CN102707038B - 微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法 - Google Patents

微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102707038B
CN102707038B CN201210217436.7A CN201210217436A CN102707038B CN 102707038 B CN102707038 B CN 102707038B CN 201210217436 A CN201210217436 A CN 201210217436A CN 102707038 B CN102707038 B CN 102707038B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil film
lubricating oil
contact pair
bearing capacity
film thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210217436.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102707038A (zh
Inventor
李霞
郭峰
赵国垒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University of Technology
Original Assignee
Qingdao University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University of Technology filed Critical Qingdao University of Technology
Priority to CN201210217436.7A priority Critical patent/CN102707038B/zh
Publication of CN102707038A publication Critical patent/CN102707038A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102707038B publication Critical patent/CN102707038B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

本发明提供一种微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，按如下步骤进行：（1）安装微型滑块，添加待测润滑油；（2）确定微型滑块单位长度上的承载量；（3）固定接触副夹角 为恒倾角；（4）绘制出口处润滑油膜厚度 h 0随滑动速度 ud 变化的曲线图；（5）绘制无量纲承载量 W 曲线图；本发明的测量方法能够适用于不同厚度的润滑油膜，尤其是薄膜的承载量测量与计算，提供润滑油膜承载量和收敛比的准确评估数据，指导工业轴承的设计研究。

Description

微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法
技术领域
本发明涉及一种润滑油膜承载量的测量方法，具体是指基于微型滑块轴承润滑油膜测量仪进行的一种测量润滑油膜承载量的方法。
背景技术
润滑油膜是工程轴承设计中极其重要的一个技术研究领域，它利用润滑油在两个轴承摩擦固体表面之间形成油膜，起到隔离、润滑的作用，减少轴承摩擦固体之间的表面磨损。
目前，实验中是通过研究润滑油膜的承载能力来指导工业轴承的设计工作，常用的方法有如下两种：
1、基于Michell 滑块轴承测量仪的方法：
使用条件：（1）其滑块的收敛比Ｋ（                                                ；h1—入口处油膜厚度，h0-—出口处油膜厚度）可调，（2）运动表面为带轮驱动的输送带。
具体测量过程：（1）测量压力分布：固定h0的数值，改变输送带的速度，此时通过装置上的压力计获得压力分布；（2）通过积分计算得出滑块轴承的承载量：对压力在分布长度上积分，计算得出单位长度上的承载量w（w），根据无量纲载荷公式，计算得出无量纲承载量W；（3）获得无量纲承载量曲线：通过对不同收敛比条件下油膜压力的测量，进一步计算获得承载量曲线。
使用Michell 滑块轴承测量仪的方法，调节精度不高，只适用于厚膜测量，同时在实验过程中，需要通过测量h1的数值变化，来获得不同的收敛比Ｋ值，实验过程繁琐且准确率较低。
2、利用安装传感器的方法测得润滑液体的压力分布，从而获得无量纲承载量，此种方法在油膜厚度较小的薄膜测量和低载荷情况下，难以成功运行,适应范围较小。
青岛理工大学设计研发的微型滑块轴承润滑油膜测量仪（专利号为ZL200810249672.0），能够设定并且调节微滑块工作平面与透明光学圆盘之间倾角α，这为微型滑块轴承润滑油膜承载量的测量方法提供了实验硬件基础。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，适用于不同厚度的润滑油膜，尤其是薄膜的承载量测量与计算，提供润滑油膜承载量和收敛比的准确评估数据，指导工业轴承的设计研究。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，按如下步骤进行：
（1）安装微型滑块，添加待测润滑油：
将确定尺寸的微型滑块（L-长，B-宽）安装在微型滑块轴承润滑油膜测量仪上，由微型滑块和玻璃盘组成面接触副；在玻璃盘上添加待测润滑油，确定待测润滑油的动力η粘度及折射率n；
（2）确定微型滑块单位长度上的承载量：
通过微型滑块轴承润滑油膜测量仪的加载装置，在滑块上施加载荷x，从而确定微型滑块单位长度上的承载量w即w=；
（3）固定接触副夹角为恒倾角：
波长为λ的光源经同轴照明设备输入显微镜照射在微型滑块和玻璃盘形成的楔形间隙上形成干涉图像；保持载荷x不变，固定滑动速度ud ，通过调节螺钉改变干涉图像条纹的数目k，由，确定此时接触副的夹角；
每当滑动速度ud改变，利用调节螺钉进行微调，保持干涉图像条纹的数目k不变，则接触副的夹角不变，由此实现固定接触副夹角为恒倾角；
