專利名稱：恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及流體動壓潤滑油膜的實(shí)驗(yàn)測量設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，用于對恒傾角條件下微型滑塊軸承流體動壓潤滑油膜厚度和油膜摩擦力進(jìn)行測量。
背景技術(shù)：
目前，對于點(diǎn)、線高副接觸的彈性流體動壓潤滑，其油膜厚度及形狀的測量已經(jīng)具備了有效的技術(shù)手段，完成的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值彈流分析相互促進(jìn)，極大地完善了彈流基礎(chǔ)理論。在低副接觸的流體動壓潤滑研究方面，油膜厚度測量的研究多集中于徑向滑動軸承或推力軸承，并且這些工作大都針對實(shí)際工業(yè)應(yīng)用條件下的潤滑油膜測量。在流體動壓潤滑研究方面，相當(dāng)多的基礎(chǔ)理論研究和數(shù)值分析是以恒傾角平面楔形滑塊接觸為模型進(jìn)行的，滑塊傾斜角度為獨(dú)立于載荷和速度的變量。由于技術(shù)的限制，對應(yīng)該模型的實(shí)驗(yàn)研究非常少，使得基礎(chǔ)理論的研究難以驗(yàn)證。已有的試驗(yàn)系統(tǒng)又有其各自的局限性，如=Robison與Cameron開發(fā)的扇形平面推力軸承的潤滑油膜測量系統(tǒng)，因工作面發(fā)生熱變形，從而形成了類似點(diǎn)接觸的干涉圖像；錢林茂與雒建斌設(shè)計的自適應(yīng)微摩擦綜合測試儀，在他們的測量系統(tǒng)中，滑塊均為浮動支承，隨速度和載荷變化。青島理工大學(xué)郭峰研制的微型滑塊軸承潤滑油膜測量儀，專利申請?zhí)?00810M9672.0，解決了上面的問題，測出了恒傾角面接觸流體動力潤滑油膜的厚度。然而，微型滑塊軸承潤滑油膜測量儀在實(shí)際應(yīng)用的過程中也存在一些不足之處 缺少摩擦力測量的功能；伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速低，傳動不夠平穩(wěn)；玻璃盤使用壽命比較短；顯微系統(tǒng)拍攝面積比較?。浑姍C(jī)相對于主機(jī)分離，移動及安裝不方便；重力平衡裝置尺寸比較大， 整體結(jié)構(gòu)不夠緊湊；整體外觀不夠美觀；缺少干涉條紋自動計數(shù)功能，測量效率低；最高可測油膜厚度測小。因此，研究解決上述問題，對現(xiàn)有測量儀器進(jìn)行有效的優(yōu)化改進(jìn)是亟待解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，為流體動壓潤滑的基礎(chǔ)研究提供有效工具。該測量儀能夠?qū)崿F(xiàn)恒定傾角下面接觸潤滑油膜及摩擦力的測量，同時延長玻璃盤的壽命；使試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊；加大玻璃盤的直徑，擴(kuò)展速度范圍；設(shè)計了防塵罩有效減小外界干擾對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，包括一個由1個上臺面、1個下臺面和用來把上下臺面連接起來的4根立柱構(gòu)成的機(jī)架單元，其中下臺面底面四角設(shè)置四個地腳螺釘來調(diào)節(jié)臺面的水平，其特征在于1) 有一個由伺服電機(jī)經(jīng)小同步帶輪、同步帶、大同步帶輪傳動和張緊輪對同步帶張緊，構(gòu)成的驅(qū)動單元，驅(qū)動一個玻璃盤，所述伺服電機(jī)通過電機(jī)座和電機(jī)安裝座固定安裝在上臺面的底面，安裝在伺服電機(jī)軸上的所述小同步帶輪和用螺釘固定安裝在一個玻璃盤安裝軸承內(nèi)套下端的大同步帶輪組成的XL型同步帶傳動系統(tǒng)；所述張緊輪通過一組螺釘孔安裝在上臺面底面；2)有一個由一個滑塊和所述玻璃盤組成的摩擦副；3)有一個設(shè)置在機(jī)架下臺面而處在所述摩擦副的正下方，由顯微鏡底座、三維位移臺、顯微鏡高度調(diào)節(jié)板和顯微鏡構(gòu)成的顯微干涉測量單元，其中顯微鏡底座通過一組螺釘孔安裝在機(jī)架下臺面上；三維位移臺安裝在顯微鏡底座上；顯微鏡高度調(diào)節(jié)板安裝在三維位移臺高度方向調(diào)節(jié)板上；顯微鏡以及配套的CCD安裝在顯微鏡高度調(diào)節(jié)板上CCD對準(zhǔn)摩擦副；4)有一個由滑塊、滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭、滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸座和滑塊傾角調(diào)節(jié)螺桿構(gòu)成的滑塊固定調(diào