【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测控，具体涉及一种润滑剂油膜剪切力的检测设备及油膜剪切力的双重测量方法。
技术介绍
1、轴承打滑是轴承失效的关键原因之一。油膜剪切力不足会导致轴承打滑，决定着轴承运转的可靠性和寿命。油膜剪切力本质上是润滑剂发生了流变特性，因此为了能精确获得油膜剪切力的力学特性，研制润滑剂油膜剪切力检测设备，模拟轴承滚动体和套圈之间的相对运动和受力，测量油膜剪切力的力学特性具有重要的意义。
2、目前，现有的润滑剂油膜剪切力检测设备存在的局限在于：1.尚未出现可模拟角接触球轴承滚动体与套圈之间的接触和运动状态下润滑剂油膜剪切力的检测。2.润滑剂油膜剪切力测量精度需进一步提高。3.测量油膜剪切力的工况能力需进一步增强。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有的润滑剂油膜剪切力检测设备存在润滑剂油膜剪切力测量精度较低，测量油膜剪切力的工况能力较弱的问题，进而提供一种润滑剂油膜剪切力的检测设备及油膜剪切力的双重测量方法。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种润滑剂油膜剪切力的检测设备，它包括球与套圈摩擦副试件、驱动装置、测量油膜剪切力传感器、支撑装置、加载装置和台架机械结构，球与套圈摩擦副试件设置在台架机械结构台面中部上方，驱动装置包括套圈驱动机构和球驱动机构，套圈驱动机构和球驱动机构分别设置在球与套圈摩擦副试件的两侧，套圈驱动机构安装在台架机械结构台面上，测量油膜剪切力传感器安装在套圈驱动机构侧面，套圈驱动机构下方设有加载装置，套圈驱动机构下部
4、进一步地，加载装置包括伺服电动缸一、载荷传感器、阻尼调节装置、气浮垫和气浮轴承，气浮轴承、气浮垫、阻尼调节装置、载荷传感器和伺服电动缸一沿竖直方向由上至下依次设置在套圈驱动机构正下方，伺服电动缸一安装在台架机械结构底板上，载荷传感器下端面与伺服电动缸一上端面固定连接，阻尼调节装置安装在载荷传感器上端面，气浮垫与阻尼调节装置同轴固定连接，气浮垫与气浮轴承下端的圆盘同轴之间存在空隙，气浮轴承安装在台架机械结构台面上。
5、进一步地，阻尼调节装置包括缓冲套筒、弹簧和缓冲杆，缓冲杆安装在载荷传感器上端面，弹簧上端与缓冲套筒凸起的外圆面间隙配合，弹簧下端与缓冲杆的内圆面间隙配合，缓冲套筒与缓冲杆之间为间隙配合，气浮垫与缓冲套筒同轴固定连接。
6、进一步地，套圈驱动机构包括电主轴一、电主轴固定件一、传动主轴一和支架一，电主轴固定件一与气浮轴承上端面固定连接，电主轴一安装在电主轴固定件一上方，传动主轴一一端与电主轴一同轴固定连接，传动主轴一另一端与套圈试件固定连接，支架一上端与传动主轴一同轴配合，支架一下端安装在台架机械结构台面上。
7、进一步地，加载装置还包括配重组件，配重组件包括砝码架和若干个砝码盘，砝码架为l型杆状结构，砝码架的横向杆件端部与在电主轴一末端固定连接，砝码架的纵向杆件端部设有托板，砝码盘安装在砝码架的纵向杆件上。
8、进一步地，支撑装置包括伺服电动缸二和丝杠升降平台，丝杠升降平台包括升降平台本体、活动支撑板和多个铰接件，活动连接板一端通过铰接件与升降平台本体顶部的固定支撑板上端面一端铰接，伺服电动缸二11倾斜设置在固定支撑板与活动连接板之间，伺服电动缸二底部通过铰接件与固定支撑板上端面另一端铰接，伺服电动缸二伸出端通过铰接件与活动连接板下端面铰接。
9、进一步地，球驱动机构包括电主轴二、电主轴固定件二、传动主轴二和支架二，电主轴固定件二与丝杠升降平台上端面固定连接，电主轴二安装在电主轴固定件二上方，动主轴二一端与电主轴二同轴固定连接，传动主轴二另一端与球试件固定连接，支架二上端与传动主轴二同轴配合，支架二下端安装在台架机械结构台面上。
