专利名称：一种球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪的制作方法
技术领域：
一种球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪技术领域：
本实用新型涉及一种测试仪，尤其是涉及一种用于测试润滑剂弹流摩擦力的球盘式测试仪。背景技术：
公知的，弹性流体动力润滑简称弹流润滑，它是研究点线接触中弹性表面间的流体动力润滑问题，具体是指在两个具有相对运动的固体表面发生相互接触的过程中，考虑到固体的弹性变形和润滑油粘度变化作用的液体动压润滑；滚动轴承、齿轮等传动件绝大多数情况下是处于弹流润滑状态，两接触件之间会形成一层弹流润滑油膜，油膜的弹流摩擦特性对滚动轴承、齿轮等传动件的动力学行为影响极大，如轴承滚动体与滚道之间存在的油膜摩擦力能导致滚动体的过度滑动；滚动体的过度滑动所产生的惯性载荷决定了滚动体和保持架碰撞的严重程度，这极大影响了保持架的运动稳定性和使用寿命，若不加以控制，将会导致保持架的破坏，从而严重影响到滚动轴承的使用寿命；由于不同的润滑剂具有不同的摩擦特性，因此，根据润滑剂的摩擦性能进行轴承设计不仅能控制滚动体的滑动和滚动，而且很大程度上能够控制保持架的稳定性，同时相应提高轴承的使用寿命；由上述可知，润滑剂弹流摩擦力是进行滚动轴承、齿轮等传动件设计必不可少的重要数据之一，因此，润滑剂弹流摩擦力测试装置的精准性就显得尤为重要；目前，对润滑剂摩擦力的研究，在四球摩擦试验机上进行测试的较多，但是四球摩擦试验机只能模拟两接触件之间的滑动运动，且其仅能测试润滑剂边界润滑时的摩擦力， 不能模拟实际中两接触件之间的滑动伴滚动状态，也不能模拟弹流润滑状态；其次，还能够通过球盘式润滑油摩擦力试验台对润滑剂摩擦力进行测试,但现有球盘式润滑油摩擦力试验台的加载结构分为液压加载结构和铰链加载结构两种，其液压加载结构在实际操作中存在有加载不稳定的缺陷，而铰链加载结构在操作中产生的摆动会对润滑油摩擦力的测试造成影响，从而无法准确测得润滑油的摩擦力。
发明内容为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开一种球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的测试仪能够模拟两接触件之间的滚动伴有滑动状态和弹流润滑状态，从而能够准确测得润滑油的摩擦力。为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案一种球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的测试仪包含底架、电主轴A、电主轴 B、盘试件、球试件、静压立轴、托架、摩擦力传感器和杠杆机构；所述的底架上部面固定设置有两个竖直的套筒；套筒A的内部套装竖直的电主轴A，套筒A的上部面固定设有油池盒； 所述的电主轴A上端头突出套筒A的上部面且密封伸入至油池盒内；所述的盘试件固定安装在位于油池盒内部的电主轴A的端头部；所述套筒B的内壁上下两端分别固定安装一个静压轴承，且两个静压轴承等径； 所述的静压立轴通过两个静压轴承的中孔套接在套筒B内部，静压立轴的上部面高于套筒 B的上部面，且静压立轴的上部面与托架的下部面中心连接；所述的套筒B上部面安装有与数据采集装置连接的摩擦力传感器，且摩擦力传感器的上部面与托架的下部面接触；所述的电主轴B呈倾斜状固定安装在托架上，且电主轴B位于下方的端头密封伸入至油池盒内； 所述的球试件固定安装在位于油池盒内部的电主轴B的端头部，且安装在电主轴B上的球试件下部面不低于安装在电主轴A上的盘试件上部面；所述的杠杆机构包含杠杆、压块和电磁铁；所述的杠杆安装在底架上部面的下方， 杠杆的一端设有向上贯穿底架上部面且与静压立轴下部面中心抵触的推杆，杠杆的另一端连接压块；所述的压块由能够被电磁铁吸附的物质制成，且压块的重量大于静压立轴、托架和电主轴B的总重量；所述的电磁铁固定安装在底架上垂直对应压块上部面的位置。