)整單元，其中與所述玻璃盤組成摩擦副的滑塊用螺釘固定安裝在滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭上；與滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭組成球面副的滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸座固定安裝在一個加載板上；滑塊傾角調(diào)節(jié)螺桿安裝在加載板上用來調(diào)節(jié)滑塊相對于玻璃盤的傾角；5)有一個加載機(jī)構(gòu)整個滑塊固定調(diào)整單元承托一根加載板的一端、加載板的另一端通過加載板安裝心軸與加載板座鉸接、加載板座通過過渡板及推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸與機(jī)架上臺面相連；6)有一個由所述大同步帶輪、 所述玻璃盤、所述玻璃盤安裝軸承內(nèi)套、一對背對背安裝的角接觸球軸承、玻璃盤安裝軸承外套、軸承預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片、軸承端蓋和玻璃盤調(diào)平壓盤構(gòu)成的玻璃盤回轉(zhuǎn)單元，其中大同步帶輪安裝在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套底端把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給與滑塊組成摩擦副的玻璃盤；玻璃盤通過玻璃盤調(diào)平壓盤緊固在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套上，并可通過玻璃盤調(diào)平壓盤上的8個緊定螺釘?shù)膲壕o與放松在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)玻璃盤相對于滑塊的傾角；一對背對背安裝的商用角接觸球軸承安裝在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套與玻璃盤安裝軸承外套之間使玻璃盤可以圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；玻璃盤安裝軸承外套通過螺釘固定在上臺面上；軸承預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片安裝在一對背對背安裝的商用角接觸球軸承的外圈，通過聯(lián)接大同步帶輪和玻璃盤安裝軸承內(nèi)套的六個螺釘來調(diào)節(jié)角接觸球軸承預(yù)緊力-J)有一個由摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)、 滑塊固定調(diào)節(jié)單元重力平衡機(jī)構(gòu)、所述加載板和摩擦力測量拉壓力傳感器構(gòu)成的摩擦力傳感測量單元，其中摩擦力測量拉壓力傳感器固定在上臺面上并用柔性繩連接在滑塊中心相對于推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸中心所在力臂1/2處；滑塊固定調(diào)節(jié)單元重力平衡機(jī)構(gòu)安裝在過渡板和加載板之間；所述加載板在兩安裝端所在中心的1/2處設(shè)置加載裝置；一個旋轉(zhuǎn)自由度的摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)通過一對推力球軸承和推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸安裝在機(jī)架上臺面上。所述摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)包括安裝在上臺面的一對推力球軸承；用來連接上臺面與過渡板的推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸；安裝在推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸上用來安裝加載板的過渡板；設(shè)置在加載板與過渡板之間用來安裝加載板并可以使加載板上下擺動的加載板安裝心軸和加載板座。所述重力平衡機(jī)構(gòu)包括下端安裝在過渡板上用來平衡微滑塊固定調(diào)整單元和加載板自身重力的平衡彈簧；安裝在平衡彈簧上端用來調(diào)節(jié)彈簧壓縮量的調(diào)節(jié)螺桿；固定在加載板上用來容納彈簧和安裝調(diào)節(jié)螺桿的彈簧套。所述加載裝置包括安裝在滑塊中心相對于加載板安裝心軸中心力臂1/2處的柔性連接在加載板上用來放置加載重量的加載盤以及為滑塊提供加載重量的加載砝碼。所述加載板與加載板安裝心軸連接處設(shè)置兩套獨(dú)立連接安裝孔，同時加載板上用來安裝彈簧套、加載裝置和摩擦力測量拉壓力傳感器處相應(yīng)設(shè)置兩套安裝位置。[0011]所述顯微干涉測量單元由激光光源、旋轉(zhuǎn)的毛玻璃、顯微鏡、(XD、圖像采集卡和計算機(jī)組成；干涉圖像通過顯微鏡投射到CXD上，經(jīng)C⑶和圖像采集卡的處理顯示在計算機(jī)屏
