摩擦測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種摩擦測量裝置，其包括：一盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過一盤軸驅(qū)動(dòng)一盤旋轉(zhuǎn)；一球驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過一球軸驅(qū)動(dòng)一球旋轉(zhuǎn)；一位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)所述盤與球之間的相對位置；一角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)所述盤軸與球軸之間的角度；一加載系統(tǒng)，用于在所述盤與球之間提供加載力；一潤滑系統(tǒng)，用于在所述盤與球之間提供潤滑油；以及一測試系統(tǒng)，通過一拉壓傳感器測量所述盤與球之間的摩擦力。本發(fā)明提供的摩擦測量裝置不僅能夠測試在高速中載工況下的摩擦潤滑性能，且具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
【專利說明】摩擦測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摩擦測量裝置，尤其涉及一種高速條件下的摩擦測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天、航空、航海、高鐵裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，裝備制造向高精度、高速度、高效率方向發(fā)展，相應(yīng)的裝備需要在高速、高溫等苛刻條件下運(yùn)行。高速鐵路車輛主軸軸承線速度約為40m/s ;航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承最大線速度約為180m/s ;電主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20萬轉(zhuǎn)/分，超高速磨削可達(dá)300m/s。高速、超高速條件下的潤滑摩擦狀態(tài)對提高軸承壽命，提高加工效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。
[0003]高速下巨大的離心力和熱效應(yīng)造成接觸動(dòng)載荷大,接觸應(yīng)力大,溫升高。直接影響到接觸區(qū)壓力分布和溫度分布，造成潤滑油性質(zhì)和流變性質(zhì)改變，潤滑油不再是剪切力隨剪切應(yīng)變線性變化的簡單牛頓流體，而表現(xiàn)出復(fù)雜的非牛頓性，從而影響到成膜和承載。溫升過高時(shí)甚至?xí)l(fā)生潤滑劑變質(zhì)失效，摩擦副直接接觸而粘著失效。高速裝備的設(shè)計(jì)迫切需要提供這種裝備的軸承等摩擦副的摩擦力、摩擦系數(shù)、膜厚、潤滑劑等重要參數(shù)。
[0004]至今為止，國內(nèi)外文獻(xiàn)資料中尚不能查獲高速運(yùn)行條件下裝備摩擦副的摩擦力、摩擦系數(shù)、潤滑劑等重要數(shù)據(jù)參數(shù)；國內(nèi)外現(xiàn)有的摩擦性能測試儀器，包括技術(shù)發(fā)明專利中也未發(fā)現(xiàn)能獲取上述數(shù)據(jù)參數(shù)的測試儀器，因此，研制高速、超高速條件下摩擦潤滑性能的測試儀器非常必要。
[0005]另外，現(xiàn)有技術(shù)中的摩擦力測試裝置和測量方法，由于其自身一些系統(tǒng)性誤差和原理性誤差的存在，導(dǎo)致其測量的精度較低，因此在一些精密測量中的應(yīng)用也受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，確有必要提供一種摩擦測量裝置，該摩擦測量裝置不僅能夠測試在高速(大于等于100m/S)中載工況下的摩擦潤滑性能，且具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
[0007]一種摩擦測量裝置，其包括:一盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過一盤軸驅(qū)動(dòng)一盤旋轉(zhuǎn)；一球驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過一球軸驅(qū)動(dòng)一球旋轉(zhuǎn)；一位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)所述盤與球之間的相對位置；一角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)所述盤軸與球軸之間的角度；一加載系統(tǒng)，用于在所述盤與球之間提供加載力；一潤滑系統(tǒng)，用于在所述盤與球之間提供潤滑油；以及一測試系統(tǒng)，通過一拉壓傳感器測量所述盤與球之間的摩擦力。
[0008]所述盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括一盤電主軸，所述盤電主軸、盤軸和盤之間均固定連接；所述球驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括一球電主軸，所述球電主軸、球軸和球之間均固定連接。
[0009]所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一升降臺和一水平導(dǎo)軌；所述升降臺用于調(diào)節(jié)所述盤的上下位移，所述水平導(dǎo)軌固定設(shè)置于所述升降臺的臺面上，用于調(diào)節(jié)所述盤的水平位移。所述角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一蝸桿和一摩擦輪；所述蝸桿用于調(diào)節(jié)所述球的旋轉(zhuǎn)角度，所述摩擦輪用于固定所述球的位置。
[0010]所述加載系統(tǒng)包括一加載彈簧和一測力傳感器；所述加載彈簧滑動(dòng)設(shè)置于所述水平導(dǎo)軌上，用于在所述盤與球之間提供加載力；所述測力傳感器與所述加載彈簧相對設(shè)置、且固定設(shè)置于所述盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，用于測量所述加載彈簧提供的加載力；所述加載力的方向與所述水平導(dǎo)軌的延伸方向一致，與所述摩擦力的方向垂直。
