[发明专利]圆环式光弹流油膜测量试验机

说明书

本发明涉及一种圆环式光弹流油膜测量试验机，包括底座和安装在底座上的轴承座，所述的底座上设有驱动机构、加载机构、微调机构以及图像采集处理系统，通过拍摄浮动滚轮垂直施压于被测滚子上构成的油膜接触区域所形成的油膜干涉图，从而准确、有效地测试环状玻璃‑滚子摩擦副在高速工况以及发油润滑工况下的油膜厚度及油膜形状。本发明整体试验精度较高，实用性较强，通过加载机构的加载头在XY平面位置内的移动以快速找到加载位置点，微调机构采用单向微调移动方式，进一步精确加载头的加载位置，消除加载偏载现象，满足试验要求。

技术领域

本发明涉及一种圆环式光弹流油膜测量试验机，尤其是一种高速乏油工况下圆柱滚子线接触弹流润滑油膜厚度和油膜形状的测量试验机。

背景技术

现代机械工业中，轴承、齿轮等机械零件的失效往往是由弹流润滑失效所引起的。特别是随着现代技术的进步，轴承、齿轮等不断向高速方向发展，乏油现象越来越多。因此对高速乏油工况下的弹性流体动力润滑进行理论和实验研究，解释影响弹性流体动力润滑的因素具有重要的意义。

确定接触区中油膜的几何形态和厚度是弹流润滑研究的最为重要的问题之一，因为油膜厚度决定着相对运动表面上微凸体的接近程度，从而对系统的摩擦、磨损和疲劳失效起着支配性的作用。从测量接触区域膜厚的方法上来讲，除了光干涉法外，测量油膜的方法还有电阻法、电容法、磁阻法、位移法和X射线法等。

在弹流膜厚测量技术中，电阻法是最早使用的技术，但随着研究工作的进一步开展，人们逐渐发现电阻法只能测量接触区有无油膜而不能测量厚度。电容法测量的原理和电阻法相似，电容法能根据测得电容的大小来判断膜厚，但是缺点是电容法测量的是油膜的平均厚度，而不是任何部位的实际值。磁阻法是通过测量磁通量穿过油膜引起线圈中电流变化来计算油膜厚度的，这种测量方法容易受外界干扰。位移法是通过测量极限位移来间接的确定油膜厚度的方法，这种方法依赖于位移传感器的精确程度，目前位移传感器的最低检出限为0.1微米，而通常油膜的厚度小于0.1微米，因此位移法有很大的局限性。X射线法是根据X射线对金属和油料穿透力的不同来测量润滑剂膜厚的，但经过长期研究发现X射线法在标定时比较困难，且一般只能测出油膜厚的最小值。

利用光干涉法测量弹流接触处的膜厚的形状是20世纪60年代开始采用的一种较新的技术。近年来由于光干涉法测量装置和技术的不断改进越来越受到研究人员的重视。光干涉法原理简单，容易实施，可以同时测得接触区油膜的厚度和油膜的形状。光干涉测量法作为测量膜厚的最主要的手段，精度也达到了1纳米左右。虽然光干涉测量法得到了很多认可，但光干涉油膜测量装置种类却比较少。现如今线接触光干涉油膜测量装置基本分为两种，第一种为圆盘式光干涉测量装置，圆盘式光干涉测量装置只能测量只能用圆锥滚子作为被测试件，此类测量装置对滚子锥度和长度有一定的限制，更无法测量圆柱滚子的线接触油膜厚度。另一种为直线往复式光干涉实验台，这种实验台虽然能测量圆柱滚子，但是由于要往复运动的特点，只能在低速运行，具有一定的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种圆环式光弹流油膜测量试验机，实现在高速状态下进行滚子线接触光弹流油膜厚度的测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圆环式光弹流油膜测量试验机，包括底座和安装在底座上的轴承座，所述的底座上设有驱动机构、加载机构以及图像采集处理系统，

驱动机构：包括由轴承座支撑的传动主轴，传动主轴前端连接有套筒，套筒内圈固连有玻璃环，玻璃环内圈底部放置有被测滚子；

加载机构：包括平行传动主轴轴线设置的前杠杆、垂直于前杠杆且与前杠杆不在同一平面的后杠杆，前杠杆前端安装有带浮动滚轮的加载头，所述浮动滚轮垂直施压于被测滚子上构成油膜接触区域，后杠杆前端施压于前杠杆后端上，后杠杆后端悬挂有加压砝码；

图像采集处理系统：包括显微镜、光源以及数据采集处理的电脑，所述显微镜具有拍摄所述油膜接触区域所形成的油膜干涉图并传输至电脑的高速摄像机。