眷上ο所述機(jī)架單元前面有可對開的兩塊以及左、右和后各一塊用厚度為Imm的鍍鋅板制成的包裝外殼，其中左、右和后三面板用螺釘固定在機(jī)架上臺面與下臺面上，前面兩塊通過合頁分別安裝在左、右板上。有一個由厚度為6mm的有機(jī)玻璃制成的五面體結(jié)構(gòu)的防塵罩，其倒扣安放在機(jī)架上臺面寬度為8mm深度為5mm的溝槽中。

圖1是本實(shí)用新型的三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中機(jī)架上臺面及其上安裝機(jī)構(gòu)三維圖；圖3是本實(shí)用新型的滑塊固定調(diào)節(jié)單元、玻璃盤回轉(zhuǎn)單元、摩擦力傳感測量單元、 伺服電機(jī)驅(qū)動單元及加載單元機(jī)構(gòu)剖視圖；圖4是摩擦力測量機(jī)構(gòu)簡圖；圖5是顯微干涉測量單元原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖說明如下實(shí)施例一參見圖1、圖2和圖3，本恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀(如圖1)，包括由1個上臺面(11)、1個下臺面(12)和用來把上下臺面連接起來的4根立柱(13)構(gòu)成的機(jī)架單元(1)， 其中下臺面(12)底面四角設(shè)置四個地腳螺釘來調(diào)節(jié)臺面的水平。其特征在于1)有一個由伺服電機(jī)(211)、小同步帶輪(212)、大同步帶輪(22)和張緊輪(23)構(gòu)成的驅(qū)動單元(2)， 其中額定轉(zhuǎn)速為3000 R/min的商用伺服電機(jī)(211)通過電機(jī)座(213、214)固定安裝在上臺面(11)的底面用來為玻璃盤(51)旋轉(zhuǎn)提供動力；安裝在伺服電機(jī)(211)軸上的齒數(shù)為 20的小同步帶輪(212)和用螺釘固定安裝在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)下端齒數(shù)為160的大同步帶輪(22)組成的XL型同步帶傳動系統(tǒng)保證了玻璃盤以精確的速度旋轉(zhuǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)玻璃盤和滑塊組成的摩擦副以精確的相對滑動速度運(yùn)動；通過一組螺釘孔安裝在上臺面(11)底面的張緊輪機(jī)構(gòu)(23)用來調(diào)節(jié)同步帶的張緊力；2)有一個為觀測和采集由滑塊 (41)和玻璃盤(51)組成的摩擦副所形成的干涉圖像而設(shè)置在機(jī)架下臺面；3)有一個由顯微鏡底座(31)、三維位移臺(32)、顯微鏡高度調(diào)節(jié)板(33)和顯微鏡(34)構(gòu)成的顯微干涉測量單元(3)，其中顯微鏡底座(31)通過一組螺釘孔安裝在機(jī)架下臺面(12)上；三維位移臺 (32)安裝在顯微鏡底座(31)上；顯微鏡高度調(diào)節(jié)板(33)安裝在三維位移臺(32)高度方向調(diào)節(jié)板上；顯微鏡(34)以及配套的C⑶安裝在顯微鏡高度調(diào)節(jié)板(33)上，實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)三維位移臺(32)使顯微鏡(34)能夠采集到清晰的干涉條紋；4)有一個由滑塊(41)、滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭(42)、滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸座(43)和滑塊傾角調(diào)節(jié)螺桿(44)構(gòu)成的微滑塊固定調(diào)整單元(4)，其中與玻璃盤(51)組成摩擦副的滑塊(41)用螺釘固定安裝在滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭(42)上；與滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭(42)組成球面副的滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸座(43)固定安裝在加載板(63)上；滑塊傾角調(diào)節(jié)螺桿(44)安裝在加載板(63)上用來調(diào)節(jié)滑塊相對于玻