所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的油池盒包含盒体和密封盒盖；所述的盒体上部面设为对应密封盒盖的敞口，盒体的底面中心设有延伸至盒体内中部的通孔，且通孔的孔内壁上端固定设置有与电主轴A上端头部直径配套的密封圈A ;盒体的一侧体壁上端设有贯穿至盒体内部的穿孔，穿孔内壁固定设置有与电主轴B下方端头直径配套的密封圈B。所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述球试件的直径为20mm，所述盘试件的直径为80mm，且球试件和盘试件的表面粗糙度均为O. 02mm，加载范围为10 150N，滚动速度范围为10 50m/s，弹流油膜的膜厚比λ>3 ;其中，X=hmin/o，hmin为最小油膜厚度，σ为球试件与盘试件的综合粗糙度。所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的托架为一中部设有倾斜通孔的柱体结构，倾斜通孔的直径与电主轴B的外径配套，且在托架表面至少设有两个分别贯通至倾斜通孔的紧固螺孔。所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的紧固螺孔垂直于倾斜通孔。所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的电磁铁对压块的电磁力与压块重量的合力等于电主轴B、托架和静压立轴的总重力。所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的托架上部面固定安装有用于加载砝码的加载平台。所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的摩擦力传感器为数字传感器。由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果本实用新型所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪通过电主轴A和电主轴B分别带动盘试件和球试件旋转，当盘试件与球试件接触时,油池盒内待测试的润滑油能够被卷吸进球盘接触区，然后，分别调整电主轴A和电主轴B的转速，使得球试件与盘试件在接触点处的线速度不同而产生相对滑动，从而达到了模拟两接触件之间滚动伴滑动状态的目的；由于球试件的直径为20mm，盘试件的直径为80mm，且球试件和盘试件的表面粗糙度均为O. 02mm，加载范围为10 150N，滚动速度范围为10 50m/s，即有效保证了弹流油膜的膜厚比λ >3，从而保证了球试件和盘试件之间的接触区处于完全弹流润滑状态，其中， λ =hmin/ σ , hmin为最小油膜厚度，σ为球试件与盘试件的综合粗糙度；在摩擦力的作用下，电主轴B和托架会绕静压立轴的轴线发生偏转，从而达到通过托架压迫摩擦力传感器， 并利用摩擦力传感器将相关数据通过数据采集装置记录收集的目的；在测试时，调整电主轴A或电主轴B的转速，可测得不同滑滚比下润滑油弹流摩擦力的数值，改变载荷、电主轴A和电主轴B的速度和，可测得不同载荷、不同滚动速度下润滑油弹流摩擦力的数值；由于静压立轴与静压轴承之间的摩擦力远远小于静压立轴与一般滚动轴承之间的摩擦力，所以当电主轴B、托架和静压立轴绕静压立轴轴线偏转时，静压立轴与静压轴承之间的摩擦系数比被测试润滑油摩擦系数小一个数量级以上，从而达到忽略静压立轴与静压轴承之间的摩擦，即实现了准确测得润滑油摩擦力的目的；此外，能够在测试过程中通过有效地调整所述的托架来控制电主轴B的位置，从而达到了更好地控制球试件与盘试件之间的接触，提高盘试件利用率的目的；其次，利用所述的杠杆机构能够达到在测试过程中消除电主轴B、托架和静压立轴的总重量对球试件和盘试件接触法向载荷的影响， 而且还能够起到在停机状态中或突然断电时有效保护球试件和盘试件不受损坏的作用；同时，利用所述的杠杆机构及加载砝码，能够直接读出法向载荷的数值，即达到了加载准确、 稳定及简单的目的。