（4）绘制出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的曲线图：
上述步骤（3）中形成的干涉图像通过显微镜放大投射到CCD上，经CCD和图像采集卡的处理在电脑屏幕上显示出放大干涉图像；将放大干涉图像处理转换成光强曲线，由光强曲线得出干涉级次，利用干涉级次与润滑油膜厚度之间的关系计算出口处润滑油膜厚度h0；
当接触副的夹角=的条件下，改变滑动速度ud，记录出口处润滑油膜厚度h0 的变化值，从而得出变化曲线；
改变接触副夹角，当接触副的夹角=，……αn的条件下，从步骤（2）开始重复上述操作，获得一组出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的曲线图；
（5）绘制无量纲承载量W曲线图：
采用插值法分析步骤（4）获得的出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的曲线图，取不同的出口处润滑油膜厚度h0，则不同的接触副夹角对应不同滑动速度ud，由无量纲载荷公式：，其中，ud为唯一的变量，则出口处润滑油膜厚度h0取值为可测量的任意值；
楔形间隙的收敛比为：，式中h1为入口处油膜厚度，依据已知参数与几何关系推出：；
由此，计算获得无量纲承载量W与收敛比K的对应值，绘制出无量纲承载量W曲线图。
上述的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，其步骤（1）中，由微型滑块和镀有鉻膜的玻璃盘组成面接触副。
上述的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，其步骤（1）中，待测润滑油的动力η粘度由粘度计测量获得；待测润滑油的折射率n由阿贝折射仪确定。
上述的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，在测量过程中，通过改变微型滑块尺寸（L-长，B-宽）、待测润滑油种类、接触副夹角的参数值，实现楔形间隙的收敛比K的变化，根据不同实验目的绘制不同工况下的无量纲承载量W曲线图。
本发明具有如下优点及有益技术效果：
1、本发明的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法能够适用于不同厚度的润滑油膜，尤其是厚度较小润滑油膜的承载量测量与计算。本发明利用插值法，取不同的出口处润滑油膜厚度h0的数值，不同的接触副夹角对应不同滑动速度ud，如此实现了只要在能够测量的范围内，润滑油膜厚度h0可设定为任意值，实现了超薄润滑油膜承载量的测量。
2、对应无量纲载荷公式中ud为唯一的变量，于是在出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的曲线图上插值不同的h0，能够获得不同的润滑油膜承载量，这里利用数据处理的方法，实现了现有技术中，Michell滑块轴承测量仪硬件固定h0的目的，而且h0可取很小的值，从而提供润滑油膜承载量和收敛比的准确评估数据，指导工业轴承的设计研究。
3、在测量过程中，改变润滑油、倾角、滑块尺寸等不同的参数，均可实现收敛比的变化，由此能够测量不同工况下承载量曲线，从而适用于不同实验目的，如：同种润滑油不同条件下承载量的测量、评定不同润滑油的承载特性等。
4、现有技术中，使用Michell 滑块轴承测量仪获得的无量纲承载量曲线，在测量过程中将h0固定，改变输送带的速度，便获得压力分布，对压力在分布长度上积分便得单位长度上承载量w（w），根据无量纲载荷公式，即通过变化速度得到不同的w而获得无量纲承载量W。本发明的方法是在实验中固定接触副夹角，通过改变滑动速度ud测得不同的出口处润滑油膜厚度h0，只要能测得h0，便可获得在不同载荷条件下的无量纲承载量W，操作更加简便易行。
附图说明
图1是本发明使用的实验装置原理图；
图2是实施例1中不同接触副的夹角条件下，出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud的变化曲线图；
图3是实施例1中不同接触副的夹角条件下，无量纲承载量W曲线图；
图4是实施例2中不同接触副的夹角条件下，出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud的变化曲线图；
图5是实施例2中不同接触副的夹角条件下，无量纲承载量W曲线图；
图6是实施例3中不同接触副的夹角条件下，出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud的变化曲线图；
图7是实施例3中不同接触副的夹角条件下，无量纲承载量W曲线图。
上述附图中：
1-微型滑块；2-玻璃盘；3-加载杠杆；4-调节螺钉；5-分束器；6-载荷；7-入口处；8-出口处。
具体实施方式
实施例1
本实施例的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，测量所用润滑油为二甲基硅油PB450。
本实施例按如下步骤进行：
（1）安装微型滑块，添加待测润滑油：
将已知尺寸的微型滑块（L-长，B-宽）安装在微型滑块轴承润滑油膜测量仪上，由微型滑块和镀有鉻膜的玻璃盘组成面接触副；在玻璃盘上添加待测润滑油PB450，确定PB450的动力粘度η=0.480，折射率n=1.50；动力粘度η由粘度计测量获得；折射率n由阿贝折射仪确定。
PB450特性如表1所示：
表1  PB450特性 (20°C)
  PB450
动力粘度η（ Pa s ） 0.480
折射率n 1.50
（2）确定微型滑块单位长度上的承载量：
通过微型滑块轴承润滑油膜测量仪的加载装置，在滑块上施加载荷x，从而确定微型滑块单位长度上的承载量w即w==800（N/m）；
（3）固定接触副夹角为恒倾角：
波长为λ的光源经同轴照明设备输入显微镜照射在微型滑块和玻璃盘形成的楔形间隙上形成干涉图像；保持载荷x不变，固定滑动速度ud ，通过调节螺钉改变干涉图像条纹的数目k，由，确定此时接触副的夹角；
每当滑动速度ud改变，利用调节螺钉进行微调，保持干涉图像条纹的数目k不变，则接触副的夹角不变，由此实现固定接触副夹角为恒倾角；
（4）绘制出口处润滑油膜厚度h0 随滑动速度ud 变化的曲线图：
上述步骤（3）中形成的干涉图像通过显微镜放大投射到CCD上，经CCD和图像采集卡的处理在电脑屏幕上显示出放大干涉图像；将放大干涉图像处理转换成光强曲线，由光强曲线得出干涉级次，利用干涉级次与润滑油膜厚度之间的关系计算出口处润滑油膜厚度h0；