6璃盤的傾角；5)有一個加載機(jī)構(gòu)整個微滑塊固定調(diào)整單元(4)通過加載板(63)、加載板安裝心軸(615)、加載板座(614)、過渡板(613)及推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸(612)與機(jī)架上臺面 (11)相連；6)有一個由大同步帶輪(22)、玻璃盤(51)、玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)、一對背對背安裝的角接觸球軸承(53)、玻璃盤安裝軸承外套(54)、軸承預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片(55)、軸承端蓋(56)和玻璃盤調(diào)平壓盤(57)構(gòu)成的玻璃盤回轉(zhuǎn)單元(5)，其中大同步帶輪(22)安裝在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)底端用來把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給與滑塊(41)組成摩擦副的玻璃盤(51)；玻璃盤(51)通過玻璃盤調(diào)平壓盤(57)緊固在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)上， 并可以通過玻璃盤調(diào)平壓盤(57)上的8個緊定螺釘?shù)膲壕o與放松在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)玻璃盤相對于滑塊(41)的傾角；一對背對背安裝的商用角接觸球軸承(53)安裝在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)與玻璃盤安裝軸承外套(54)之間使玻璃盤(51)可以圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；玻璃盤安裝軸承外套(54)通過螺釘固定在上臺面(11)上；軸承預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片(55)安裝在一對背對背安裝的角接觸球軸承(53)的外圈，通過聯(lián)接大同步帶輪(22)和玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)的六個螺釘來調(diào)節(jié)角接觸球軸承(53)預(yù)緊力；7)有一個由摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu) (61)、滑塊固定調(diào)節(jié)單元重力平衡機(jī)構(gòu)(62)、加載板(63)和摩擦力測量拉壓力傳感器(64) 構(gòu)成的摩擦力傳感測量單元(6)，其中摩擦力測量拉壓力傳感器(64)固定在上臺面(11)上并用柔性繩連接在滑塊(41)中心相對于推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸(612)中心所在力臂1/2處用來在實(shí)驗(yàn)中測量摩擦副之間摩擦力；滑塊固定調(diào)節(jié)單元重力平衡機(jī)構(gòu)(62)安裝在過渡板(613)和加載板(63)之間用來平衡滑塊固定調(diào)節(jié)單元(4)和加載板(63)自身重力使加到摩擦副上的載荷更加準(zhǔn)確；加載板(63)—端用來安裝滑塊固定調(diào)整單元(4)，另一端安裝在加載板安裝心軸(615)上，并在兩安裝端所在中心的1/2處設(shè)置加載裝置(632)；為測量摩擦力而設(shè)計的具有一個旋轉(zhuǎn)自由度的摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)(61)通過一對推力球軸承
(611)和推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸(612)安裝在機(jī)架上臺面(11)上。包括前面可以對開的兩塊以及左、右和后各一塊用厚度為Imm的鍍鋅板制成的包裝外殼(7)，其中左、右和后三面板用螺釘固定在機(jī)架上臺面(11)與下臺面(12)上，前面兩塊通過合頁分別安裝在左、右板上用來使整個測量儀更加美觀。還包括一個由厚度為6mm的有機(jī)玻璃制成的五面體結(jié)構(gòu)的防塵罩(8)，其倒扣安放在機(jī)架上臺面(11)寬度為8mm深度為5mm的溝槽中用來減小外界因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其通過過渡板(613)、推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸
(612)和推力軸承(611)與機(jī)架上臺面相連的摩擦力傳感測量單元(如圖2)，可以通過在過渡板上的螺釘孔(6131)處安裝螺釘把過渡板與上臺面固定起來，從而可以在只需要測量油膜厚度的情況下使摩擦力傳感測量單元不起作用。上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其摩擦力傳感測量單元(如圖2)包括為測量摩擦力而設(shè)計的具有一個旋轉(zhuǎn)自由度的摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)(61);為獲得準(zhǔn)確的油膜摩擦力用于平衡滑塊固定調(diào)節(jié)單元(4)和加載板(63)的自身重力的重力平衡機(jī)構(gòu)(62);用來安裝滑塊和加載裝置(632)并為摩擦力測量提供力臂的加載板(63)；用來測量摩擦力大小的拉壓力傳感器(64)。其安裝三維圖和具體結(jié)構(gòu)剖視圖分別如圖2和圖3所示，摩擦力測量的原理如圖4所示。上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其摩擦力測量轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)包括安裝在上臺面(11)的推力軸承(611)；用來連接上臺面(11)與過渡板(613)的推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸
(612)；安裝在推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸上用來安裝加載板的過渡板(613)；設(shè)置在加載板與過渡板之間用來安裝加載板并可以使加載板上下擺動的加載板安裝心軸(615)和加載板座 (614);其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其重力平衡結(jié)構(gòu)包括下端安裝在過渡板
(613)上用來平衡微滑塊固定調(diào)整單元和加載板重力的平衡彈簧(621);安裝在平衡彈簧上端用來調(diào)節(jié)彈簧壓縮量的調(diào)節(jié)螺桿(622)；固定在加載板(63)上用來容納彈簧和安裝調(diào)節(jié)螺桿的彈簧套(623);重力平衡結(jié)構(gòu)設(shè)置在加載板與過渡板之間，通過調(diào)節(jié)螺桿來調(diào)節(jié)平衡彈簧的松緊，從而平衡裝置自身的重力，能夠更加準(zhǔn)確地測量到實(shí)際加載到滑塊上的作用力，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其加載裝置結(jié)構(gòu)包括安裝在滑塊(41)力臂 1/2處的柔性連接在加載板(63)上用來放置加載重量的加載盤(633)以及為滑塊提供加載重量的加載砝碼(634)，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其加載板(63)與加載板座(614)連接處設(shè)置兩套獨(dú)立連接安裝孔(631)，同時加載板上用來安裝彈簧套(623)、加載裝置(632)和摩擦力測量傳感器(64)處也相應(yīng)設(shè)置兩套安裝位置。兩套獨(dú)立的連接安裝孔孔的設(shè)計能夠使滑塊相對于玻璃盤回轉(zhuǎn)單元沿同一方向在兩個半徑不同的地方放置，從而增加玻璃盤的使用壽命。其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其驅(qū)動單元包括額定轉(zhuǎn)速為3000 R/min的伺服電機(jī)(21)，傳動比為8既可以保證傳動精度又可以減小電機(jī)引起的震動的XL型同步帶輪系統(tǒng)(22)和用來調(diào)節(jié)同步帶張緊力的張緊輪(23)，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其玻璃盤回轉(zhuǎn)單元的玻璃盤(51)直徑為 140mm，玻璃盤轉(zhuǎn)速為彡300R/min。本恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀操作步驟如下1)安裝選定的圖像采集卡到計算機(jī)中，并把顯微鏡通過CXD連接至圖像采集卡， 在計算機(jī)上安裝伺服電機(jī)的驅(qū)動軟件以及圖像采集和處理所需要的軟件。調(diào)節(jié)張緊輪使同步帶松緊合適；使用氣泡水平儀調(diào)節(jié)機(jī)架下臺面(12)的調(diào)節(jié)螺釘使機(jī)架上、下臺面水平； 清洗玻璃盤(51)及滑塊(41)后安裝入位并且使其松緊合適，在玻璃盤上根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要添加相應(yīng)的潤滑油至適量，并用千分表調(diào)節(jié)玻璃盤，使其上表面水平誤差控制在千分表的一格刻度內(nèi)。