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专利号: 2018103066920
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于主体结构包括微调倾单元、摩擦力测量单元、加载单元、平移单元、润滑油膜测量单元、驱动单元和支撑控制单元,微调倾单元与摩擦力测量单元的法兰盘螺纹连接,微调倾单元内安装滑块,并对滑块与驱动单元的玻璃盘平面接触间隙进行微调节;摩擦力测量单元用于测量滑块-玻璃盘接触副内的摩擦力;加载单元分别与微调倾单元、摩擦力测量单元相连,用于实现滑块-玻璃盘摩擦副的加载;平移单元分别与微调倾单元、摩擦力测量单元和加载单元相连,用以实现滑块接触位置的整体平移,便于更换滑块;加载单元和平移单元分别与支撑控制单元的操作台连接;膜厚测量单元和驱动单元分别与支撑控制单元控制柜上的上面板连接;润滑油膜测量单元用于测量滑块与玻璃盘接触间隙润滑油膜厚度;驱动单元用于驱动玻璃盘旋转,并实现不同速度的调节;支撑控制单元用于控制整个测量装置的电源及启动、停止。

2.根据权利要求1所述滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于所述微调倾单元包括滑块、下盖、第一锁紧螺钉、弹簧、微调螺钉、上盖、钢珠和档杆;滑块安装在下盖的槽内,安装在下盖上方的第一锁紧螺钉夹紧滑块;上盖上沿圆周方向均匀设有四根档杆,钢珠安装在上盖的中心处,四个微调螺钉均匀分布在上盖的周侧,钢珠、档杆和微调螺钉在同一轴线上,档杆下方设有弹簧,下盖和上盖在弹簧的拉力作用下压紧钢珠,旋转微调螺钉使下盖绕钢珠发生倾斜,从而调节滑块与玻璃盘之间的接触角度。

3.根据权利要求2所述滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于所述摩擦力单元包括气浮导轨、气浮滑块、过渡板、第一螺钉、传感器螺钉、压力传感器、传感器帽、法兰盘和联结螺钉;法兰盘与微调倾单元螺纹相连,法兰盘通过联结螺钉与气浮滑块相连;

气浮滑块的两侧均安装气浮导轨,每个气浮导轨均通过第一螺钉与过渡板相连,压力传感器通过传感器螺钉与过渡板相连,压力传感器的末端安装有传感器帽;在无外力约束的条件下,滑块与玻璃盘间产生的摩擦力推动微调倾单元和气浮滑块在气浮导轨上平移,这种平移运动被两个压力传感器限制后,仅产生平移滑动趋势,在该条件下滑块与玻璃盘产生的摩擦力传递到压力传感器上获得摩擦力数值。

4.根据权利要求3所述滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于所述加载单元包括压套、支撑杆、加载弹簧、调节螺套、加载板、砝码、砝码杆和第二螺钉;摩擦力测量单元的顶部通过第二螺钉与加载板相连;加载板的左右两侧对称安装支撑杆,每根支撑杆的顶部均安装压套,底部套装调节螺套,通过旋转调节螺套实现加载单元、摩擦力测量单元与微调倾单元的整体升降;加载弹簧套装在支撑杆上,并设置在加载板与调节螺套之间,支撑杆顶部的调节压套使加载板下移并压缩加载弹簧,从而调节滑块与玻璃盘之间的预接触,起到加载置零的作用;加载板的中间安装有砝码杆,砝码安装在砝码杆上,通过施加不同质量的砝码调节加载量。

5.根据权利要求4所述滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于所述平移单元包括扳手、平移板、平移块、平移导轨和第二锁紧螺钉;平移导轨与支撑控制单元的操作台螺纹连接,平移导轨的外侧面上安装平移块,平移板安装在平移导轨上方,平移块与平移板螺纹连接,加载单元与平移板螺纹连接并设置在平移板上方;平移板上左右两侧对称安装有扳手,拉动扳手使平移板在平移导轨上移动,从而带动加载单元、摩擦力测量单元和调倾单元一起平移,改变滑块与玻璃盘接触位置,同时便于更换滑块试样;平移板上两个扳手之间安装第二锁紧螺钉,平移板到达预定位置后用第二锁紧螺钉锁紧。

6.根据权利要求5所述滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于所述膜厚测量单元包括显微镜、三维平移台、CCD图像传感器和显微镜夹具;显微镜夹具安装在操作台下方,显微镜通过显微镜夹具与三维平移台相连,显微镜上安装有CCD图像传感器;显微镜透过操作台上的孔观察滑块与玻璃盘接触副间的润滑状态,并经过放大后传递给CCD图像传感器,CCD图像传感器把捕获到的图像传到电脑上;显微镜的位置和焦距通过三维平移台调节。

7.根据权利要求6所述滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于所述驱动单元包括电机、电机支撑体、电机同步带轮、同步带、主轴同步带轮、主轴轴系、玻璃盘、玻璃盘压套和调节螺钉;主轴轴系安装在操作台上,玻璃盘通过玻璃盘压套安装在主轴轴系的上端,并用六个调节螺钉压紧,主轴轴系通过同步带与电机相连,同步带安装在主轴同步带轮和电机同步带轮上,电机固定在电机支撑体上;驱动电机带动电机同步带轮回转,电机同步带轮的回转在同步带的传动下带动主轴同步带轮回转,从而带动主轴轴系与玻璃盘66回转,通过调节六个调节螺钉调节玻璃盘的端面跳动。

8.根据权利要求7所述滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于所述支撑控制单元包括操作台、控制柜、支撑杆和支脚;四根支撑杆安装在操作台的四个角下方,支撑杆的底部安装支脚,支撑杆通过调节支脚调整操作台的水平状态;控制柜安装四根支撑杆组成的内部空间内,用于测量装置电源的控制、电机的启动与停止及测量装置的意外急停。

9.根据权利要求8所述滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量装置,其特征在于实现滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量的具体步骤为:

(1)加载单元的平移:拉动扳手使加载单元在平移板带动下平移50mm,使滑块与玻璃盘偏离,便于滑块的安装;

(2)滑块-玻璃盘接触副的安装与调节:先将滑块安装到微调倾单元上,再将微调倾单元安装到摩擦力测量单元上;然后将玻璃盘安装到主轴轴系上,并用玻璃盘压套锁紧,调节六个调节螺钉使玻璃盘的端面跳动达到最小;

(3)滑块-玻璃盘接触副接触状态与位置调节:推动扳手使加载单元到达实验指定位置后用第二锁紧螺钉锁紧;旋转调节螺套使滑块下降并靠近玻璃盘表面;通过润滑油膜测量单元观察接滑块-玻璃盘触副的接触状态,并由压套对接触状态进行微调节,直至达到滑块-玻璃盘接触副的初始接触状态;

(4)滑块-玻璃盘接触副加载:调节压套实现加载置零,然后将砝码放在砝码杆上对接触副加载,更换砝码数量得到不同的加载载荷;

(5)驱动玻璃盘回转:驱动电机,带动主轴轴系回转,从而驱动玻璃盘回转;

(6)测量分析:利用CCD图像传感器捕获滑块-玻璃盘接触副的润滑过程,用现有的图像处理软件实时得出滑块和玻璃盘之间的润滑油膜厚度;利用压力传感器的读数获取摩擦力数值,完成滑块轴承润滑油膜与摩擦力实时测量。