图I是本实用新型的示意图；图2是所述油池盒的剖示图；图3是本实用新型的另一种结构示意图。图中1、底架；2、套筒A;3、套筒B ;4、电主轴A;5、油池盒；6、盘试件；7、静压轴承；8、静压立轴；9、托架；10、摩擦力传感器；11、电主轴B ;12、球试件；13、杠杆；14、压块； 15、电磁铁；16、推杆；17、盒体；18、密封盒盖；19、通孔；20、密封圈A ;21、穿孔；22、密封圈 B ;23、倾斜通孔；24、紧固螺孔；25、加载平台。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细地解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切变化和改进，本实用新型并不局限于下面的实施例；结合附图I 2所述的一种球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，所述的测试仪包含底架I、电主轴A 4、电主轴B 11、盘试件6、球试件12、静压立轴8、托架9、摩擦力传感器 10和杠杆机构；所述的底架I上部面固定设置有两个竖直的套筒；套筒A 2的内部套装竖直的电主轴A 4，套筒A 2的上部面固定设有油池盒5;所述的电主轴A 4上端头突出套筒 A 2的上部面且密封伸入至油池盒5内，所述的盘试件6固定安装在位于油池盒5内部的电主轴A 4的端头部，S卩通过电主轴A 4带动位于油池盒5内的盘试件6旋转，且电主轴 A 4在旋转时，油池盒5内的待测润滑油也不会沿电主轴A 4的外壁流出；所述套筒B 3的内壁上下两端分别固定安装一个静压轴承7，且两个静压轴承7 等径；所述的静压立轴8通过两个静压轴承7的中孔套接在套筒B 3内部，即静压立轴8 能够利用两个静压轴承7在套筒B 3的内部上下滑动；静压立轴8的上部面高于套筒B 3 的上部面，且静压立轴8的上部面与托架9的下部面中心连接，从而达到使托架9在受力均匀的状态中随静压立轴8上下移动的目的；所述的套筒B 3上部面安装有与数据采集装置连接的摩擦力传感器10，且摩擦力传感器10的上部面与托架9的下部面接触，从而在球试件12与盘试件6接触时，由托架9将受到的力传递至摩擦力传感器10，并利用摩擦力传感器10将相关数据通过数据采集装置记录收集起来；为使传感效果更为精确，将摩擦力传感器10设为数字传感器；所述的电主轴B 11呈倾斜状固定安装在托架9上，且电主轴B 11位于下方的端头密封伸入至油池盒5内，所述的球试件12固定安装在位于油池盒5内部的电主轴B 11的端头部，即通过电主轴B 11带动位于油池盒5内的球试件12旋转，且电主轴B 11在旋转时，油池盒5内的待测润滑油也不会沿电主轴B 11的外壁溢出；为有效地使球试件12 与盘试件6发生接触，安装在电主轴B 11上的球试件12下部面不低于安装在电主轴A 4 上的盘试件6上部面；为更便于在托架9上固定呈倾斜状的电主轴B 11，所述的托架9为一中部设有倾斜通孔23的柱体结构，倾斜通孔23的直径与电主轴B 11的外径配套，且在托架9表面至少设有两个分别贯通至倾斜通孔23的紧固螺孔24，从而在电主轴B 11插入至倾斜通孔23内，并处于适当位置时，能够通过在紧固螺孔24内拧紧的螺钉对电主轴 B 11进行紧固限位；此外，沿倾斜通孔23的中心线调整电主轴B 11的位置，能够使安装在电主轴B 11端部的球试件12与盘试件6处于最佳接触位置，从而相应提高了盘试件6的利用率；为进一步增强紧固螺孔24内的螺钉对电主轴B 11的紧固限位作用，所述的紧固螺孔24均垂直于倾斜通孔23。