当接触副的夹角=的条件下，改变滑动速度ud，记录出口处润滑油膜厚度h0 的变化值，如表2所示：
表2　PB450测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a1 h0（μm）
5.24E-01 800 5.42E-04 4.85E-01
6.70E-01 800 5.42E-04 6.05E-01
8.58E-01 800 5.42E-04 7.12E-01
1.10 800 5.42E-04 8.62E-01
1.41 800 5.42E-04 9.85E-01
1.80 800 5.42E-04 1.13
2.30 800 5.42E-04 1.29
2.95 800 5.42E-04 1.51
3.78 800 5.42E-04 1.74
4.83 800 5.42E-04 1.95
6.19 800 5.42E-04 2.17
7.92 800 5.42E-04 2.42
10.1 800 5.42E-04 2.80
13.0 800 5.42E-04 3.01
16.6 800 5.42E-04 3.41
21.3 800 5.42E-04 3.81
27.2 800 5.42E-04 4.22
改变接触副夹角，当接触副的夹角=的条件下，从步骤（2）开始重复上述操作，获得出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的数值，如表3所示：
表3　PB450测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a2 h0（μm）
5.24E-01 800 9.17E-04 2.69E-01
6.70E-01 800 9.17E-04 3.54E-01
8.58E-01 800 9.17E-04 5.08E-01
1.10 800 9.17E-04 6.18E-01
1.41 800 9.17E-04 7.36E-01
1.80 800 9.17E-04 8.95E-01
2.30 800 9.17E-04 1.07
2.95 800 9.17E-04 1.27
3.78 800 9.17E-04 1.47
4.83 800 9.17E-04 1.76
6.19 800 9.17E-04 2.01
7.92 800 9.17E-04 2.31
10.1 800 9.17E-04 2.64
13.0 800 9.17E-04 2.97
16.6 800 9.17E-04 3.25
21.3 800 9.17E-04 3.65
27.2 800 9.17E-04 4.09
改变接触副夹角，当接触副的夹角=的条件下，从步骤（2）开始重复上述操作，获得一组出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的数值，如表4所示：
表4　PB450测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a3 h0（μm）
5.24E-01 800 1.38E-03 1.72E-07
6.70E-01 800 1.38E-03 2.41E-07
8.58E-01 800 1.38E-03 3.62E-07
1.10 800 1.38E-03 4.34E-07
1.41 800 1.38E-03 5.66E-07
1.80 800 1.38E-03 7.40E-07
2.30 800 1.38E-03 9.25E-07
2.95 800 1.38E-03 1.08E-06
3.78 800 1.38E-03 1.29E-06
4.83 800 1.38E-03 1.57E-06
6.19 800 1.38E-03 1.83E-06
7.92 800 1.38E-03 2.18E-06
10.1 800 1.38E-03 2.43E-06
13.0 800 1.38E-03 2.80E-06
16.6 800 1.38E-03 3.22E-06
21.3 800 1.38E-03 3.67E-06
27.2 800 1.38E-03 4.19E-06
将上述表2~表4的实验数据采用曲线拟合的方法得到出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud的变化曲线图，如图2所示。其中，Y1为倾角为a1时实验数据的拟合函数，同理Y2为倾角为a2时实验数据的拟合函数，Y3为倾角为a3时实验数据的拟合函数。
（5）绘制无量纲承载量W曲线图：
采用插值法分析步骤（4）获得的出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的曲线图，取不同的出口处润滑油膜厚度h0，则不同的接触副夹角对应不同滑动速度ud，由无量纲载荷公式：，其中，ud为唯一变量，由此，出口处润滑油膜厚度h0取值为可测量的任意值；
楔形间隙的收敛比为：，式中h1为入口处油膜厚度，依据已知参数与几何关系推出：，获得数据如表5所示：
表5  PB450测量过程中的各参数值
h0（μm） ud (mm/s) a K
0.2 0.1945 a1 1.08E+01
0.2 0.4044 a2 1.83E+01
0.2 0.5784 a3 2.76E+01
0.3 0.2946 a1 7.23E+00
0.3 0.5625 a2 1.22E+01
0.3 0.7907 a3 1.84E+01
0.4 0.4093 a1 5.42E+00
0.4 0.7357 a2 9.17E+00
0.4 1.002 a3 1.38E+01
1.0 0.4093 a1 2.17E+00
1.0 0.7357 a2 3.67E+00
1.0 1.002 a3 5.52E+00
2.0 5.193 a1 1.08E+00
2.0 6.187 a2 1.83E+00
2.0 7.220 a3 2.76E+00
3.0 12.45 a1 7.23E-01
3.0 13.90 a2 1.22E+00
3.0 14.77 a3 1.84E+00
4.0 23.79 a1 5.42E-01
… … … …
上述数据得到的无量纲承载量W曲线图，如图3所示。根据现有数学理论，针对测得的曲线可以利用插值法获得任意值，因此，可以获得楔形间隙的收敛比K与无量纲承载量W的关系曲线。
