一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀的製作方法

2023-11-01 00:18:02 2

一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀的製作方法
【專利摘要】一種用於測試帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力的球槽式測試儀，包括大底板、階梯軸、小底板、電主軸Ⅰ、電主軸Ⅱ、聯軸器、槽試件、球試件、直線導軌、V型槽、蝸輪蝸杆機構、槓桿-滑輪加載機構和牽引力傳感器組成，大底板與小底板用階梯軸連接，階梯軸上安裝蝸輪，蝸杆軸安裝在大底板上來控制蝸輪的轉動；小底板上固定電主軸Ⅱ和槽試件，球試件固定在電主軸Ⅰ的端部，而電主軸Ⅰ安裝於固定在直線導軌移動部分上的V型槽裡，通過砝碼和槓桿-滑輪加載機構實現球試件對槽試件的加載；本發明的測試儀能夠模擬橢圓接觸下兩接觸件滾動伴有滑動狀態和不同自旋量下的彈流潤滑狀態，準確測出潤滑劑的彈流牽引力。
【專利說明】一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測試儀，尤其是涉及一種用於測試帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力的球槽式測試儀。
【背景技術】
[0002]彈性流體動力潤滑(簡稱彈流潤滑)是工程中許多點、線接觸零部件常見的潤滑形式，它的研究需要同時考慮兩個相對運動固體表面的彈性變形和接觸面間潤滑劑的流變特性，半/全環面型無級變速器、滾動軸承等傳動接觸件在絕大多數情況下都是處於彈流潤滑狀態的。處於彈流潤滑狀態下的兩接觸件之間會形成一層彈流潤滑油膜，油膜的彈流牽引特性對半/全環面型無級變速器、滾動軸承等傳動件的動力學行為影響很大，比如半/全環面型無級變速器的錐盤與滾輪之間存在的油膜牽引力決定了整個無級變速器的動力傳遞能力。由於不同的潤滑劑具有不同的牽引流變特性，而通過理論計算得到的牽引力誤差比較大，工程上一般要通過設計專門的油膜牽引力試驗裝置來測試牽引力。因此，進行潤滑劑彈流牽引力的試驗測試儀的研究就具有重要的意義。
[0003]目前，一般使用雙圓盤試驗機或球盤試驗機來進行潤滑劑的牽引特性測試，但它們存在一些不足之處:1.不能連續模擬不同自旋條件下的彈流潤滑狀態。2.通過調節兩接觸表面旋轉軸的夾角來引入不同的自旋量，其調節過程比較複雜。3.現有的加載裝置一般採用液壓加載，由於液壓加載存在洩漏、不穩定等缺陷，無法準確獲得加載力。4.現有的球盤試驗機實現的是點(圓)接觸，不能實現點(橢圓)接觸。

【發明內容】

[0004]為了克服【背景技術】中的不足，本發明公開一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的測試儀能夠模擬兩接觸件滾動伴有滑動狀態和不同自旋量下的彈流潤滑狀態，從而能夠模擬真實工況，準確測出潤滑劑的彈流牽引力。
[0005]本發明為解決上述技術問題的不足而採用的技術方案如下所述。
[0006]一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的測試儀由蝸輪蝸杆機構、角度變換機構、直線導軌機構和槓桿-滑輪加載機構四大部分組成，具體包括大底板、階梯軸、小底板、電主軸1、電主軸I1、聯軸器、槽試件、球試件、直線導軌、V型槽、蝸輪、蝸杆軸、槓桿1、槓桿I1、定滑輪和牽引力傳感器，大底板與小底板用階梯軸連接，階梯軸的一端用滾動軸承II連接大底板，另一端用平鍵II連接小底板；
所述的角度變換機構包括小底板、電主軸I1、聯軸器、槽試件和配重塊，小底板上固定設置有一個支座和一個軸承座I，支座上安裝電主軸II，電主軸II通過聯軸器與槽試件的一端相連，槽試件的另一端用滾動軸承I安裝在小底板上的軸承座I裡，同時小底板上安裝有配重塊，以保證小底板處於水平狀態；
所述的直線導軌機構包括支架、託板、直線導軌、V型槽、電主軸1、牽引力傳感器和球試件，支架一端固定在大底板上，另一端固定設置一個託板，託板上固定安裝直線導軌的固定部分，而直線導軌的移動部分上固定一個V型槽，V型槽裡安裝有電主軸I，且電主軸I可以繞著自身軸線在V型槽裡旋轉，同時沿電主軸I旋轉方向安裝有牽引力傳感器，電主軸I的端頭部安裝有球試件；
所述的槓桿-滑輪加載機構包含槓桿1、槓桿I1、推桿、連杆、砝碼、鋼絲和定滑輪，槓桿I安裝在託板上，槓桿I的一端通過固定鉸鏈支座I固定在託板上，另一端通過一連杆與槓桿II相連，在槓桿I上的A點處安裝有一推桿，推桿的另一端連接直線導軌的移動部分，槓桿II一端與連杆相連，另一端用一段鋼絲經定滑輪連接砝碼，在槓桿II上的B點處有一固定鉸鏈支座II ；
所述的蝸輪蝸杆機構包含蝸輪、蝸杆軸和刻度盤，蝸輪用平鍵I安裝在階梯軸上，蝸杆軸安裝於固定在大底板上的軸承座II和軸承座III裡，蝸杆軸的一端安裝有刻度盤。