10、进一步地，它还包括数据采集监测储存系统，数据采集监测储存系统包括压力传感器一、压力传感器二、转速传感器一、转速传感器二、温度传感器一、温度传感器二和扭矩传感器，压力传感器一和压力传感器二分别安装在伺服电动缸一与阻尼调节装置之间和电主轴一侧面，分别用来测量伺服电动缸一施加的载荷以及油膜剪切力；温度传感器一和温度传感器二分别安装在润滑油进油管和套圈试件上，分别用来测量润滑油供油油温和球与套圈摩擦副试件接触区温度；转速传感器一和转速传感器二分别安装在电主轴一和电主轴二的轴面上，分别用来实时监测这电主轴一和电主轴二的转速；扭矩传感器一端与电主轴二轴端连接固定连接，扭矩传感器另一端与传动主轴二固定连接，用于测量球与套圈摩擦副试件接触区的油膜剪切力。
11、进一步地，它还包括循环润滑系统，循环润滑系统包括油箱、喷嘴、供油管路、回油管路和两个油泵，油箱位于试样腔体正下方，油箱安装在台架机械结构台面下端面上，试样腔体为长方体箱体，长方体箱体安装在台架机械结构台面上，试样腔体一侧箱壁开设有与传动主轴一间隙配合的传动主轴安装孔一，所述传动主轴安装孔一为圆形孔，传动主轴一端部同轴穿过传动主轴安装孔一并与套圈试件同轴固定连接，试样腔体另一侧箱壁开设有与传动主轴二间隙配合的传动主轴安装孔二，所述传动主轴安装孔二为长条形孔，长条形孔的长轴沿竖直方向布置，传动主轴二端部穿过传动主轴安装孔二并与球试件固定连接，试样腔体侧壁上安装有喷嘴，所述喷嘴的喷头朝向球与套圈摩擦副试件接触区，喷嘴进油口通过供油管路与油箱出油口连接，试样腔体底部出油口通过回油管路与油箱进油口连接，供油管路和回油管路上均安装有油泵。
12、一种油膜剪切力的双重测量方法，所述油膜剪切力的双重测量方法是基于所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备实现的，所述方法通过以下步骤实现的，
13、步骤一、调节球试件姿态：
14、在进行测量时，调整丝杠升降平台的高度来调整电主轴二的高低位置，通过伺服电动缸二调节球试件的姿态，从而模拟角接触球轴承中球不同角度旋转下的球与套圈接触状态；
15、步骤二、油膜的形成：
16、启动油泵将油箱中的润滑油通过喷嘴对球与套圈摩擦副试件接触区喷润滑油，进而形成油膜；
17、步骤三、调节球与套圈接触区状态：
18、启动电主轴一和电主轴二并调节它们的转速使得球与套圈摩擦副试件接触区处于纯滚动状态，同时启动工业水冷机对电主轴一和电主轴二进行散热；
19、步骤四、施加球与套圈接触区载荷：
20、驱动伺服电动缸一并打开气泵给气浮轴承供气来完成对电主轴一的支撑作用，通过调整砝码盘重量来对球与套圈摩擦副试件接触区施加载荷并确保电主轴一不会产生倾覆力矩；
21、步骤五、产生弹流油本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：它包括球与套圈摩擦副试件(23)、驱动装置、测量油膜剪切力传感器(3)、支撑装置(2)、加载装置(4)和台架机械结构(1)，球与套圈摩擦副试件(23)设置在台架机械结构(1)台面中部上方，驱动装置包括套圈驱动机构和球驱动机构，套圈驱动机构和球驱动机构分别设置在球与套圈摩擦副试件(23)的两侧，套圈驱动机构安装在台架机械结构(1)台面上，测量油膜剪切力传感器(3)安装在套圈驱动机构侧面，套圈驱动机构下方设有加载装置(4)，套圈驱动机构下部与加载装置(4)上部固定连接，加载装置(4)安装在台架机械结构(1)底板上，球驱动机构下方设有支撑装置(2)，球驱动机构下部与支撑装置(2)上部固定连接，支撑装置(2)安装在台架机械结构(1)台面上，球与套圈摩擦副试件(23)包括球试件(13)、套圈试件(14)和试样腔体，试样腔体安装在台架机械结构(1)台面上，球试件(13)和套圈试件(14)均设置在试样腔体内，球试件(13)位于套圈试件(14)沟道处，球试件(13)与套圈试件(14)线接触，套圈驱动机构和球驱动机构分别驱动球试件(13)和套圈试件(
