圓盤加載接觸下圓盤接觸表面摩 擦系數(shù)或平板接觸表面摩擦系數(shù)分別為^和&，則可得下面聯(lián)立方程組
解以上聯(lián)立方程組，得 <formula>formula see original document page 11</formula>
(3)
(4)
(5) 使用多組(兩個成一組)具有不同接觸表面硬度的圓盤分別進行加載測量，測出
這些圓盤加載接觸下的圓盤接觸表面摩擦系數(shù)或平板接觸表面摩擦系數(shù)，得到若干組如式
(3)所示的聯(lián)立方程組，解這些聯(lián)立方程組可得到若干組、。和cis值，分別求出這些、。
和as的平均值，得到的、。和as平均值可分別作為、。和cis的最終測量結(jié)果。 綜上可知，采用本發(fā)明的方法及裝置，技術(shù)效果顯著，具有測試的潤滑油壓力范圍
較大、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容易實現(xiàn)、制造成本和使用成本較低、測量容易和測量精度較高等優(yōu)
點，而且能同時測出兩個界面剪切強度參數(shù)值，具有顯著的實用價值。本發(fā)明的裝置可以替
代高壓腔測量裝置、雙圓盤試驗機和球沖擊試驗機等測量裝置，顯示出獨有的應用價值。 當然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應當認識到，上述實施例僅是用來說明本發(fā)
明，而并非用作對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實施例的變換、
變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法，其特征在于，包括以下步驟A、圓盤靜止，平板以速度u相對于圓盤作滑動，滑滾比為2，無量綱滾動速度uηa/(2E′R)應滿足1.0E-11≤uηa/(2E′R)≤1.0E-9，其中ηa是大氣壓下潤滑油粘度，E′是圓盤和平板的綜合楊氏彈性模量，R是圓盤半徑；B、往線接觸區(qū)供應被測潤滑油，使線接觸區(qū)形成流體動壓潤滑，在圓盤和平板間施加載荷，使線接觸最大赫茲接觸壓力大于0.4GPa，而使無量綱載荷w/(E′R)滿足w/(E′R)＞43.75I(HRD2/E′)2和w/(E′R)＜2.574(HRD1/E′)2，其中，w為載荷線密度即單位接觸長度上的載荷，E′是圓盤和平板的綜合楊氏彈性模量，HRD1為平板接觸表面硬度，HRD2為圓盤接觸表面硬度；C、要完成一次測量需要兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，分別在這兩個圓盤和平板接觸上進行一次加載，分別測出這兩個圓盤和平板加載接觸下的圓盤接觸表面或平板接觸表面上的摩擦系數(shù)值，求解關(guān)于接觸表面摩擦系數(shù)的兩元一次方程組(τs0和αs為未知量)即可得到τs0和αs值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法，其特征 在于為提高測量精度，所述步驟C之后使用由兩個成一組的數(shù)組具有不同接觸表面硬度的 圓盤分別進行加載測量，解得若干組、。和as值，分別求得這些、。和as的平均值，求得 的、。和as平均值可分別取作、。和as的最終測量結(jié)果。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法，其特征 在于所述步驟C中圓盤接觸表面摩擦系數(shù)和平板接觸表面摩擦系數(shù)均為 <formula>formula see original document page 2</formula>視所測摩擦系數(shù)所屬的接觸表面，、。和c^分別為大氣壓下該接觸表面-潤滑油界面剪切強度和該接觸表面_潤滑油界面剪切強度_潤滑油壓力比例系數(shù)；設(shè)有兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，其表面硬度分別為HRD2a和HRD2b，對兩個圓 盤和平板接觸分別進行一次加載，測得這兩個圓盤加載接觸下圓盤接觸表面摩擦系數(shù)或平 板接觸表面摩擦系數(shù)分別為^和&，則可得下面聯(lián)立方程組<formula>formula see original document page 2</formula>解以上聯(lián)立方程組，得<formula>formula see original document page 2</formula>使用由兩個成一組的數(shù)組具有不同接觸表面硬度的圓盤分別進行加載領(lǐng) 出這些圓盤加載接觸下的圓盤接觸表面摩擦系數(shù)或平板接觸表面摩擦系數(shù)，得到若干組如式(3) 所示的聯(lián)立方程組，解這些聯(lián)立方程組可得到若干組、。和as值，分別求出這些、。和as 的平均值，得到的、。和cis平均值可分別作為、。和cis的最終測量結(jié)果。
4. 一種實施權(quán)利要求1所述的圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法的 裝置，包括若干傳感器，其特征在于，還包括兩個圓盤和一平板，兩個圓盤具有不同接觸表 面硬度；所述兩個圓盤與平板相互垂直，圓盤靜止，圓盤和平板間形成高副線接觸，平板以一定 速度u相對于圓盤作滑動，滑滾比為2 ;所述平板接觸表面硬度HRD1大于圓盤接觸表面硬度HRD2，圓盤接觸表面和平板接觸 表面粗糙度Ra值均不大于0. 1 ii m ;往線接觸區(qū)供應被測潤滑油，使線接觸區(qū)形成流體動壓潤滑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的裝置，其特征 在于，所述兩個圓盤構(gòu)成一組，為數(shù)組圓盤與平板全塑性接觸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的裝置，其特征 在于，在兩個圓盤和平板間施加載荷，使線接觸最大赫茲接觸壓力大于0. 4GPa。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的裝置，其特征 在于，所述圓盤半徑R應滿足2mm《R《50mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的裝置，其特 征在于，所述圓盤軸向厚度h與圓盤半徑R的比值應滿足當2mm《R《5mm時，1. 5《h/ R《2.0;當5mm《R《15mm時，1. 0《h/R《1. 5 ;當15mm《R《50mm時，0. 5《h/R《1. 0。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圓盤與平板全塑性接觸下測量界面剪切強度的方法，包括以下步驟A、圓盤靜止，平板以速度u相對于圓盤作滑動，滑滾比為2；B、往線接觸區(qū)供應被測潤滑油，使線接觸區(qū)形成流體動壓潤滑，在圓盤和平板間施加載荷，使線接觸最大赫茲接觸壓力大于0.4GPa；C、要完成一次測量需要兩個具有不同接觸表面硬度的圓盤，分別在這兩個圓盤和平板接觸上進行一次加載，分別測出這兩個圓盤和平板加載接觸下的圓盤接觸表面或平板接觸表面上的摩擦系數(shù)值，求解關(guān)于接觸表面摩擦系數(shù)的兩元一次方程組即可得到τs0和αs值。采用本發(fā)明的方法及裝置，技術(shù)效果顯著，具有測試的潤滑油壓力范圍較大、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容易實現(xiàn)、制造成本和使用成本較低、測量容易和測量精度較高等優(yōu)點。
文檔編號G01N19/00GK101710060SQ200910200199
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者張永斌 申請人:張永斌;袁虹娣