[0007]所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的球試件和槽試件的表面粗糙度(6:: =0.02mm。
[0008]所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的蝸杆軸是單頭蝸杆。
[0009]所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的階梯軸的軸心與槽試件在水平面所投影的圓弧的圓心是重合的。
[0010]所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的槽試件是一帶有迴轉圓弧面的軸，其迴轉圓弧面為環形內凹。
[0011]所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的球試件是一個圓盤，其圓盤的輪緣為球面。
[0012]所述的一種帶有自`旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的刻度盤上的刻度值與球試件和槽試件的兩旋轉軸的夾角值一一對應。
[0013]採用如上所述的技術方案，本發明具有以下有益效果。
[0014]1.本發明所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，利用蝸輪蝸杆機構控制兩試件旋轉軸的夾角以得到不同的自旋值，從而模擬不同自旋條件下的彈流潤滑狀態；通過電主軸I和電主軸II分別帶動球試件和槽試件旋轉，當兩試件接觸時,通過噴油嘴將潤滑油噴入接觸區，然後，分別調節電主軸I和電主軸II的轉速，使得槽試件與球試件在接觸點處的線速度不同而產生相對滑動，從而達到模擬兩接觸件之間滾動伴有滑動的潤滑狀態。
[0015]2.本發明所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，通過蝸輪蝸杆機構與刻度盤可以精確模擬不同自旋值下的彈流潤滑狀態。
[0016]3.由於採用的單頭蝸杆軸具有自鎖性，可以準確固定槽試件與球試件的位置。
[0017]4.本發明採用的槓桿-滑輪加載機構具有明顯的增力效果，加載範圍大，調節方便，並且可以直接讀出法向載荷的數值。
[0018]5.本試驗儀採用的槽試件和球試件，可以將加載力分解成槽試件的軸向和徑向兩個方向上，從而可以模擬出半/全環面型無級變速器等的真實工況。
[0019]6.本試驗儀中，階梯軸的軸心與槽試件在水平面所投影的圓弧的圓心是重合的，從而可以保證在空載條件下，槽試件與球試件始終為點接觸。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]圖1是本發明所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀的俯視圖。
[0021]圖2是圖1所示測試儀的主視圖。
[0022]圖3是本發明所述蝸杆軸的結構示意圖。
[0023]圖4是本發明所述球試件的結構示意圖。
[0024]圖中:1-蝸輪蝸杆機構；101-大底板；102-蝸輪；103-蝸杆軸；104-刻度盤；105-平鍵I ; 106-平鍵II ; 107-階梯軸；108-滾動軸承II ; 109-軸承座II ; 110-軸承座III ;2-角度變換機構；201_小底板；202-電主軸II ;203_聯軸器；204_槽試件；205_軸承座I ;206-配重塊；207_螺釘；208_支座；3_直線導軌機構:301-支架；302_託板；303_直線導軌；303A-直線導軌的固定部分；303B-直線導軌的移動部分；304_滾動軸承I ;305_電主軸I ;306-V型槽；307_牽引力傳感器；308_球試件；4_槓桿-滑輪加載機構:401-槓桿I ;402-槓桿II ；403-推桿；404_連杆；405_鋼絲；406_定滑輪；407_砝碼；408_固定鉸鏈支座II ;409-固定鉸鏈支座I ;410_噴油嘴。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖及實施例進一步詳述本發明，但本發明並不局限於下面的實施例。
[0026]結合附圖所示，一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，由蝸輪蝸杆機構(I)、角度變換機構(2)、直線導軌機構(3)和槓桿-滑輪加載機構(4)組成；
所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，所述的測試儀包含有:大底板
(101)、階梯軸(107)、小底板(201)、電主軸I (305)、電主軸II (202)、聯軸器(203)、槽試件(204)、球試件(308)、直線導軌(303)、V型槽(306)、蝸輪(102)、蝸杆軸(103)、槓桿I(401)、槓桿II (402)、定滑輪(406)和牽引力傳感器(307)，大底板(101)與小底板(201)用階梯軸(107)連接，階梯軸(107)的一端用滾動軸承II (108)連接大底板(101 )，另一端用平鍵II (106)連接小底板(201)；
