1.一种球盘式脂润滑球轴承油膜导电性试验台,包括驱动机构和加载模块,其特征在于:还包括球盖机构和球盘测试模块;所述的加载模块包括载荷调节螺母、加载弹簧、压力传感器和螺纹杆;所述的螺纹杆竖直设置,并与试验台台架构成滑动副;螺纹杆的顶部设有限位凸环,限位凸环由试验台台架限位;所述的加载弹簧套在螺纹杆上;所述的载荷调节螺母与螺纹杆构成螺旋副,加载弹簧的两端分别与载荷调节螺母和试验台台架接触;所述压力传感器的中心螺纹孔与螺纹杆连接;
所述的球盖机构包括套筒、球盒盖和卡球盒;所述的套筒固定在试验台台架上;加载模块的压力传感器与套筒的中心孔顶部孔段构成滑动副;螺纹杆的底部穿过压力传感器的中心螺纹孔,并与球盒盖的中心螺纹孔连接;所述的球盒盖置于套筒内;卡球盒固定在球盒盖底端;所述卡球盒的底部开设有半球形槽口,且在半球形槽口的槽底中心位置处开设竖直设置的狭缝;卡球盒的外侧壁设有锥面,并与套筒的中心孔底部锥孔段匹配;
所述的球盘测试模块包括测试钢球、导电滑环、导电滑环主轴、滚动轴承、电木板、圆盘、紧固螺母、稳压电源、电压传感器和电流传感器;所述的测试钢球嵌入卡球盒的半球形槽口内;所述导电滑环的外圈固定在试验台台架上;所述的导电滑环主轴与导电滑环的内圈固定,并由驱动机构驱动;所述的电木板通过滚动轴承支承在导电滑环主轴上;所述的圆盘套置在导电滑环主轴上,并位于电木板上方;圆盘的底面由导电滑环主轴的轴肩轴向限位;所述的紧固螺母与导电滑环主轴顶部的外螺纹连接,并压紧圆盘顶面;紧固螺母采用绝缘材料;所述的稳压电源通过导线与导电滑环外圈的导线接口连接,导电滑环内圈的导线接口通过导线与导电滑环主轴连接,导电滑环主轴通过导线与圆盘连接,圆盘顶面的滚道与测试钢球接触,卡球盒通过导线与稳压电源连接,形成闭合通路;所述的电压传感器测量稳压电源的电压,电流传感器测量闭合通路的电流,且电压传感器和电流传感器的信号输出端均与数据采集卡连接。
2.根据权利要求1所述的球盘式脂润滑球轴承油膜导电性试验台,其特征在于:所述的试验台台架包括试验台底座和试验台支座;所述的试验台支座由竖向支架、横向支架和挡板组成;四个竖向支架阵列排布固定在试验台底座上,每相邻两个竖向支架通过一个横向支架固定;所述的挡板与四个竖向支架顶部均固定;所述的螺纹杆与挡板构成滑动副;所述的导电滑环与竖向支架固定。
3.根据权利要求1所述的球盘式脂润滑球轴承油膜导电性试验台,其特征在于:所述的驱动机构包括步进电机和柔性联轴器;所述步进电机的壳体固定在试验台台架上,步进电机的输出轴与导电滑环主轴通过柔性联轴器连接;所述的柔性联轴器采用绝缘材料;所述的步进电机由控制模块控制。
4.根据权利要求3所述的球盘式脂润滑球轴承油膜导电性试验台,其特征在于:所述的控制模块包括主控芯片、步进电机驱动器、空气开关和开关电源;所述的开关电源经空气开关接交流电,且开关电源将交流电转换为直流电为步进电机驱动器和步进电机供电;所述的主控芯片经步进电机驱动器连接步进电机,控制步进电机的旋转角度、旋转方向以及使能。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的球盘式脂润滑球轴承油膜导电性试验台,其特征在于:测试钢球的半径通过如下等效公式计算:其中,R1为被测轴承的内圈滚道半径,r为被测轴承的滚珠半径,d为被测轴承的滚珠直径,Dm为被测轴承的节圆直径。
6.一种根据权利要求5所述的球盘式脂润滑球轴承油膜导电性试验台对脂润滑油膜导电性的试验方法,其特征在于:该方法具体如下:步骤一、将测试钢球从卡球盒中取下,并使用石油醚对测试钢球、卡球盒的半球形槽口和圆盘顶面进行清洗,使得测试钢球、卡球盒的半球形槽口和圆盘顶面没有润滑脂残留;然后,将测试钢球嵌入卡球盒的半球形槽口内,并与圆盘顶面的滚道接触;
步骤二、通过载荷调节螺母给加载弹簧施力,改变加载弹簧的伸长量,使加载弹簧对载荷调节螺母向下施加载荷,从而载荷调节螺母带动螺纹杆向压力传感器和球盒盖施加载荷,球盒盖的载荷经卡球盒施加在测试钢球和圆盘上;压力传感器检测螺纹杆施加的载荷Q大小;
步骤三、调节稳压电源的电压,开启稳压电源,电压传感器测得稳压电源的电压为U0,电流传感器测得闭合通路的电流为I0,根据欧姆定律计算得到闭合通路的总电阻Ri=U0/I0;
步骤四、关闭稳压电源,转动载荷调节螺母,解除施加在测试钢球和圆盘上的载荷;
步骤五、在圆盘的滚道内和测试钢球上都涂抹润滑脂,然后转动载荷调节螺母,再次向测试钢球和圆盘施加载荷Q,使测试钢球与圆盘顶面的滚道接触;
步骤六、驱动机构驱动导电滑环主轴旋转,导电滑环主轴带动圆盘以转速n旋转;
步骤七、开启稳压电源,然后将稳压电源的电压由U0逐步升高,直到电流传感器测得闭合通路的电流不为0时,油膜被击穿,闭合通路导通,保持油膜的击穿电压U不变;
步骤八、记录一个时间段内闭合通路的各电流值,并取各电流值的平均电流I;然后计算油膜电阻
步骤九、计算被测润滑脂油膜的电阻率E=R/H,H为最小油膜厚度的有量纲形式;
最小油膜厚度的有量纲形式为:
其中,λ为被测轴承的滚珠直径与节圆直径之比,α为被测润滑脂的黏压系数,η0为大气压下被测润滑脂的粘度,n为被测轴承的内、外圈相对转速,E′为被测轴承的滚珠和轴承沟道接触的当量弹性模量,z为被测轴承的滚珠数量,Q为载荷,a为被测轴承的滚珠与内圈的
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椭圆接触区域长轴;a=[6kεRc/(πE′)] Q ,其中,k为椭圆接触区域的椭圆率,ε为椭圆接触区域的第二类椭圆积分,Rc为被测轴承的内圈曲率中心轨迹圆半径;
步骤十、关闭稳压电源,驱动机构停止驱动,然后转动载荷调节螺母,解除施加在测试钢球和圆盘上的载荷。