所述的油池盒5包含盒体17和密封盒盖18 ;所述的盒体17上部面设为对应密封盒盖18的敞口，盒体17的底面中心设有延伸至盒体17内中部的通孔19，且通孔19 的孔内壁上端固定设置有与电主轴A 4上端头部直径配套的密封圈A 20，从而确保了电主轴A 4在旋转时，油池盒5内的待测润滑油不会沿电主轴A 4的外壁流出；盒体17的一侧体壁上端设有贯穿至盒体17内部的穿孔21，穿孔21内壁固定设置有与电主轴B 11下方端头直径配套的密封圈B 22，即确保了电主轴B 11在旋转时，油池盒5内的待测润滑油不会沿电主轴B 11的外壁溢出；所述的杠杆机构包含杠杆13、压块14和电磁铁15 ;所述的杠杆13安装在底架I 上部面的下方，杠杆13的一端设有向上贯穿底架I上部面且与静压立轴8下部面中心接触的推杆16，即能够通过调整杠杆13的动作来利用推杆16控制调整静压立轴8的上下动作；杠杆13的另一端连接有由能够被电磁铁15吸附的物质制成的压块14，且压块14 的重量大于静压立轴8、托架9和电主轴B 11的总重量，此外，所述的电磁铁15固定安装在底架I上垂直对应压块14上部面的位置，即利用了压块14的重量来保证在无测试操作时，球试件12与盘试件6不会发生接触，而在测试操作时，则通过调整电磁铁15对压块 14的吸附力来有效控制球试件12与盘试件6之间的接触，同时消除了电主轴B 11、托架 9和静压立轴8的总重量对球试件12和盘试件6接触法向载荷的影响；为更便于控制电磁铁15与压块14之间的作用力，所述的电磁铁15对压块14的电磁吸附力与压块14重量的合力等于电主轴B 11、托架9和静压立轴8的总重力。实施本实用新型所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪时，先在油池盒5中注入适量的被测润滑油，再使电主轴A 4和电主轴B 11分别带动盘试件6和球试件12旋转， 从而使油池盒5中的被测润滑油被卷吸进球盘接触区，然后利用电磁铁15对压块14的吸附力及在托架9上加载相应重量的砝码来使球试件12与盘试件6精确接触；此时，由于加载的砝码重量为球试件12和盘试件6之间的法向载荷，因此操作所述的测试仪时不但加载准确，而且操作方便；在实际操作中，为更便于加载砝码，参照附图3，能够在所述的托架9上部面固定安装有用于加载砝码的加载平台25 ；在法向载荷的作用下，球试件12和盘试件6接触并发生一定的弹性变形，球盘接触区之间会形成一层弹性流体动压油膜，此时，通过调整两个电主轴的转速，使得球试件 12和盘试件6接触表面之间产生相对滑动，则两接触表面之间的弹流油膜将对球试件12和盘试件6产生摩擦力；在摩擦力作用下，使电主轴B 11和托架9绕静压立轴8的轴线发生偏转，从而压迫摩擦力传感器10，通过摩擦力传感器10把力信号转换为数字信号， 并通过数据采集装置记录收集摩擦力的相关数据；当测试结束时电磁铁15断电，静压立轴8被杠杆13上的推杆16顶起，球试件12与盘试件6脱开，实现卸载。本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。
权利要求1.一种球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，其特征是所述的测试仪包含底架(I)、电主轴A(4)、电主轴B(Il)、盘试件(6)、球试件(12)、静压立轴(8)、托架(9)、摩擦力传感器(10)和杠杆机构；所述的底架(I)上部面固定设置有两个竖直的套筒；套筒么(2)的内部套装竖直的电主轴A(4)，套筒A(2)的上部面固定设有油池盒(5);所述的电主轴A(4)上端头突出套筒A(2)的上部面且密封伸入至油池盒(5)内；所述的盘试件(6)固定安装在位于油池盒(5)内部的电主轴A(4)的端头部；所述套筒B(3)的内壁上下两端分别固定安装一个静压轴承(7)，且两个静压轴承(7) 等径；所述的静压立轴(8)通过两个静压轴承(7)的中孔套接在套筒B(3)内部，静压立轴(8)的上部面高于套筒B (3)的上部面，且静压立轴(8)的上部面与托架(9)的下部面中心连接；所述的套筒B (3)上部面安装有与数据采集装置连接的摩擦力传感器(10)，且摩擦力传感器(10)的上部面与托架(9)的下部面接触；所述的电主轴B(Il)呈倾斜状固定安装在托架(9)上，且电主轴B(Il)位于下方的端头密封伸入至油池盒(5)内；所述的球试件(12) 