2)取下砝碼(634)，放松重力平衡調(diào)節(jié)螺桿(622)以及滑塊傾角調(diào)節(jié)螺桿(44)，使滑塊與玻璃盤(51)充分接觸，打開圖像采集軟件，調(diào)節(jié)顯微系統(tǒng)使滑塊與玻璃盤(51)接觸面清晰顯示在屏幕上。一手輕按加載板(63)靠近滑塊的一端，一手輕輕轉(zhuǎn)動滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭，在計算機(jī)屏幕上看到清晰的干涉圖像并保證潤滑油出入口位置正確時停止轉(zhuǎn)動， 此時按住加載板(63)的手不放開，同時調(diào)節(jié)滑塊傾角固定調(diào)節(jié)螺桿(44)固定滑塊的傾角并調(diào)節(jié)干涉條紋數(shù)至所需個數(shù)。松開按住加載板(63 )的手，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿(622 )，使屏幕上的條紋處于若隱若現(xiàn)的狀態(tài)。3)標(biāo)定摩擦力測量傳感器并把其安裝在傳感器座上，使用柔性繩把摩擦力測量傳感器(64)與加載板(63)連接起來，并調(diào)整柔性繩長度使加載板(63)的側(cè)邊大致平行于機(jī)架1上臺面的側(cè)邊，根據(jù)需要的載荷加放相應(yīng)重量的砝碼(634)。4)蓋上防塵罩(8)，啟動伺服電機(jī)驅(qū)動軟件并設(shè)置相應(yīng)的電機(jī)速度，開始實(shí)驗(yàn)，記錄并保存對應(yīng)于滑塊上一點(diǎn)處干涉圖像的光強(qiáng)曲線以及摩擦力測量傳感器的讀數(shù)。5)由實(shí)驗(yàn)記錄的光強(qiáng)曲線通過光強(qiáng)與油膜厚度之間的關(guān)系計算出油膜厚度，并由摩擦力傳感器(64)的數(shù)據(jù)通過力臂之間的換算計算出油膜的摩擦力。上述恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其機(jī)架下臺面與上臺面之間設(shè)置由前面兩塊對開，左、右、后面為通過螺釘安裝在上、下臺面上，厚度為Imm的鍍鋅板制成的包裝外殼。 機(jī)架上臺面設(shè)置防塵罩。防塵罩為采用有機(jī)玻璃制成的五面體結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)中以及實(shí)驗(yàn)完畢倒扣安放在上臺面的溝槽中，可以阻止灰塵進(jìn)入潤滑油中，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。本實(shí)用新型恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，為低副面接觸潤滑的基礎(chǔ)研究提供有效工具。能夠?qū)崿F(xiàn)恒定傾角下面接觸潤滑油膜及摩擦力的測量，同時新的加載板結(jié)構(gòu)設(shè)計， 延長了玻璃盤的壽命；驅(qū)動電機(jī)的安裝方式，使試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊；加大玻璃盤的直徑， 擴(kuò)展速度范圍；增設(shè)防塵罩，減小外界干擾對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。以上所述，僅是對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對本實(shí)用新型做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是，凡是未脫離本實(shí)用新型方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，包括一個由1個上臺面(11)、1個下臺面(12) 和用來把上下臺面連接起來的4根立柱(13)構(gòu)成的機(jī)架單元(1 )，其中下臺面(12)底面四角設(shè)置四個地腳螺釘來調(diào)節(jié)臺面的水平，其特征在于1)有一個由伺服電機(jī)(211)經(jīng)小同步帶輪(212)、同步帶(24)、大同步帶輪(22)傳動和張緊輪(23)對同步帶(24)張緊，構(gòu)成的驅(qū)動單元(2 )，驅(qū)動一個玻璃盤(51)，所述伺服電機(jī)(211)通過電機(jī)座(213 )和電機(jī)安裝座 (214)固定安裝在上臺面(11)的底面，安裝在伺服電機(jī)(211)軸上的所述小同步帶輪(212) 