[发明专利]低温多功能高精度航空航天轴承材料摩擦性能模拟试验机

权利要求书

1.低温多功能高精度航空航天轴承材料摩擦性能模拟试验机，其特征在于：包括加载系统、摩擦力测量系统、球头安装装置、旋转位移装置、试件安装装置、低温冷却装置和喷射供油润滑系统；

加载系统提供向上顶起的竖向加载力，加载系统包括提供加载动力的动力源、能采集到加载力大小的载荷传感器（13）以及安装在动力源顶部的加载体（14）；

摩擦力测量系统设置在加载系统的上方，摩擦力测量系统包括钢球（15）、轴芯（16）、空气轴承（17）、套筒（18）、刚性摩擦力传感器（19）和托架（20），钢球（15）固定在加载体（14）的中心球窝处，钢球（15）的上方设有轴芯（16），轴芯（16）的中心设有球窝，轴芯（16）的外侧套设有固定设置的套筒（18），在套筒（18）和轴芯（16）之间设有空气轴承（17），轴芯（16）上方固定安装有随轴芯（16）共同移动的托架（20），托架（20）的两侧分别设有安装在套筒（18）上的刚性摩擦力传感器（19），刚性摩擦力传感器（19）对托架（20）进行轴向转动限位；

球头安装装置设置在摩擦力测量系统上方，球头安装装置包括安装在托架（20）上的电主轴Ⅰ（21）、连接轴（102）和螺栓Ⅱ（101），电主轴Ⅰ（21）垂直于轴芯（16）的轴线方向设置，电主轴Ⅰ（21）的驱动端连接有轴线一致的连接轴（102）的一端，连接轴（102）的另一端为用于安装球试件（22）的安装端，螺栓Ⅱ（101）将球试件（22）固定在连接轴（102）的安装端，使球试件（22）的球心与连接轴（102）的轴线重合；

旋转位移装置与摩擦力测量系统并排设置，旋转位移装置包括水平位移机构和设置在水平位移机构上的竖向旋转机构；

试件安装装置固定设置在旋转位移装置的上方，试件安装装置包括电主轴Ⅱ（24）、轴套（25）、接油盘（36）、温度传感器Ⅰ（35）和试件夹具，电主轴Ⅱ（24）的外侧套设有固定在旋转机构上的轴套（25），试件夹具设置在至固定连接在电主轴Ⅱ（24）上的接油盘内，并使温度传感器Ⅰ（35）对应试件接触位置设置，用于安装盘试件的试件夹具与电主轴Ⅱ（24）的驱动端连接，由电主轴Ⅱ（24）驱动转动，或用于安装保持架试件的试件夹具固定在接油盘上；

低温冷却装置的低温冷却管出口对应接油盘（36）设置，用于对试验环境进行降温冷却；

喷射供油润滑系统的供油管出口对应轴承材料相接触的接触面设置，进行喷油润滑。

2.如权利要求1所述的低温多功能高精度航空航天轴承材料摩擦性能模拟试验机，其特征在于：竖向旋转机构为蜗轮蜗杆旋转机构，蜗轮蜗杆旋转机构包括相啮合的蜗轮工作台（26）和蜗杆（29），蜗杆（29）设置在固定在水平位移机构的上的底座Ⅰ（30）内，由水平位移机构驱动水平移动，蜗杆（29）的上方装配有安置在底座Ⅰ（30）上的蜗轮工作台（26），通过转动蜗杆（29）使蜗轮工作台（26）发生偏转。

3.如权利要求1所述的低温多功能高精度航空航天轴承材料摩擦性能模拟试验机，其特征在于：试件安装装置还包括保温箱（37），保温箱（37）将电主轴Ⅰ（21）和电主轴Ⅱ（24）顶端包裹起来。

4.如权利要求3所述的低温多功能高精度航空航天轴承材料摩擦性能模拟试验机，其特征在于：保温箱（37）和电主轴Ⅰ（21）、电主轴Ⅱ（24）之间安装有加热环（40）。

5.如权利要求1所述的低温多功能高精度航空航天轴承材料摩擦性能模拟试验机，其特征在于：连接轴（102）的安装端端面形状为锥形曲面，锥形曲面的中心设置有用于螺栓Ⅱ（101）连接的轴孔。

6.如权利要求1所述的低温多功能高精度航空航天轴承材料摩擦性能模拟试验机，其特征在于：喷射供油润滑系统包括液氮制冷系统和润滑油循环系统；所述润滑油循环系统包括供油泵（53）、供油阀门（47）、供油管（60）、隔热箱（45）、内部具有润滑油（54）的油箱（55）、喷油咀（59）、回油管（58）、抽油泵（57）和加热电阻（56）；供油泵（53）的抽油口通入油箱（55），在抽油管路上设有控制开关及出油量的供油阀门（47），供油泵（53）抽出润滑油（54）经过隔热箱（45）冷却后，通过喷油咀（59）喷到试件接触区进行润滑，回油管（58）通过接油盘（36）上的回油口（39）收取多余的润滑油，经过加热电阻（56）将冷却的润滑油升至常温，再由抽油泵（57）送至油箱（55），形成润滑油的降温升温循环；

液氮制冷系统包括加热部分和制冷部分，所述制冷部分包括液氮罐（52）、供气管（48）和保温管（49），供气管（48）的一端伸入液氮罐（52）内，另一端接入隔热箱（45）中，供气管（48）的中间部分由保温管（49）包裹；所述加热部分包括电热芯（50）、导线（46）、PID控制电路（44）、温度传感器Ⅱ（43），电热芯（50）置于液氮罐（52）的液氮（51）中，电热芯（50）通过导线（46）与PID控制电路（44）连接，PID控制电路（44）又通过导线（46）与隔热箱（45）内的温度传感器Ⅱ（43）连接。