固定安装在位于油池盒(5)内部的电主轴B(Il)的端头部，且安装在电主轴B(Il)上的球试件(12)下部面不低于安装在电主轴A(4)上的盘试件(6)上部面；所述的杠杆机构包含杠杆(13)、压块(14)和电磁铁(15);所述的杠杆(13)安装在底架(I)上部面的下方，杠杆(13)的一端设有向上贯穿底架(I)上部面且与静压立轴(8) 下部面中心抵触的推杆(16)，杠杆(13)的另一端连接压块(14);所述的压块(14)由能够被电磁铁(15)吸附的物质制成，且压块(14)的重量大于静压立轴(8)、托架(9)和电主轴 B(Il)的总重量；所述的电磁铁(15)固定安装在底架(I)上垂直对应压块(14)上部面的位置。
2.根据权利要求I所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，其特征是所述的油池盒(5)包含盒体(17)和密封盒盖(18);所述的盒体(17)上部面设为对应密封盒盖(18)的敞口，盒体(17)的底面中心设有延伸至盒体(17)内中部的通孔(19)，且通孔(19)的孔内壁上端固定设置有与电主轴A(4)上端头部直径配套的密封圈A(20);盒体(17)的一侧体壁上端设有贯穿至盒体(17)内部的穿孔(21)，穿孔(21)内壁固定设置有与电主轴B(Il)下方端头直径配套的密封圈B (22)。
3.根据权利要求I所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，其特征是所述球试件(12)的直径为20mm，所述盘试件(6)的直径为80mm，且球试件(12)和盘试件(6)的表面粗糙度为0. 02mm，加载范围为10 150N，滚动速度范围为10 50m/s，弹流油膜的膜厚比入>3;其中，X=hmin/o，hmin为最小油膜厚度，o为球试件(12)与盘试件(6)的综合粗糙度。
4.根据权利要求I所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，其特征是所述的托架(9) 为一中部设有倾斜通孔(23)的柱体结构，倾斜通孔(23)的直径与电主轴B(Il)的外径配套，且在托架(9)表面至少设有两个分别贯通至倾斜通孔(23)的紧固螺孔(24)。
5.根据权利要求4所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，其特征是所述的紧固螺孔(24)垂直于倾斜通孔(23)。
6.根据权利要求I所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，其特征是所述的电磁铁(15)对压块(14)的电磁力与压块(14)重量的合力等于电主轴B(Il)、托架(9)和静压立轴⑶的总重力。
7.根据权利要求1、4或6任一所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，其特征是所述的托架(9)上部面固定安装有用于加载砝码的加载平台(25)。
8.根据权利要求I所述的球盘式润滑剂弹流摩擦力测试仪，其特征是所述的摩擦力传感器(10)为数字传感器。
专利摘要一种涉及用于测试润滑剂弹流摩擦力的球盘式测试仪，所述的测试仪包含底架、电主轴A、电主轴B、盘试件、球试件、静压立轴、托架、摩擦力传感器和杠杆机构；所述的底架上部面竖直固定电主轴A和电主轴B，电主轴A的端头固定盘试件，电主轴B的端头固定有与盘试件对应的球试件；电主轴B通过与摩擦力传感器接触的托架固定在高于电主轴A的位置，并通过静压立轴和杠杆机构调整高低；所述的测试仪能够模拟两接触件之间的滚动伴滑动状态和弹流润滑状态，从而能够准确的测得润滑油的摩擦力。
文档编号G01L5/00GK202350962SQ201120465470
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者张贝, 李航, 杨伯原, 王燕霜, 祝海峰, 苏冰 申请人:河南科技大学