如图3所示，理论承载量曲线与实验承载量曲线在趋势上有很好的一致性都在K为1.2左右取得最高的承载量数值，这是由于没有考虑流体的非牛顿、剪切热和端泄等原因理论曲线与实验曲线存在差别。不同接触副夹角下的无量纲承载量曲线都具有相似的变化趋势，并且接触副夹角越小，其承载量性能越好。这与润滑油膜厚测量结果一致，在相同速度下，接触副夹角越小对应的润滑油膜膜厚较大，表现出较强的成膜能力。
如果在实验测量过程中，通过改变微型滑块尺寸（L-长，B-宽）、待测润滑油种类、接触副夹角的参数值，实现楔形间隙的收敛比K的变化，根据不同实验的目的，能够绘制不同工况下的无量纲承载量W曲线图。
实施例2
本实施例的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，测量所用润滑油为二甲基硅油DM500。
本实施例按如下步骤进行：
（1）安装微型滑块，添加待测润滑油：
将已知尺寸的微型滑块（L-长，B-宽）安装在微型滑块轴承润滑油膜测量仪上，由微型滑块和镀有鉻膜的玻璃盘组成面接触副；在玻璃盘上添加待测润滑油DM500，确定DM500的动力粘度η=0.548，折射率n=1.40；动力粘度η由粘度计测量获得；折射率n由阿贝折射仪确定。
DM500特性如表6所示：
表6 DM500特性 (20°C)
  DM500
动力粘度η（ Pa s ） 0.548
折射率n 1.40
（2）确定微型滑块单位长度上的承载量：
通过微型滑块轴承润滑油膜测量仪的加载装置，在滑块上施加载荷x，从而确定微型滑块单位长度上的承载量w即w==1200（N/m）；
（3）固定接触副夹角为恒倾角：
波长为λ的光源经同轴照明设备输入显微镜照射在微型滑块和玻璃盘形成的楔形间隙上形成干涉图像；保持载荷x不变，固定滑动速度ud ，通过调节螺钉改变干涉图像条纹的数目k，由，确定此时接触副的夹角；
每当滑动速度ud改变，利用调节螺钉进行微调，保持干涉图像条纹的数目k不变，则接触副的夹角不变，由此实现固定接触副夹角为恒倾角；
（4）绘制出口处润滑油膜厚度h0 随滑动速度ud 变化的曲线图：
上述步骤（3）中形成的干涉图像通过显微镜放大投射到CCD上，经CCD和图像采集卡的处理在电脑屏幕上显示出放大干涉图像；将放大干涉图像处理转换成光强曲线，由光强曲线得出干涉级次，利用干涉级次与润滑油膜厚度之间的关系计算出口处润滑油膜厚度h0；
当接触副的夹角=的条件下，改变滑动速度ud，记录出口处润滑油膜厚度h0 的变化值，如表7 所示：
表7　DM500测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a1 h0（μm）
5.24E-01 1200 5.21E-04 2.94E-01
6.70E-01 1200 5.21E-04 3.52E-01
8.58E-01 1200 5.21E-04 4.45E-01
1.10 1200 5.21E-04 5.18E-01
1.41 1200 5.21E-04 6.16E-01
1.80 1200 5.21E-04 7.29E-01
2.30 1200 5.21E-04 8.54E-01
2.95 1200 5.21E-04 9.15E-01
3.78 1200 5.21E-04 1.13
4.83 1200 5.21E-04 1.26
6.19 1200 5.21E-04 1.38
7.92 1200 5.21E-04 1.60
10.1 1200 5.21E-04 1.83
13.0 1200 5.21E-04 1.97
16.6 1200 5.21E-04 2.22
21.3 1200 5.21E-04 2.43
27.2 1200 5.21E-04 2.67
34.9 1200 5.21E-04 3.01
44.6 1200 5.21E-04 3.23
57.1 1200 5.21E-04 3.40
73.1 1200 5.21E-04 3.56
改变接触副夹角，当接触副的夹角=的条件下，从步骤（2）开始重复上述操作，获得出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的数值，如表8所示：
表8　DM500测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a2 h0（μm）
5.24E-01 1200 9.84E-04 1.72E-01
6.70E-01 1200 9.84E-04 1.87E-01
8.58E-01 1200 9.84E-04 2.17E-01
1.10 1200 9.84E-04 2.88E-01
1.41 1200 9.84E-04 4.09E-01
1.80 1200 9.84E-04 4.64E-01
2.30 1200 9.84E-04 6.29E-01
2.95 1200 9.84E-04 7.51E-01
3.78 1200 9.84E-04 9.05E-01
4.83 1200 9.84E-04 1.10
6.19 1200 9.84E-04 1.25
7.92 1200 9.84E-04 1.49
10.1 1200 9.84E-04 1.73
13.0 1200 9.84E-04 1.90
16.6 1200 9.84E-04 2.29
21.3 1200 9.84E-04 2.57
27.2 1200 9.84E-04 2.83
34.9 1200 9.84E-04 3.10
44.6 1200 9.84E-04 3.42
57.1 1200 9.84E-04 3.82
73.1 1200 9.84E-04 4.26
改变接触副夹角，当接触副的夹角=的条件下，从步骤（2）开始重复上述操作，获得一组出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的数值，如表9所示：
表9　DM500测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a3 h0（μm）
5.24E-01 1200 1.45E-03 8.10E-02
6.70E-01 1200 1.45E-03 1.16E-01
8.58E-01 1200 1.45E-03 1.49E-01
1.10 1200 1.45E-03 1.65E-01
1.41 1200 1.45E-03 2.22E-01