[0011]所述測試系統(tǒng)進(jìn)一步包括一氣浮導(dǎo)軌、至少一氣浮導(dǎo)軌滑塊以及至少一卡塊支架；所述氣浮導(dǎo)軌滑塊滑動(dòng)設(shè)置于所述氣浮導(dǎo)軌上；所述卡塊支架固定架設(shè)于所述氣浮導(dǎo)軌上；所述拉壓傳感器固定連接在所述卡塊支架上，用于測量作用在該拉壓傳感器上的一水平方向上的壓力，所述壓力的方向與所述摩擦力的方向一致或相反。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的摩擦測量裝置，可在接觸赫茲應(yīng)力lGPa，卷吸速度超過100m/S條件下測量所述裝置中摩擦副的摩擦力；可通過調(diào)整所述盤與球之間的相對位置以降低摩擦力測量時(shí)的原理性誤差；可通過所述電主軸與所述球、盤固定連接的方式、以及采用氣浮導(dǎo)軌的方式降低摩擦力測量時(shí)的系統(tǒng)誤差。本發(fā)明提供的摩擦測量裝置，能夠評價(jià)潤滑材料在高速和高溫的苛刻條件下的潤滑特性和摩擦磨損性能，為高速裝備的軸承等摩擦副的設(shè)計(jì)提供摩擦潤滑參數(shù)和技術(shù)依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的摩擦測量裝置的正視圖。
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的摩擦測量裝置的側(cè)視圖。
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的摩擦測量裝置中的球軸與盤軸的夾角示意圖。
[0016]主要元件符號說明
【權(quán)利要求】
1.一種摩擦測量裝置，包括: 盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過一盤軸驅(qū)動(dòng)一盤旋轉(zhuǎn)； 球驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過一球軸驅(qū)動(dòng)一球旋轉(zhuǎn)； 位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)所述盤與球之間的相對位置； 角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)所述盤軸與球軸之間的角度； 加載系統(tǒng)，用于在所述盤與球之間提供加載力； 潤滑系統(tǒng)，用于在所述盤與球之間提供潤滑油；以及 測試系統(tǒng)，通過一拉壓傳感器測量所述盤與球之間的摩擦力。
2.如權(quán)利要求1所述的摩擦測量裝置，其特征在于，所述盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括一盤電主軸，所述盤電主軸、盤軸和盤之間均固定連接，所述盤電主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過所述盤軸帶動(dòng)所述盤以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)；所述球驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括一球電主軸，所述球電主軸、球軸和球之間均固定連接，所述球電主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過所述球軸帶動(dòng)所述球以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的摩擦測量裝置，其特征在于，所述角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一蝸桿和一摩擦輪；所述蝸桿用于調(diào)節(jié)所述球的旋轉(zhuǎn)角度，所述摩擦輪用于固定所述球的位置。
4.如權(quán)利要求1所述的摩擦測量裝置，其特征在于，所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一升降臺和一水平導(dǎo)軌，所述升降臺用于調(diào)節(jié)所述盤的上下位移，所述水平導(dǎo)軌固定設(shè)置于所述升降臺的臺面上，用于調(diào)節(jié)所述盤的水平位移。
5.如權(quán)利要求4所述的摩擦測量裝置，其特征在于，所述加載系統(tǒng)包括一加載彈簧和一測力傳感器；所述加載彈簧滑動(dòng)設(shè)置于所述水平導(dǎo)軌上，用于在所述盤與球之間提供加載力；所述測力傳感器與所述加載彈簧相對設(shè)置、且固定設(shè)置于所述盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，用于測量所述加載彈簧提供的加載力；所述加載力的方向與所述水平導(dǎo)軌的延伸方向一致。
6.如權(quán)利要求5所述的摩擦測量裝置，其特征在于，所述加載力的方向與所述摩擦力的方向垂直。
7.如權(quán)利要求1所述的摩擦測量裝置，其特征在于，所述測試系統(tǒng)進(jìn)一步包括一氣浮導(dǎo)軌及至少一氣浮導(dǎo)軌滑塊，所述氣浮導(dǎo)軌滑塊滑動(dòng)設(shè)置于所述氣浮導(dǎo)軌上，所述球驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接或間接設(shè)置在所述氣浮導(dǎo)軌滑塊上，所述拉壓傳感器通過感測所述球驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在水平方向上的滑動(dòng)帶來的壓力來得到所述盤與球之間的摩擦力，所述壓力的方向與所述摩擦力的方向一致或相反。
8.如權(quán)利要求1所述的摩擦測量裝置，其特征在于，所述潤滑系統(tǒng)包括一儲油杯、一蠕動(dòng)泵、一輸油軟管、一回流軟管以及一油槽；所述儲油杯用于為所述潤滑系統(tǒng)供油；所述蠕動(dòng)泵用于為所述潤滑系統(tǒng)提供動(dòng)力；所述輸油軟管與所述蠕動(dòng)泵相連，用于將油輸送至所述盤的中心；所述油槽用于儲存從所述盤上落下的油；所述回流軟管連接于所述油槽和儲油杯之間，用于將所述油槽中的油輸送回到所述儲油杯中。
9.如權(quán)利要求1所述的摩擦測量裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括保護(hù)系統(tǒng)，所述保護(hù)系統(tǒng)包括前/后板、底板以及兩個(gè)側(cè)板，所述前/后板、底板和兩個(gè)側(cè)板共同圍成一殼體結(jié)構(gòu)，所述球驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過所述保護(hù)系統(tǒng)支撐且位于所述殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的摩擦測量裝置，其特征在于，測量時(shí)，所述球軸的軸線與所述盤軸的軸線相交于所述盤的盤面中心。
【文檔編號】G01N19/02GK103528945SQ201310449208
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】梁鶴, 郭丹, 張晨輝, 趙仲愷, 馮巨震, 劉卉, 雒建斌, 雷源忠 申請人:清華大學(xué)