[发明专利]三滚轮整体加载滚针光弹流试验机

说明书

技术领域

本发明涉及一种三滚轮整体加载滚针光弹流试验机，特别涉及滚针弹流润滑油膜厚度以及油膜形状测量的试验机。

背景技术

滚针轴承是一种支承旋转轴的组件，广泛应用在机械行业的各个领域。随着现代工业技术的高速发展，对线接触副提出高速、重载和高可靠性的要求越来越高。由于综合考虑表面形貌效应、时变效应、热效应以及润滑剂流变特性等因素的现代弹流润滑理论已经基本成熟，并在更加接近实际工况的方向发展。为了如实地探究工程中机械零部件的实际工况，有效地减小有害摩擦、磨损、提高机械零部件的疲劳寿命，需要开展对有限长线接触副的弹流润滑特性的实验研究，以验证已有的理论分析结果，从而有助于加深对这一问题的认知和理解，正确分析其影响因素和润滑机理。

测量弹流润滑油膜的厚度以及油膜形状，是进行弹流润滑试验研究的关键之处。在现有测量技术手段中，测量动态油膜膜度主要有两种方法：电容法和光干涉法。但电容法只能测量平均的动态膜厚，而光干涉法不仅能测量动态膜厚并且可测油膜形状，因此目前光干涉法得到了广泛的应用。滚针润滑表面所处的工况条件不断变化必然会引起油膜的动态效应，进而使油膜的接触应力分布和油膜形状等特性不同，目前虽已对线接触摆动工况下光干涉弹流润滑进行了一些试验研究，但对大长径比滚针的圆盘旋转运动下的有限长线接触副的弹流的试验研究较少，因此研究滚针有限长线接触副的弹流特性是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了弥补目前对滚针等有限长线接触光弹流试验研究的不足以及加载方式局限于局部加载，提供了一种三滚轮整体加载滚针光弹流试验机，实现在不同工况条件下滚针与玻璃盘之间的弹流油膜形状与膜厚的测量。

为了达到上述目的，本发明的构思是：由于人造蓝宝石具有与钢相接近的综合弹性模量和传热性能，本发明应用人造蓝宝石作为试验中的透明材料，这将有利于试验在接近实际工况特别是接近实际的高接触应力下进行，使得所测结果更接近实际；蓝宝石玻璃盘下方为一由推力球轴承支撑的滚道，通过变速电机调速驱动，使得人造蓝宝石的旋转方向与滚道相反，同时可通过对杠杆上加不同质量的砝码，使试验滚针获得不同的加载载荷。实际上，整个被测对象就是一单个推力滚针轴承。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种三滚轮整体加载滚针光弹流试验机，包括机座、底座撑板、底座、横梁撑板、横梁、光学干涉测量系统、加载系统和传动机构；所述机座位于最下方，所述底座撑板由螺钉连接于机座上，所述底座和横梁撑板安装在底座撑板顶端，所述光学干涉测量系统固定在底座的边缘，所述加载系统安装在横梁上，所述传动机构由螺钉连接并坐落于机座上。

所述光学干涉测量系统包括单色光源、窄带滤光片、高速CCD、显微镜、显微镜支架以及蓝宝石玻璃盘；所述光源及窄带滤光片分别与显微镜的镜筒连接，并位于高速CCD的下方；所述高速CCD连接于显微镜上方，显微镜支架安装于底座侧边，高速CCD和显微镜通过显微镜支架定位支撑，蓝宝石玻璃盘位于显微镜的正下方。

所述加载系统包括砝码、砝码盘、杠杆、加载盘、加载支架、杠杆基座、直线轴承、悬置轴、滚轮支架、滚轮、精密螺杆和微型压力传感器；所述杠杆基座连接在横梁上，所述杠杆一端连接杠杆基座，另一端连接砝码盘，所述杠杆的加载位置用销钉连接加载支架；所述加载支架底端连接一钢球，钢球与加载盘中凹球面接触，所述精密螺杆上端连接加载盘，下端通过直线轴承导向并与滚轮支架连接，所述滚轮通过螺栓连接滚轮支架，三个周向以120°均匀分布的滚轮与蓝宝石玻璃盘相接触，加载于蓝宝石玻璃盘上，形成整体加载方式； 所述加载盘与精密螺杆之间放置微型压力传感器用于测量三个滚轮的加载量是否相等，若杠杆所加载荷分配至三个滚轮上的加载量不等，则调节精密螺杆，使杠杆所加载荷均匀分配至三个滚轮上，滚轮均匀加载蓝宝石玻璃盘。