[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

说明书

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，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，摩擦力测量系统设置在加载系统的上方，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，低温冷却装置的低温冷却管出口对应接油盘设置，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。本试验机结构紧凑、功能多样，能精确测量这两种状态下的摩擦力矩和磨损性能。

技术领域

本发明涉及轴承试验机领域，具体说的是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。

背景技术

在实际运转的航空航天球轴承中，球和滚道摩擦副包含了自旋、滑动和滚动多种混合运动状态，对其摩擦特性的研究有助于轴承动力学仿真和研究滚动表面疲劳失效等。对于航天的低温环境下，球轴承的润滑方式大多采用固体膜转移现象的自润滑，此外，航空轴承实际工作环境中的低温油润滑摩擦性能也值得重点去研究。研究滚动体-保持架以及滚动体-滚道摩擦副在不同润滑状态下的摩擦特性，是设计航天轴承不可缺少的基本设计依据。然而目前国内缺少能模拟航空航天轴承材料摩擦性能的试验机。所以开发一种新型的，具有结构简单、易于操作、便于维护等特点的低温多功能轴承材料摩擦性能模拟试验机具有重要意义。

现有的轴承摩擦试验机的加载系统有液压加载和杠杆加载等，存在着加载不稳定、响应慢等不足，测量误差也较大，同时无法测试滚动体自旋对轴承摩擦性能的影响，以及角接触球轴承的摩擦性能，并缺少针对轴承试验机的降温系统。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供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，其可准确模拟超低温固体润滑和低温油润滑状态等航空航天轴承润滑方式下，轴承滚道与钢球间的滚动与滑动混合运动状态，以及保持架球兜孔与钢球之间的滑动状态；结构紧凑、功能多样，能精确测量这两种状态下的摩擦力矩和磨损性能。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：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，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以及安装在动力源顶部的加载体；

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、轴芯、空气轴承、套筒、刚性摩擦力传感器和托架，钢球固定在加载体中心的球窝处，钢球的上方设有轴芯，轴芯的中心设有球窝，轴芯的外侧套设有固定设置的套筒，在套筒和轴芯之间设有空气轴承，轴芯上方固定安装有随轴芯共同移动的托架，托架的两侧分别设有安装在套筒上的刚性摩擦力传感器，刚性摩擦力传感器对托架进行轴向转动限位；

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上的电主轴Ⅰ、连接轴和螺栓Ⅱ，电主轴Ⅰ垂直于轴芯的轴线方向设置，电主轴Ⅰ的驱动端连接有轴线一致的连接轴的一端，连接轴的另一端为用于安装球试件的安装端，螺栓Ⅱ将球试件固定在连接轴的安装端，使球试件的球心与连接轴的轴线重合；

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、轴套、接油盘、温度传感器Ⅰ和试件夹具，电主轴Ⅱ的外侧套设有固定在旋转机构上的轴套，试件夹具设置在至固定连接在电主轴Ⅱ上的接油盘内，并使温度传感器Ⅰ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的驱动端连接，由电主轴Ⅱ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。