1.80 1200 1.45E-03 2.54E-01
2.30 1200 1.45E-03 4.33E-01
2.95 1200 1.45E-03 5.40E-01
3.78 1200 1.45E-03 6.73E-01
4.83 1200 1.45E-03 8.07E-01
6.19 1200 1.45E-03 1.03
7.92 1200 1.45E-03 1.27
10.1 1200 1.45E-03 1.51
13.0 1200 1.45E-03 1.72
16.6 1200 1.45E-03 1.99
21.3 1200 1.45E-03 2.18
27.2 1200 1.45E-03 2.49
34.9 1200 1.45E-03 2.91
44.6 1200 1.45E-03 3.47
57.1 1200 1.45E-03 4.02
73.1 1200 1.45E-03 4.47
将上述表7~表9的实验数据采用曲线拟合的方法得到出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud的变化曲线图，如图4所示。其中，Y1为倾角为a1时实验数据的拟合函数，同理Y2为倾角为a2时实验数据的拟合函数，Y3为倾角为a3时实验数据的拟合函数。
（5）绘制无量纲承载量W曲线图：
采用插值法分析步骤（4）获得的出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的曲线图，取不同的出口处润滑油膜厚度h0，则不同的接触副夹角对应不同滑动速度ud，由无量纲载荷公式：，其中，ud为唯一变量，由此，出口处润滑油膜厚度h0取值为可测量的任意值；
楔形间隙的收敛比为：，式中h1为入口处油膜厚度，依据已知参数与几何关系推出：，获得数据如表10所示：
表10  DM500测量过程中的各参数值
h0（μm） ud (mm/s) a K
0.3 0.531 a1 6.947
0.3 1.06 a2 13.120
0.3 1.75 a3 19.333
0.4 0.78 a1 5.210
0.4 1.46 a2 9.840
0.4 2.36 a3 14.500
1.0 3.18 a1 2.084
1.0 4.56 a2 3.936
1.0 6.43 a3 5.800
2.0 13.28 a1 1.042
2.0 13.28 a2 1.968
2.0 16.37 a3 2.900
3.0 38.6 a1 0.695
3.0 29.55 a2 1.312
3.0 32.8 a3 1.933
… … … …
上述数据得到的无量纲承载量W曲线图，如图5所示。根据现有数学理论，针对测得的曲线可以利用插值法获得任意值，因此，可以获得楔形间隙的收敛比K与无量纲承载量W的关系曲线。
实施例3
本实施例的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，测量所用润滑油为二甲基硅油DM200。
本实施例按如下步骤进行：
（1）安装微型滑块，添加待测润滑油：
将已知尺寸的微型滑块（L-长，B-宽）安装在微型滑块轴承润滑油膜测量仪上，由微型滑块和镀有鉻膜的玻璃盘组成面接触副；在玻璃盘上添加待测润滑油DM200，确定DM200的动力粘度η=0.220，折射率n=1.40；动力粘度η由粘度计测量获得；折射率n由阿贝折射仪确定。
DM200特性如表11所示：
表11 DM200特性 (20°C)
  DM200
动力粘度η（ Pa s ） 0.220
折射率n 1.40
（2）确定微型滑块单位长度上的承载量：
通过微型滑块轴承润滑油膜测量仪的加载装置，在滑块上施加载荷x，从而确定微型滑块单位长度上的承载量w即w==1600（N/m）；
（3）固定接触副夹角为恒倾角：
波长为λ的光源经同轴照明设备输入显微镜照射在微型滑块和玻璃盘形成的楔形间隙上形成干涉图像；保持载荷x不变，固定滑动速度ud ，通过调节螺钉改变干涉图像条纹的数目k，由，确定此时接触副的夹角；
每当滑动速度ud改变，利用调节螺钉进行微调，保持干涉图像条纹的数目k不变，则接触副的夹角不变，由此实现固定接触副夹角为恒倾角；
（4）绘制出口处润滑油膜厚度h0 随滑动速度ud 变化的曲线图：
上述步骤（3）中形成的干涉图像通过显微镜放大投射到CCD上，经CCD和图像采集卡的处理在电脑屏幕上显示出放大干涉图像；将放大干涉图像处理转换成光强曲线，由光强曲线得出干涉级次，利用干涉级次与润滑油膜厚度之间的关系计算出口处润滑油膜厚度h0；
当接触副的夹角=的条件下，改变滑动速度ud，记录出口处润滑油膜厚度h0 的变化值，如表12 所示：
表12　DM200测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a1 h0（μm）
5.24E-01 1600 5.79E-04 8.62E-02
6.70E-01 1600 5.79E-04 1.00E-01
8.58E-01 1600 5.79E-04 1.21E-01
1.10 1600 5.79E-04 1.95E-01
1.41 1600 5.79E-04 2.32E-01
1.80 1600 5.79E-04 3.36E-01
2.30 1600 5.79E-04 4.20E-01
2.95 1600 5.79E-04 4.81E-01
3.78 1600 5.79E-04 5.83E-01
4.83 1600 5.79E-04 6.68E-01
6.19 1600 5.79E-04 8.11E-01
7.92 1600 5.79E-04 9.21E-01
10.1 1600 5.79E-04 1.05
13.0 1600 5.79E-04 1.21
16.6 1600 5.79E-04 1.38
21.3 1600 5.79E-04 1.62
27.2 1600 5.79E-04 1.87
34.9 1600 5.79E-04 2.07
44.6 1600 5.79E-04 2.36
57.1 1600 5.79E-04 2.62
73.1 1600 5.79E-04 3.02
改变接触副夹角，当接触副的夹角=的条件下，从步骤（2）开始重复上述操作，获得出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的数值，如表13所示：
表13　DM200测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a2 h0（μm）