和用螺釘固定安裝在一個玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)下端的大同步帶輪(22)組成的XL型同步帶傳動系統(tǒng)；所述張緊輪(23)通過一組螺釘孔安裝在上臺面(11)底面；2)有一個由一個滑塊(41)和所述玻璃盤(51)組成的摩擦副；3)有一個設(shè)置在機(jī)架下臺面而處在所述摩擦副的正下方，由顯微鏡底座(31)、三維位移臺(32)、顯微鏡高度調(diào)節(jié)板(33)和顯微鏡 (34)構(gòu)成的顯微干涉測量單元(3)，其中顯微鏡底座(31)通過一組螺釘孔安裝在機(jī)架下臺面(12)上；三維位移臺(32)安裝在顯微鏡底座(31)上；顯微鏡高度調(diào)節(jié)板(33)安裝在三維位移臺(32)高度方向調(diào)節(jié)板上；顯微鏡(34)以及配套的CXD安裝在顯微鏡高度調(diào)節(jié)板 (33)上C⑶對準(zhǔn)摩擦副；4)有一個由滑塊(41)、滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭(42)、滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸座(43)和滑塊傾角調(diào)節(jié)螺桿(44)構(gòu)成的滑塊固定調(diào)整單元(4)，其中與所述玻璃盤(51) 組成摩擦副的滑塊(41)用螺釘固定安裝在滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭(42)上；與滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸頭(42)組成球面副的滑塊固定調(diào)節(jié)球鉸座(43)固定安裝在一個加載板(63)上；滑塊傾角調(diào)節(jié)螺桿(44)安裝在加載板(63)上用來調(diào)節(jié)滑塊相對于玻璃盤的傾角；5)有一個加載機(jī)構(gòu)整個滑塊固定調(diào)整單元(4)承托一根加載板(63)的一端、加載板(63)的另一端通過加載板安裝心軸(615)與加載板座(614)鉸接、加載板座(614)通過過渡板(613)及推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸(612)與機(jī)架上臺面(11)相連；6)有一個由所述大同步帶輪(22)、所述玻璃盤(51)、所述玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)、一對背對背安裝的角接觸球軸承(53)、玻璃盤安裝軸承外套(54)、軸承預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片(55)、軸承端蓋(56)和玻璃盤調(diào)平壓盤(57)構(gòu)成的玻璃盤回轉(zhuǎn)單元(5)，其中大同步帶輪(22)安裝在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)底端把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給與滑塊(41)組成摩擦副的玻璃盤(51);玻璃盤(51)通過玻璃盤調(diào)平壓盤(57)緊固在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)上，并可通過玻璃盤調(diào)平壓盤(57)上的8個緊定螺釘?shù)膲壕o與放松在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)玻璃盤相對于滑塊(41)的傾角；一對背對背安裝的商用角接觸球軸承(53)安裝在玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)與玻璃盤安裝軸承外套(54)之間使玻璃盤(51)可以圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)；玻璃盤安裝軸承外套(54)通過螺釘固定在上臺面(11)上；軸承預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片(55)安裝在一對背對背安裝的商用角接觸球軸承(53)的外圈，通過聯(lián)接大同步帶輪(22)和玻璃盤安裝軸承內(nèi)套(52)的六個螺釘來調(diào)節(jié)角接觸球軸承(53)預(yù)緊力；7)有一個由摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)(61)、滑塊固定調(diào)節(jié)單元重力平衡機(jī)構(gòu) (62)、所述加載板(63)和摩擦力測量拉壓力傳感器(64)構(gòu)成的摩擦力傳感測量單元(6)， 