2.根据权利要求1所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：加载装置(4)包括伺服电动缸一(17)、载荷传感器(18)、阻尼调节装置(19)、气浮垫(20)和气浮轴承(21)，气浮轴承(21)、气浮垫(20)、阻尼调节装置(19)、载荷传感器(18)和伺服电动缸一(17)沿竖直方向由上至下依次设置在套圈驱动机构正下方，伺服电动缸一(17)安装在台架机械结构(1)底板上，载荷传感器(18)下端面与伺服电动缸一(17)上端面固定连接，阻尼调节装置(19)安装在载荷传感器(18)上端面，气浮垫(20)与阻尼调节装置(19)同轴固定连接，气浮垫(20)与气浮轴承(21)下端的圆盘同轴之间存在空隙，气浮轴承(21)安装在台架机械结构(1)台面上。
3.根据权利要求2所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：阻尼调节装置(19)包括缓冲套筒(24)、弹簧(25)和缓冲杆(26)，缓冲杆(26)安装在载荷传感器(18)上端面，弹簧(25)上端与缓冲套筒(24)凸起的外圆面间隙配合，弹簧(25)下端与缓冲杆(26)的内圆面间隙配合，缓冲套筒(24)与缓冲杆(26)之间为间隙配合，气浮垫(20)与缓冲套筒(24)同轴固定连接。
4.根据权利要求1或3所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：套圈驱动机构包括电主轴一(5)、电主轴固定件一(6)、传动主轴一(7)和支架一(15)，电主轴固定件一(6)与气浮轴承(21)上端面固定连接，电主轴一(5)安装在电主轴固定件一(6)上方，传动主轴一(7)一端与电主轴一(5)同轴固定连接，传动主轴一(7)另一端与套圈试件(14)固定连接，支架一(15)上端与传动主轴一(7)同轴配合，支架一(15)下端安装在台架机械结构(1)台面上。
5.根据权利要求4所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：加载装置(4)还包括配重组件(22)，配重组件包括砝码架和若干个砝码盘，砝码架为L型杆状结构，砝码架的横向杆件端部与在电主轴一(5)末端固定连接，砝码架的纵向杆件端部设有托板，砝码盘安装在砝码架的纵向杆件上。
6.根据权利要求1或5所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：支撑装置(2)包括伺服电动缸二(11)和丝杠升降平台(12)，丝杠升降平台(12)包括升降平台本体、活动支撑板和多个铰接件，活动连接板一端通过铰接件与升降平台本体顶部的固定支撑板上端面一端铰接，伺服电动缸二(11)倾斜设置在固定支撑板与活动连接板之间，伺服电动缸二(11)底部通过铰接件与固定支撑板上端面另一端铰接，伺服电动缸二(11)伸出端通过铰接件与活动连接板下端面铰接。
7.根据权利要求6所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：球驱动机构包括电主轴二(9)、电主轴固定件二(10)、传动主轴二(8)和支架二(16)，电主轴固定件二(10)与丝杠升降平台(12)上端面固定连接，电主轴二(9)安装在电主轴固定件二(10)上方，动主轴二(8)一端与电主轴二(9)同轴固定连接，传动主轴二(8)另一端与球试件(13)固定连接，支架二(16)上端与传动主轴二(8)同轴配合，支架二(16)下端安装在台架机械结构(1)台面上。
8.根据权利要求7所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：它还包括数据采集监测储存系统，数据采集监测储存系统包括压力传感器一、压力传感器二、转速传感器一、转速传感器二、温度传感器一、温度传感器二和扭矩传感器，压力传感器一和压力传感器二...
【技术特征摘要】
1.一种润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：它包括球与套圈摩擦副试件(23)、驱动装置、测量油膜剪切力传感器(3)、支撑装置(2)、加载装置(4)和台架机械结构(1)，球与套圈摩擦副试件(23)设置在台架机械结构(1)台面中部上方，驱动装置包括套圈驱动机构和球驱动机构，套圈驱动机构和球驱动机构分别设置在球与套圈摩擦副试件(23)的两侧，套圈驱动机构安装在台架机械结构(1)台面上，测量油膜剪切力传感器(3)安装在套圈驱动机构侧面，套圈驱动机构下方设有加载装置(4)，套圈驱动机构下部与加载装置(4)上部固定连接，加载装置(4)安装在台架机械结构(1)底板上，球驱动机构下方设有支撑装置(2)，球驱动机构下部与支撑装置(2)上部固定连接，支撑装置(2)安装在台架机械结构(1)台面上，球与套圈摩擦副试件(23)包括球试件(13)、套圈试件(14)和试样腔体，试样腔体安装在台架机械结构(1)台面上，球试件(13)和套圈试件(14)均设置在试样腔体内，球试件(13)位于套圈试件(14)沟道处，球试件(13)与套圈试件(14)线接触，套圈驱动机构和球驱动机构分别驱动球试件(13)和套圈试件(14)转动。
2.根据权利要求1所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：加载装置(4)包括伺服电动缸一(17)、载荷传感器(18)、阻尼调节装置(19)、气浮垫(20)和气浮轴承(21)，气浮轴承(21)、气浮垫(20)、阻尼调节装置(19)、载荷传感器(18)和伺服电动缸一(17)沿竖直方向由上至下依次设置在套圈驱动机构正下方，伺服电动缸一(17)安装在台架机械结构(1)底板上，载荷传感器(18)下端面与伺服电动缸一(17)上端面固定连接，阻尼调节装置(19)安装在载荷传感器(18)上端面，气浮垫(20)与阻尼调节装置(19)同轴固定连接，气浮垫(20)与气浮轴承(21)下端的圆盘同轴之间存在空隙，气浮轴承(21)安装在台架机械结构(1)台面上。
3.根据权利要求2所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：阻尼调节装置(19)包括缓冲套筒(24)、弹簧(25)和缓冲杆(26)，缓冲杆(26)安装在载荷传感器(18)上端面，弹簧(25)上端与缓冲套筒(24)凸起的外圆面间隙配合，弹簧(25)下端与缓冲杆(26)的内圆面间隙配合，缓冲套筒(24)与缓冲杆(26)之间为间隙配合，气浮垫(20)与缓冲套筒(24)同轴固定连接。
4.根据权利要求1或3所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：套圈驱动机构包括电主轴一(5)、电主轴固定件一(6)、传动主轴一(7)和支架一(15)，电主轴固定件一(6)与气浮轴承(21)上端面固定连接，电主轴一(5)安装在电主轴固定件一(6)上方，传动主轴一(7)一端与电主轴一(5)同轴固定连接，传动主轴一(7)另一端与套圈试件(14)固定连接，支架一(15)上端与传动主轴一(7)同轴配合，支架一(15)下端安装在台架机械结构(1)台面上。
5.根据权利要求4所述的润滑剂油膜剪切力的检测设备，其特征在于：加载装置(4)还包括配重组件(22)，配重组件包括砝码架和若干个砝码盘，砝码架为l型杆状结构，砝码架的横向杆件端部与在电主轴一(5)末端固定连接，砝码架的纵向杆件端部设有托板，砝码盘安装在砝...
【专利技术属性】
技术研发人员：李臻，简真露，吴继强，王黎钦，古乐，张传伟，郑德志，赵小力，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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