[发明专利]摩擦测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩擦测量装置，尤其涉及一种高速条件下的摩擦测量装置。

背景技术

随着航天、航空、航海、高铁装备产业发展的需求，装备制造向高精度、高速度、高效率方向发展，相应的装备需要在高速、高温等苛刻条件下运行。高速铁路车辆主轴轴承线速度约为40m/s；航空发动机轴承最大线速度约为180m/s；电主轴最高转速可达20万转/分，超高速磨削可达300m/s。高速、超高速条件下的润滑摩擦状态对提高轴承寿命，提高加工效率和稳定性至关重要。

高速下巨大的离心力和热效应造成接触动载荷大，接触应力大，温升高。直接影响到接触区压力分布和温度分布，造成润滑油性质和流变性质改变，润滑油不再是剪切力随剪切应变线性变化的简单牛顿流体，而表现出复杂的非牛顿性，从而影响到成膜和承载。温升过高时甚至会发生润滑剂变质失效，摩擦副直接接触而粘着失效。高速装备的设计迫切需要提供这种装备的轴承等摩擦副的摩擦力、摩擦系数、膜厚、润滑剂等重要参数。

至今为止，国内外文献资料中尚不能查获高速运行条件下装备摩擦副的摩擦力、摩擦系数、润滑剂等重要数据参数；国内外现有的摩擦性能测试仪器，包括技术发明专利中也未发现能获取上述数据参数的测试仪器，因此，研制高速、超高速条件下摩擦润滑性能的测试仪器非常必要。

另外，现有技术中的摩擦力测试装置和测量方法，由于其自身一些系统性误差和原理性误差的存在，导致其测量的精度较低，因此在一些精密测量中的应用也受到了限制。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种摩擦测量装置，该摩擦测量装置不仅能够测试在高速（大于等于100m/s）中载工况下的摩擦润滑性能，且具有测量精度高、稳定性好等特点。

一种摩擦测量装置，其包括：一盘驱动系统，通过一盘轴驱动一盘旋转；一球驱动系统，通过一球轴驱动一球旋转；一位移调节系统，用于调节所述盘与球之间的相对位置；一角度调节系统，用于调节所述盘轴与球轴之间的角度；一加载系统，用于在所述盘与球之间提供加载力；一润滑系统，用于在所述盘与球之间提供润滑油；以及一测试系统，通过一拉压传感器测量所述盘与球之间的摩擦力。

所述盘驱动系统进一步包括一盘电主轴，所述盘电主轴、盘轴和盘之间均固定连接；所述球驱动系统进一步包括一球电主轴，所述球电主轴、球轴和球之间均固定连接。

所述位移调节系统包括一升降台和一水平导轨；所述升降台用于调节所述盘的上下位移，所述水平导轨固定设置于所述升降台的台面上，用于调节所述盘的水平位移。所述角度调节系统包括一蜗杆和一摩擦轮；所述蜗杆用于调节所述球的旋转角度，所述摩擦轮用于固定所述球的位置。

所述加载系统包括一加载弹簧和一测力传感器；所述加载弹簧滑动设置于所述水平导轨上，用于在所述盘与球之间提供加载力；所述测力传感器与所述加载弹簧相对设置、且固定设置于所述盘驱动系统上，用于测量所述加载弹簧提供的加载力；所述加载力的方向与所述水平导轨的延伸方向一致，与所述摩擦力的方向垂直。

所述测试系统进一步包括一气浮导轨、至少一气浮导轨滑块以及至少一卡块支架；所述气浮导轨滑块滑动设置于所述气浮导轨上；所述卡块支架固定架设于所述气浮导轨上；所述拉压传感器固定连接在所述卡块支架上，用于测量作用在该拉压传感器上的一水平方向上的压力，所述压力的方向与所述摩擦力的方向一致或相反。

与现有技术相比，本发明提供的摩擦测量装置，可在接触赫兹应力1GPa，卷吸速度超过100m/s条件下测量所述装置中摩擦副的摩擦力；可通过调整所述盘与球之间的相对位置以降低摩擦力测量时的原理性误差；可通过所述电主轴与所述球、盘固定连接的方式、以及采用气浮导轨的方式降低摩擦力测量时的系统误差。本发明提供的摩擦测量装置，能够评价润滑材料在高速和高温的苛刻条件下的润滑特性和摩擦磨损性能，为高速装备的轴承等摩擦副的设计提供摩擦润滑参数和技术依据。

附图说明

图1为本发明实施例提供的摩擦测量装置的正视图。

图2为本发明实施例提供的摩擦测量装置的侧视图。

图3为本发明实施例提供的摩擦测量装置中的球轴与盘轴的夹角示意图。

主要元件符号说明