5.24E-01 1600 9.84E-04 4.50E-02
6.70E-01 1600 9.84E-04 6.21E-02
8.58E-01 1600 9.84E-04 9.58E-02
10.1 1600 9.84E-04 1.33E-01
13.0 1600 9.84E-04 1.59E-01
16.6 1600 9.84E-04 2.17E-01
2.30 1600 9.84E-04 2.62E-01
2.95 1600 9.84E-04 3.33E-01
3.78 1600 9.84E-04 4.31E-01
4.83 1600 9.84E-04 5.13E-01
6.19 1600 9.84E-04 6.78E-01
7.92 1600 9.84E-04 7.88E-01
10.1 1600 9.84E-04 9.28E-01
13.0 1600 9.84E-04 1.15
16.6 1600 9.84E-04 1.38
21.3 1600 9.84E-04 1.54
27.2 1600 9.84E-04 1.81
34.9 1600 9.84E-04 2.04
44.6 1600 9.84E-04 2.26
57.1 1600 9.84E-04 2.52
73.1 1600 9.84E-04 2.92
改变接触副夹角，当接触副的夹角=的条件下，从步骤（2）开始重复上述操作，获得一组出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的数值，如表14所示：
表14　DM200测量过程中的各参数值（=）
ud (mm/s) w (N/m) a3 h0（μm）
8.58E-01 1600 1.44E-03 2.57E-02
1.10 1600 1.44E-03 4.49E-02
1.41 1600 1.44E-03 7.36E-02
1.80 1600 1.44E-03 1.01E-01
2.30 1600 1.44E-03 1.26E-01
2.95 1600 1.44E-03 1.92E-01
3.78 1600 1.44E-03 2.32E-01
4.83 1600 1.44E-03 3.12E-01
6.19 1600 1.44E-03 4.01E-01
7.92 1600 1.44E-03 5.12E-01
10.1 1600 1.44E-03 6.96E-01
13.0 1600 1.44E-03 8.29E-01
16.6 1600 1.44E-03 9.29E-01
21.3 1600 1.44E-03 1.13
27.2 1600 1.44E-03 1.37
34.9 1600 1.44E-03 1.60
44.6 1600 1.44E-03 1.83
57.1 1600 1.44E-03 2.17
将上述表12~表14的实验数据采用曲线拟合的方法得到出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud的变化曲线图，如图6所示。其中，Y1为倾角为a1时实验数据的拟合函数，同理Y2为倾角为a2时实验数据的拟合函数，Y3为倾角为a3时实验数据的拟合函数。
（5）绘制无量纲承载量W曲线图：
采用插值法分析步骤（4）获得的出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud 变化的曲线图，取不同的出口处润滑油膜厚度h0，则不同的接触副夹角对应不同滑动速度ud，由无量纲载荷公式：，其中，ud为唯一变量，由此，出口处润滑油膜厚度h0取值为可测量的任意值；
楔形间隙的收敛比为：，式中h1为入口处油膜厚度，依据已知参数与几何关系推出：，获得数据如表15所示：
表15  DM200测量过程中的各参数值
h0（μm） ud (mm/s) a K
0.1 0.638 a1 23.160
0.1 0.938 a2 39.360
0.1 1.867 a3 57.600
0.2 1.17 a1 11.580
0.2 1.70 a2 19.680
0.2 3.15 a3 28.800
0.3 1.74 a1 7.720
0.3 2.58 a2 13.120
0.3 4.53 a3 19.200
0.4 2.39 a1 5.790
0.4 3.46 a2 9.840
0.4 5.92 a3 14.400
0.5 3.17 a1 4.632
0.5 4.45 a2 7.872
0.5 7.52 a3 11.520
1.0 8.95 a1 2.316
1.0 10.96 a2 3.936
1.0 17.91 a3 5.760
3.0 81.73 a2 1.312
… … … …
上述数据得到的无量纲承载量W曲线图，如图7所示。根据现有数学理论，针对测得的曲线可以利用插值法获得任意值，因此，可以获得楔形间隙的收敛比K与无量纲承载量W的关系曲线。
以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，其特征是；按如下步骤进行：
（1）安装微型滑块，添加待测润滑油：
将确定尺寸的长为L 宽为B微型滑块安装在微型滑块轴承润滑油膜测量仪上，由微型滑块和玻璃盘组成面接触副；在玻璃盘上添加待测润滑油，确定待测润滑油的动力η粘度及折射率n；
（2）确定微型滑块单位长度上的承载量：
通过微型滑块轴承润滑油膜测量仪的加载装置，在滑块上施加载荷x，从而确定微型滑块单位长度上的承载量w即w=                                                ；
（3）固定接触副夹角为恒倾角：
波长为λ的光源经同轴照明设备输入显微镜照射在微型滑块和玻璃盘形成的楔形间隙上形成干涉图像；保持载荷x不变，固定滑动速度ud，通过调节螺钉改变干涉图像条纹的数目k，由，确定此时接触副的夹角；
每当滑动速度ud改变，利用调节螺钉进行微调，保持干涉图像条纹的数目k不变，则接触副的夹角不变，由此实现固定接触副夹角为恒倾角；
（4）绘制出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud变化的曲线图：
上述步骤（3）中形成的干涉图像通过显微镜放大投射到CCD上，经CCD和图像采集卡的处理在电脑屏幕上显示出放大干涉图像；将放大干涉图像处理转换成光强曲线，由光强曲线得出干涉级次，利用干涉级次与润滑油膜厚度之间的关系计算出口处润滑油膜厚度h0；
