[发明专利]一种髋关节试验机自润滑结构及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及润滑技术领域，尤其涉及一种并联髋关节试验机自润滑结构及方法。

背景技术

人体髋关节解剖结构复杂，造成髋部疼痛的病因也复杂多样，尤其随着年龄的增长或意外情况的发生，人体髋关节会出现病变甚至损坏等现象，不能再使用。为减轻患者的病痛、改善其生活，人工髋关节置换术已经得到广发的应用。人工髋关节在投入使用之前，必须进行大量的试验。并联髋关节试验机基于其高刚度、大承载、高精度、高速度、能模拟复杂的运动等优点，在人工髋关节摩擦磨损试验中起到非常重要的作用。

并联髋关节试验机主要用于评价人工髋关节材料的摩擦磨损特性以及验证理论计算结果与实际的吻合程度，而摩擦学实验的结果受实验设备的影响很大。一般试验机上进行的试样试验很难反应人工髋关节的润滑环境(生理润滑)，实验结果在临床应用上受到很大限制。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种髋关节试验机自润滑结构及其工作方法，通过压力润滑油与润滑油膜间的压力差来驱使润滑油进入摩擦副面内，控制润滑油膜的厚度在一定范围内保持不变，具有润滑方法简单，润滑效果好，价格低廉等优点。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种髋关节试验机自润滑结构，包括压力储油罐、压力控制器、关节窝、关节头和动平台组件空腔，所述关节头固定设置在动平台组件空腔内，所述关节窝半接触式匹配在关节头上组成摩擦副；所述压力储油罐内的压力润滑油经过压力控制器进入到关节窝和关节头形成的摩擦副面上，并在摩擦副面形成润滑油膜。

进一步的，所述关节窝与油路连接，所述关节窝内处于摩擦副面一侧设置有若干出油孔，所述压力润滑油先经油路进入关节窝内，经出油孔的进油口进入，从出油孔的出油口进入至摩擦副面上，形成油膜。

进一步的，所述出油孔分为普通油孔和弧形油孔，所述普通油孔均匀分布在关节窝的摩擦副面中心区域，所述弧形油孔均匀分布在关节窝的摩擦副面外围区域，所述普通油孔的分布密度大于弧形油孔的分布密度；所述普通油孔的进油口与出油口直径大小相同，所述弧形油孔的进油口的直径大于出油口的直径，每个所述弧形油孔的进油口和出油口之间卡设滚球。

进一步的，所述压力储油罐与动平台组件空腔内的压力差大小，决定关节窝与关节头之间的油膜的厚度。

进一步的，所述动平台组件空腔内储存1/10-1/8容量的预存润滑油。

进一步的，所述压力润滑油和预存润滑油均为人体血清。

一种髋关节试验机自润滑结构的工作方法，其特征在于：

试验开始前，滚球由于重力作用卡在弧形油孔的出油口附近，弧形油孔处于关闭状态，压力润滑油经过压力控制器进入到油路内，由于压力控制器的作用，油路内压力润滑油的压力更加稳定，压力润滑油再经若干普通油孔进入到关节窝与关节头组成的摩擦副面内；

整个摩擦副面充满润滑油时，开始试验；实验过程中，由于关节窝的加载力及关节头的运动，在摩擦副面形成一定厚度的油膜；当油膜厚度变小，油膜压力大于压力润滑油的压力时，滚球被推动，弧形油孔打开，压力润滑油经压力控制器、油路、普通油孔和弧形油孔流向摩擦副面，快速补充润滑油；当油膜厚度变大，油膜压力小于压力润滑油的压力时，滚球由于压力润滑油的推力作用又卡在弧形油孔的出油口附近；如此循环，使油膜厚度保持在一定范围内；

实验过程中，摩擦副面内会有润滑油泄露，泄露的润滑油进入动平台组件空腔底部与预存润滑油汇合，再经过过滤器进入压力储油罐内，补充损失的压力润滑油。

有益效果：本发明基于压差作用提出的一种并联髋关节试验机自润滑结构及方法，具有润滑方法简单、新颖、润滑效果好、操作方便、价格低廉等优点，克服了传统并联髋关节试验机中通过在动平台组件空腔内添加润滑油，浸没关节窝、关节头的润滑方法的润滑效果差、杂质不能排除等缺点。

本发明通过设计两种润滑油孔，即普通油孔和弧形油孔，普通油孔始终处于打开状态，弧形油孔随着压力润滑油和油膜的压力差的变化随时开启或关闭，既能在实验开始前通过普通油孔给摩擦副添加润滑油，也能够在实验过程中，由于关节窝的加载和关节头的运动而使润滑油很难添加到摩擦副面时，通过弧形油孔给摩擦副面添加润滑油；另外，由于弧形油孔随着压力润滑油和油膜的压力差的变化而开启或关闭，当油膜厚度适中，关节窝和关节头处于良好的摩擦润滑状态时，弧形油孔关闭，不给摩擦副面添加润滑油，这种根据压差自动调控油孔开启或关闭的润滑控制方法具有润滑效果好，价格低廉的优点。