其中摩擦力測量拉壓力傳感器(64)固定在上臺面(11)上并用柔性繩連接在滑塊(41)中心相對于推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸(612)中心所在力臂1/2處；滑塊固定調(diào)節(jié)單元重力平衡機(jī)構(gòu)(62)安裝在過渡板(613)和加載板(63)之間；所述加載板(63)在兩安裝端所在中心的 1/2處設(shè)置加載裝置(632)；—個旋轉(zhuǎn)自由度的摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)(61)通過一對推力球軸承(611)和推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸(612)安裝在機(jī)架上臺面(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其特征在于所述摩擦力測量轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)(61)包括安裝在上臺面(11)的一對推力球軸承(611);用來連接上臺面(11)與過渡板(613)的推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸(612);安裝在推力軸承套接中心轉(zhuǎn)軸上用來安裝加載板的過渡板(613);設(shè)置在加載板與過渡板之間用來安裝加載板并可以使加載板上下擺動的加載板安裝心軸(615)和加載板座(614)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其特征在于所述重力平衡機(jī)構(gòu)(62)包括下端安裝在過渡板(613)上用來平衡微滑塊固定調(diào)整單元(4)和加載板(63) 自身重力的平衡彈簧(621)；安裝在平衡彈簧上端用來調(diào)節(jié)彈簧壓縮量的調(diào)節(jié)螺桿(622)； 固定在加載板(63 )上用來容納彈簧和安裝調(diào)節(jié)螺桿的彈簧套(623 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其特征在于所述加載裝置 (632)包括安裝在滑塊(41)中心相對于加載板安裝心軸(615)中心力臂1/2處的柔性連接在加載板(63)上用來放置加載重量的加載盤(633)以及為滑塊提供加載重量的加載砝碼 (634)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其特征在于所述加載板 (63)與加載板安裝心軸(615)連接處設(shè)置兩套獨(dú)立連接安裝孔(631)，同時加載板上用來安裝彈簧套(623)、加載裝置(632)和摩擦力測量拉壓力傳感器(64)處相應(yīng)設(shè)置兩套安裝位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其特征在于所述顯微干涉測量單元(3)由激光光源、旋轉(zhuǎn)的毛玻璃、顯微鏡(34)、(XD、圖像采集卡和計算機(jī)組成；干涉圖像通過顯微鏡投射到CXD上，經(jīng)CXD和圖像采集卡的處理顯示在計算機(jī)屏幕上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀，其特征在于所述機(jī)架單元 (1)前面有可對開的兩塊以及左、右和后各一塊用厚度為Imm的鍍鋅板制成的包裝外殼(7)，其中左、右和后三面板用螺釘固定在機(jī)架上臺面(11)與下臺面(12)上，前面兩塊通過合頁分別安裝在左、右板上；有一個由厚度為6mm的有機(jī)玻璃制成的五面體結(jié)構(gòu)的防塵罩(8)，其倒扣安放在機(jī)架上臺面(11)寬度為8mm深度為5mm的溝槽中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種恒傾角面接觸薄膜潤滑測量儀。它包括機(jī)架與驅(qū)動單元；機(jī)架下臺面設(shè)置的顯微干涉測量單元；機(jī)架上臺面設(shè)置的微滑塊固定調(diào)整單元與玻璃盤回轉(zhuǎn)單元；其機(jī)架上臺面還設(shè)置有摩擦力傳感測量單元；能夠?qū)崿F(xiàn)恒定傾角下面接觸潤滑油膜及摩擦力的測量，同時新的加載板結(jié)構(gòu)設(shè)計，延長了玻璃盤的壽命；驅(qū)動電機(jī)的安裝方式，使試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊；加大玻璃盤的直徑，擴(kuò)展速度范圍；增設(shè)防塵罩，減小外界干擾對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
文檔編號G01B11/06GK202204476SQ201120332829
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者王文, 褚曉東, 郭峰, 郭艷青 申請人:上海大學(xué)