当接触副的夹角=的条件下，改变滑动速度ud，记录出口处润滑油膜厚度h0 的变化值，从而得出变化曲线；
改变接触副夹角，当接触副的夹角=，……αn的条件下，从步骤（2）开始重复上述操作，获得一组出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud变化的曲线图；
（5）绘制无量纲承载量W曲线图：
采用插值法分析步骤（4）获得的出口处润滑油膜厚度h0随滑动速度ud变化的曲线图，取不同的出口处润滑油膜厚度h0，则不同的接触副夹角对应不同滑动速度ud，由无量纲载荷公式：，其中，ud为唯一变量，由此，出口处润滑油膜厚度h0取值为可测量的任意值；
楔形间隙的收敛比为：，式中h1为入口处油膜厚度，依据已知参数与几何关系推出：；
由此，计算获得无量纲承载量W与收敛比K的对应值，绘制出无量纲承载量W曲线图。
2.根据权利要求1所述的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，其特征是：上述步骤（1）中，由微型滑块和镀有鉻膜的玻璃盘组成面接触副。
3.根据权利要求1所述的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，其特征是：上述步骤（1）中，待测润滑油的动力η粘度由粘度计测量获得；待测润滑油的折射率n由阿贝折射仪确定。
4.根据权利要求1所述的微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法，其特征是：在测量过程中，通过改变长为L 宽为B的微型滑块尺寸、待测润滑油种类、接触副夹角的参数值，实现楔形间隙的收敛比K的变化，根据不同实验目的绘制不同工况下的无量纲承载量W曲线图。
CN201210217436.7A 2012-06-28 2012-06-28 微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法 Active CN102707038B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210217436.7A CN102707038B (zh) 2012-06-28 2012-06-28 微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210217436.7A CN102707038B (zh) 2012-06-28 2012-06-28 微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102707038A CN102707038A (zh) 2012-10-03
CN102707038B true CN102707038B (zh) 2015-04-15

Family

ID=46899975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210217436.7A Active CN102707038B (zh) 2012-06-28 2012-06-28 微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102707038B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364172B (zh) * 2013-07-15 2015-07-08 哈尔滨工业大学 一种点接触区域润滑油膜流场观测仪
CN103438804B (zh) * 2013-07-30 2016-05-04 青岛理工大学 一种阶梯轴承界面滑移长度的测量方法
CN106872309A (zh) * 2017-02-27 2017-06-20 青岛理工大学 一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法
CN106767461B (zh) * 2017-02-27 2019-04-02 青岛理工大学 一种面接触润滑实验机油膜厚度在线测量方法
CN107607049A (zh) * 2017-08-01 2018-01-19 哈尔滨工程大学 一种内燃机活塞环组件润滑油膜厚度测试装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0521183B2 (zh) * 1984-02-17 1993-03-23 Idemitsu Kosan Co
CN101329167B (zh) * 2008-07-11 2010-06-09 西安交通大学 滑动轴承润滑膜的动态测量方法及测量用光纤传感器
CN101458068B (zh) * 2008-12-27 2011-07-20 青岛理工大学 微型滑块轴承润滑油膜测量仪及其滑块调节方法
CN202109889U (zh) * 2011-06-14 2012-01-11 青岛理工大学 推力球轴承润滑油膜测量仪
CN102353334A (zh) * 2011-06-14 2012-02-15 青岛理工大学 滚动轴承润滑工况实验模拟装置及测量方法
CN202204476U (zh) * 2011-09-07 2012-04-25 上海大学 恒倾角面接触薄膜润滑测量仪

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0521183B2 (zh) * 1984-02-17 1993-03-23 Idemitsu Kosan Co
CN101329167B (zh) * 2008-07-11 2010-06-09 西安交通大学 滑动轴承润滑膜的动态测量方法及测量用光纤传感器
CN101458068B (zh) * 2008-12-27 2011-07-20 青岛理工大学 微型滑块轴承润滑油膜测量仪及其滑块调节方法
CN202109889U (zh) * 2011-06-14 2012-01-11 青岛理工大学 推力球轴承润滑油膜测量仪
CN102353334A (zh) * 2011-06-14 2012-02-15 青岛理工大学 滚动轴承润滑工况实验模拟装置及测量方法
CN202204476U (zh) * 2011-09-07 2012-04-25 上海大学 恒倾角面接触薄膜润滑测量仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
