一種高壓潤滑油界面滑移長度測量方法
2023-09-20 12:48:30 1
專利名稱：一種高壓潤滑油界面滑移長度測量方法
技術領域：
本發明涉及的基於光幹涉可視技術的高壓潤滑油界面滑移長度測量是在衝擊之 前給鋼球施加預載荷，載荷值從數顯拉力器上讀出，此時彈簧處於拉緊狀態，伺服電機緩慢 正轉，與電機軸相連的壓板銷對加載託板施加壓力，使鋼球和玻璃塊脫離並保持一定初始 間隙，此時電機迅速反轉，固定在加載託板上的鋼球在彈簧拉力作用下衝擊玻璃塊，由於潤 滑油的粘性，部分潤滑油來不及排出而被封閉在鋼球和玻璃塊之間形成凹陷狀油膜；封閉 的凹陷狀潤滑油處於高壓狀態，其中凹陷核心的壓力最高；為了防止潤滑油洩漏，給鋼球進 行二次加載；然後使鋼球保持靜止玻璃塊滑動或玻璃塊保持靜止鋼球滑動；記錄封油凹陷 在接觸區的運動過程，利用圖像處理軟體得到玻璃塊和鋼球上參考點及封油核心的運動速 度；設玻璃塊或鋼球上參考點的速度為u^，封油核心的運動速度為u。；巻吸速度為 = uref/2，根據經典潤滑理論，採用無滑移邊界條件，封油核心的運動速度應與巻吸速度相等， 即U。= ；由於封閉潤滑油在玻璃塊表面發生了滑移U。 # ，當玻璃塊滑動時，U。 ；在玻璃塊滑動和鋼球滑動的條件下，滑移速度Us = 2u。-l^f，滑移長度
6="s A。 本發明涉及的對不同初始封油深度的精確控制是在比較不同潤滑油間滑移長度
的變化時獲得相同的初始條件，即相同的封油深度，封油深度通過封閉潤滑油的條紋數目
計算得到；將伺服電機設定為位移模式，用PLC控制電機的正反轉速度；根據電機的正轉位 移控制鋼球和玻璃塊之間的初始間隙；通過電機的反轉速度控制鋼球衝擊玻璃塊的速度， 合理調配兩個衝擊因素，實現對封油深度的精確控制。 本發明涉及的防止潤滑油洩漏的控制是當使用粘度較低或粘壓係數較小的潤滑 油時潤滑油會洩漏，即衝擊完成後，潤滑油會迅速洩漏出接觸區影響實驗的結果；為了防止 潤滑油洩漏，在衝擊完成後，迅速給鋼球二次加載，有效抑制潤滑油洩漏；另外二次加載後， 潤滑油在接觸區的運動時間變長，為實驗提供更多的有效測量數據。 本發明與現有技術相比，其使用的系統裝置組成原理可靠，結構簡單，操作方便， 測量精確度高，其方法簡便靈活，實驗和實用性強，數量參數計算方便。
圖1為本發明實現時的測試系統裝置組裝結構原理示意圖。
圖2為本發明玻璃塊滑動和球滑動滑段長度的計算圖示。
具體實施例方式
下面通過實施例並結合附圖做進一步說明。
實施例 本實施例的系統裝置結構原理示意如圖1所示，測量時使用的系統裝置的組成包 括鋼球1、玻璃塊2、鋼球夾具、加載託板4、壓板銷5、電機6、數顯拉力器7、彈簧8、鉻膜9、 封閉潤滑油10、單色光11和顯微鏡12等器件，按測量原理組裝成一體化裝置系統進行測 量，先根據實驗目標選擇和確定潤滑油、封油的初始深度和需要施加的載荷；再基於光幹涉 可視技術的高壓潤滑油界面滑移長度的測量，通過數顯拉力器7給鋼球1施加預定載荷； 按不同初始封油深度的精確控制要求，根據封油的初始深度設定電機6的相關參數進行衝擊；然後按防止潤滑油洩露的控制要求，通過數顯拉力器7給鋼球1進行二次加載，以有效 控制封閉潤滑油的洩露；再按基於衝擊技術的彈流接觸區界面滑移長度測量要求，轉動使 玻璃塊2或鋼球1滑動，記錄封閉潤滑油10在接觸區的整個運動過程；最後利用圖像處理 軟體分析參考點封油核心的運動速度，利用滑移長度模型計算滑移速度和滑移長度。
本實施例測量時，衝擊之前給鋼球1施加預載荷，載荷值可以從數顯拉力器7上 讀出，此時彈簧8處於拉緊狀態，伺服電機6緩慢正轉，與電機6軸相連的壓板銷5對加載 託板4施加壓力，使鋼球1和玻璃塊2脫離並保持一定初始間隙，此時電機6迅速反轉，固 定在加載託板4上的鋼球1在彈簧8拉力作用下衝擊玻璃塊2，由於潤滑油的粘性，部分潤 滑油來不及排出而被封閉在鋼球1和玻璃塊2之間形成凹陷狀油膜(圖l(I));封閉的凹 陷狀潤滑油處於高壓狀態，其中凹陷核心的壓力最高；為了防止潤滑油洩漏，給鋼球1進行 二次加載，然後使玻璃塊2滑動，鋼球1保持靜止或鋼球1滑動玻璃塊2保持靜止；記錄封 油凹陷在接觸區的運動過程，利用圖像處理軟體得到玻璃塊2和鋼球1上參考點及封油核 心的運動速度，設玻璃塊2或鋼球1上參考點的速度為uMf，封油核心的運動速度為u。；設 巻吸速度為 =u^/2，若根據經典的潤滑理論，採用無滑移邊界條件，封油核心的運動的 速度應與巻吸速度相等，即u。= ；本實施例由於封閉潤滑油在玻璃塊2表面發生了滑移
U。 # ，當玻璃塊2滑動時，U。 ；在玻璃塊2滑動和鋼球1其中的
h為附圖2中所示，為鋼球1與玻璃塊2之間的垂直距離。 本實施例在不同初始封油深度的精確控制是在比較不同潤滑油間滑移長度的變 化時，要獲得相同的初始條件，即相同的封油深度，而封油深度可以通過封閉潤滑油的條紋 數目計算得到；如圖1所示，將伺服電機6設定為位移模式，用PLC控制電機的正反轉的速 度；可以根據電機6的正轉的位移控制鋼球1和玻璃塊2之間的初始間隙；通過電機6的反 轉速度來控制鋼球1衝擊玻璃塊2的速度，合理調配這兩個衝擊因素，可實現對封油深度的 精確控制。 本實施例對防止潤滑油洩漏的控制是當使用粘度較低或粘壓係數較小潤滑油時， 遇到的一個重要問題是潤滑油的洩漏，即衝擊完成後，潤滑油會迅速洩漏出接觸區，這勢必 影響實驗的結果；為了防止潤滑油洩漏，在衝擊完成後，迅速給鋼球二次加載，實驗證明這 種方法可以有效地抑制潤滑油的洩漏；另外二次加載之後，潤滑油在接觸區的運動時間變 長，可以為實驗提供更多的有效測量數據。
權利要求
一種高壓潤滑油界面滑移長度測量方法，測量使用的裝置包括鋼球、玻璃塊、鋼球夾具、加載託板、壓板銷、電機、數顯拉力器、彈簧、鉻膜、封閉潤滑油、單色光和顯微鏡，按測量原理組裝成一體化裝置，其特徵在於先根據實驗目標選擇和確定潤滑油、封油的初始深度和需要施加的載荷；再基於光幹涉可視技術的高壓潤滑油界面滑移長度的測量，通過數顯拉力器給鋼球施加預定載荷；按不同初始封油深度的精確控制要求，根據封油的初始深度設定電機的相關參數進行衝擊；然後按防止潤滑油洩露的控制要求，通過數顯拉力器給鋼球進行二次加載，控制封閉潤滑油的洩露；再按基於衝擊技術的彈流接觸區界面滑移長度測量要求，轉動使玻璃塊或鋼球滑動，記錄封閉潤滑油在接觸區的整個運動過程；最後利用圖像處理軟體分析參考點封油核心的運動速度，利用滑移長度模型計算滑移速度和滑移長度。
2. 根據權利要求1所述的高壓潤滑油界面滑移長度測量方法，其特徵在於涉及的基於 光幹涉可視技術的高壓潤滑油界面滑移長度測量是在衝擊之前給鋼球施加預載荷，載荷值 從數顯拉力器上讀出，此時彈簧處於拉緊狀態，電機緩慢正轉，與電機軸相連的壓板銷對加 載託板施加壓力，使鋼球和玻璃塊脫離並保持一定初始間隙，此時電機迅速反轉，固定在加 載託板上的鋼球在彈簧拉力作用下衝擊玻璃塊，部分粘性潤滑油來不及排出被封閉在鋼球 和玻璃塊之間形成凹陷狀油膜；封閉的凹陷狀潤滑油處於高壓狀態，其中凹陷核心的壓力 最高；為防止潤滑油洩漏，給鋼球進行二次加載；然後使鋼球保持靜止玻璃塊滑動或玻璃 塊保持靜止鋼球滑動；記錄封油凹陷在接觸區的運動過程，利用圖像處理軟體得到玻璃塊和鋼球上參考點及封油核心的運動速度；設玻璃塊或鋼球上參考點的速度為Uref，封油核心的運動速度為u。；巻吸速度為formula see original document page 2，根據經典潤滑理論，採用無滑移邊界條件，封油核 心的運動速度與巻吸速度相等，即formula see original document page 2封閉潤滑油在玻璃塊表面發生滑移formula see original document page 2當 玻璃塊滑動時，U。 < ；當鋼球滑動時，formula see original document page 2在玻璃塊滑動和鋼球滑動的條件下，滑移速度formula see original document page 2，滑移長度formula see original document page 2
3. 根據權利要求1所述的高壓潤滑油界面滑移長度測量方法，其特徵在於涉及的對不同初始封油深度的精確控制是在比較不同潤滑油間滑移長度的變化時獲得相同的初始條件，即相同的封油深度，封油深度通過封閉潤滑油的條紋數目計算得到；將電機設定為位移 模式，用PLC控制電機的正反轉速度；根據電機的正轉位移控制鋼球和玻璃塊之間的初始 間隙；通過電機的反轉速度控制鋼球衝擊玻璃塊的速度，調配兩個衝擊因素，實現對封油深 度的精確控制。
4. 根據權利要求1所述的高壓潤滑油界面滑移長度測量方法，其特徵在於涉及的防止 潤滑油洩漏的控制是當使用粘度較低或粘壓係數較小的潤滑油時潤滑油會洩漏，即衝擊完 成後，潤滑油會迅速洩漏出接觸區影響實驗結果；為防止潤滑油洩漏，在衝擊完成後，迅速 給鋼球二次加載抑制潤滑油洩漏；二次加載後，潤滑油在接觸區的運動時間變長，提供測量 數據。
全文摘要
本發明屬於界面滑移實驗測量技術領域，涉及一種高壓潤滑油界面滑移長度測量方法，先選擇和確定潤滑油、封油的初始深度和施加的載荷；再基於光幹涉技術對高壓潤滑油界面滑移長度測量並由數顯拉力器給鋼球施加預定載荷；按不同初始封油深度要求，由初始深度設定電機參數進行衝擊；然後按防潤滑油洩露要求由數顯拉力器給鋼球二次加載，控制封閉潤滑油洩露；再基於衝擊技術彈流接觸區界面滑移長度測量要求，使玻璃塊或鋼球滑動，記錄封閉潤滑油在接觸區運動過程；最後用圖像處理軟體分析封油核心運動速度並計算滑移速度和滑移長度，其使用的裝置原理可靠，結構簡單，操作方便，測量與計算精確度高，方法靈便，實用性強。
文檔編號G01N13/00GK101738166SQ20101001186
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月9日 優先權日2010年1月9日
發明者慄心明, 郭峰, 黃柏林 申請人:青島理工大學