所述的角度變換機構(2)包括小底板(201)、電主軸II (202)、聯軸器(203)、槽試件(204)和配重塊(206)，小底板(201)上固定設置有一個支座(208)和一個軸承座I (205)，支座(208)上安裝電主軸II (202)，電主軸II (202)通過聯軸器(203)與槽試件(204)的一端相連，槽試件(204)的另一端用滾動軸承I (304)安裝在小底板(201)上的軸承座I (205)裡，同時小底板(201)上安裝有配重塊(206)，以保證小底板(201)處於水平狀態，階梯軸
(107)的軸心與槽試件(204)在水平面所投影的圓弧的圓心是重合的，這樣確保在無負載條件下旋轉刻度盤(104)時，槽試件(204)和球試件(308)始終為點接觸；
所述的直線導軌機構(3)包括支架(301)、託板(302)、直線導軌(303)、V型槽(306)、電主軸I (305)、牽引力傳感器(307)和球試件(308)，支架(301) —端固定在大底板(101)上，另一端固定設置一個託板(302)，託板(302)上固定安裝直線導軌的固定部分(303A)，而直線導軌的移動部分(303B)上固定一個V型槽(306)，V型槽(306)裡安裝有電主軸I(305)，且電主軸I (305)可以繞著自身軸線在V型槽(306)裡旋轉，同時沿電主軸I (305)旋轉方向安裝有牽引力傳感器(307)，電主軸I (305)的端頭部安裝有球試件(308)，球試件(308)與槽試件(204)接觸時，由潤滑油產生的牽引力迫使電主軸I (305)繞著自身軸線旋轉，從而使得V型槽(306 )裡的牽引力傳感器(307 )讀數變化，再通過數據採集與轉化裝置將記錄收集起來，傳入計算機進行後期處理； 所述的槓桿-滑輪加載機構(4)包含槓桿I (401)、槓桿II (402)、推桿(403)、連杆(404)、砝碼(407)、鋼絲(405)和定滑輪(406)，槓桿I (401)安裝在託板(302)上，槓桿I(401)的一端通過固定鉸鏈支座I (409)固定在託板(302)上,另一端通過一連杆(404)與槓桿II (402)相連，在槓桿I (401)上的A點處安裝有一推桿(403)，推桿(403)的另一端連接直線導軌的移動部分(303B)，槓桿II (402)—端與連杆(404)相連，另一端用一段鋼絲(405 )經定滑輪(406 )連接砝碼(407 )，在槓桿II (402 )上的B點處有一固定鉸鏈支座II(408)；利用砝碼(407)產生的豎直向下的重力給鋼絲(405) —個拉力，經槓桿II (402)和槓桿I (401)將拉力放大，使得推桿(403)產生足夠大的推力，推動直線導軌的移動部分(303B)沿導軌方向運動，從而完成球試件(308)對槽試件(204)的加載；
所述的蝸輪蝸杆機構(I)包含蝸輪(102)、蝸杆軸(103)和刻度盤(104)，蝸輪(102)用平鍵I (105)安裝在階梯軸(107)上，蝸杆軸(103)安裝於固定在大底板(101)上的軸承座
II(109)和軸承座III(110)裡，蝸杆軸(103)的一端安裝有刻度盤(104)，刻度盤(104)上的刻度值與槽試件(204)、球試件(308)的兩旋轉軸的夾角值一一對應。
[0027]實施本發明所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀時，首先將潤滑油加熱至設定溫度，再轉動刻度盤(104)，讓蝸杆軸(103)和蝸輪(102)帶動小底板(201)轉動，從而控制槽試件(204)和球試件(308)兩旋轉軸之間的夾角，獲得不同的自旋值；接著使電主軸I (305)和電主軸II (202)分別帶動球試件(308)和槽試件(204)轉動，將加熱後的潤滑油經噴油嘴(410)噴進球槽接觸區；最後加載相應重量的砝碼(407)來使得球試件(308 )與槽試件(204)產生橢圓接觸；加載砝碼(407 )的重量經兩級槓桿機構放大後給推桿(403)的一個推力，其推力值等於球試件(308)和槽試件(204)之間的法向載荷加上電主軸
I(305)、V型槽(306)、直線導軌的移動部分(303B)和球試件(308)的總重量在直線導軌的固定部分(303A)上產生的摩擦力；
在充分潤滑的條件下，由於法向載荷的作用，球試件(308)和槽試件(204)接觸並發生相應的彈性變形，點接觸變為橢圓接觸，球槽接觸區之間會形成一層彈流潤滑油膜，此時，調整電主軸I (305)和電主軸II (202)的轉速，使得球試件(308)和槽試件(204)接觸表面之間產生相對滑動，因此兩接觸面之間的彈流潤滑油膜將對球試件(308)和槽試件(204)產生彈流牽引力；在彈流牽引力的作用下，球試件(308)和電主軸I (305)會繞著電主軸I(305)的軸線在V型槽(306)裡發生偏轉，從而壓迫牽引力傳感器(307)，通過牽引力傳感器(307)把收集到的力信號轉換為數位訊號，並傳入計算機進行後期處理；當測試結束時，減少砝碼(407)的重量，完成卸載，因此所述的測試儀加載與卸載操作都很方便；
重複上述步驟，完成對不同自旋值、不同溫度、不同載荷、不同滑動速度作用下，橢圓接觸彈流潤滑油膜牽弓I力的測試研究。
[0028]本發明未詳述部分為現有技術，故本發明未對其進行詳述。
【權利要求】
1.一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，其特徵是:所述的測試儀由蝸輪蝸杆機構(I)、角度變換機構(2)、直線導軌機構(3)和槓桿-滑輪加載機構(4)四大部分組成，具體包含大底板(101)、階梯軸(107)、小底板(201)、電主軸I (305)、電主軸II (202)、聯軸器(203)、槽試件(204)、球試件(308)、直線導軌(303)、蝸輪(102)、蝸杆軸(103)、槓桿I(401)、槓桿II (402)、定滑輪(406)和牽引力傳感器(307)，大底板(101)與小底板(201)用階梯軸(107)連接，階梯軸(107)的一端用滾動軸承II (108)連接大底板(101 )，另一端用平鍵II (106)連接小底板(201)； 所述的槓桿-滑輪加載機構(4)包含槓桿I (401)、槓桿II (402)、推桿(403)、連杆(404)、砝碼(407)、鋼絲(405)和定滑輪(406)，槓桿I (401)安裝在託板(302)上，槓桿I(401)的一端通過固定鉸鏈支座I (409)固定在託板(302)上,另一端通過一連杆(404)與槓桿II (402)相連，在槓桿I (401)上的A點處安裝有一推桿(403)，推桿(403)的另一端連接直線導軌的移動部分(303B)，槓桿II (402)—端與連杆(404)相連，另一端用一段鋼絲(405)經定滑輪(406)連接砝碼(407)，在槓桿II (402)上的B點處有一固定鉸鏈支座II(408)； 所述的蝸輪蝸杆機構(I)包含蝸輪(102)、蝸杆軸(103)和刻度盤(104)，蝸輪(102)用平鍵I (105)安裝在階梯軸(107)上，蝸杆軸(103)安裝於固定在大底板(101)上的軸承座II (109)和軸承座IIK110)裡，蝸杆軸(103)的一端安裝有刻度盤(104);所述的蝸杆軸(103)為單頭蝸杆。
2.如權利要求1所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，其特徵是:所述的角度變換機構(2)包括小底板(201)、電主軸II (202)、聯軸器(203)、槽試件(204)和配重塊(206)，小底板(201)上固定設置有一個支座(208)和一個軸承座I (205)，支座(208)上安裝電主軸II (202 )，電主軸II (202 )通過聯軸器(203 )與槽試件(204 )的一端相連，槽試件(204)的另一端用滾動軸承I (304)安裝在小底板(201)上的軸承座I (205)裡，同時小底板(201)上安裝有配重塊(206)。
3.如權利要求1所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，其特徵是:所述的直線導軌機構(3)包括支架(301)、託板(302)、直線導軌(303)、V型槽(306)、電主軸I(305)、牽引力傳感器(307)和球試件(308)，支架(301)—端固定在大底板(101)上，另一端固定設置一個託板(302)，託板(302)上固定安裝直線導軌的固定部分(303A)，而直線導軌的移動部分(303B)上固定一個V型槽(306)，V型槽(306)裡安裝有電主軸I (305)，且電主軸I (305)可以繞著自身軸線在V型槽(306)裡旋轉，同時沿電主軸I (305)旋轉方向安裝有牽引力傳感器(307)，電主軸I (305)的端頭部安裝有球試件(308)。
4.如權利要求1所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，其特徵是:所述的球試件(308)和槽試件(204)的表面粗糙度σ1=σ2=0.02mm。
5.如權利要求1所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，其特徵是:所述的階梯軸(107)的軸心與槽試件(204)在水平面所投影的圓弧的圓心是重合的。
6.如權利要求1所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，其特徵是:所述的槽試件(204)是一帶有迴轉圓弧面的軸，其迴轉圓弧面為環形內凹。
7.如權利要求1所述的一種帶有自旋的彈流潤滑油膜牽引力測試儀，其特徵是:所述的球試件(308)是一個圓盤，其圓盤的`輪緣為球面。
【文檔編號】G01L5/00GK103728075SQ201410006064
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月7日 優先權日:2014年1月7日
【發明者】吳傑, 李青濤, 李華, 姚進, 曹修全, 李智輝 申請人:四川大學