润滑薄油膜承载力的测量;李霞等;《摩擦学学报》;20120331;第32卷(第2期);139-143 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102707038A (zh) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102707038B (zh) 微型滑块轴承润滑油膜承载量测量方法
Svoboda et al. Experimental study of starved EHL contacts based on thickness of oil layer in the contact inlet
Guangteng et al. Lubricant film thickness in rough surface, mixed elastohydrodynamic contact
Korres et al. Design and construction of a novel tribometer with online topography and wear measurement
Choo et al. The effects of three-dimensional model surface roughness features on lubricant film thickness in EHL contacts
Yagi et al. Relationship between temperature distribution in EHL film and dimple formation
Kostal et al. Influence of lubricant inlet film thickness on elastohydrodynamically lubricated contact starvation
Moore et al. Analysis of shoe friction during sliding against floor material: role of fluid contaminant
Bergseth et al. Study of surface roughness on friction in rolling/sliding contacts: ball-on-disc versus twin-disc
Zhang et al. Experimental study of EHL film thickness behaviour at high speed in ball-on-ring contacts
Olofsson et al. On the identification of wear modes and transitions using airborne wear particles
CN102353335B (zh) 油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法
Guo et al. Lubrication film generation in slider-on-disc contact under limited lubricant supply
Lord et al. A hybrid film thickness evaluation scheme based on multi-channel interferometry and contact mechanics
Luo et al. The investigation of contact ratio in mixed lubrication
Guangteng et al. An experimental study of film thickness between rough surfaces in EHD contacts
CN103438804A (zh) 一种阶梯轴承界面滑移长度的测量方法
Chaomleffel et al. Experimental results and analytical film thickness predictions in EHD rolling point contacts
Fe´ lix-Quin˜ onez et al. On three-dimensional flat-top defects passing through an EHL point contact: A comparison of modeling with experiments
Guo et al. A wide range measuring system for thin lubricating film: from nano to micro thickness
Amine et al. Dual experimental-numerical study of oil film thickness and friction in a wide elliptical TEHL contact: From pure rolling to opposite sliding
Fu et al. Non-classical elastohydrodynamic lubricating film shape under large slide-roll ratios
Nečas et al. The effect of kinematic conditions on film thickness in compliant lubricated contact
Krupka et al. Experimental evaluation of EHD film shape and its comparison with numerical solution
Shichao et al. Study on micro-surface texture and tribology characters of ground surface in point grinding process

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant