CN112730128B - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

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。

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和蜗杆，蜗杆设置在固定在水平位移机构的上的底座Ⅰ内，由水平位移机构驱动水平移动，蜗杆的上方装配有安置在底座Ⅰ上的蜗轮工作台，通过转动蜗杆使蜗轮工作台发生偏转。

试件安装装置还包括保温箱，保温箱将电主轴Ⅰ和电主轴Ⅱ顶端包裹起来。

保温箱和电主轴Ⅰ、电主轴Ⅱ之间安装有加热环。

连接轴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连接的轴孔。

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、供油阀门、供油管、隔热箱、内部具有润滑油的油箱、喷油咀、回油管、抽油泵和加热电阻；供油泵的抽油口通入油箱，在抽油管路上设有控制开关及出油量的供油阀门，供油泵抽出润滑油经过隔热箱冷却后，通过喷油咀喷到试件接触区进行润滑，回油管通过接油盘上的回油口收取多余的润滑油，经过加热电阻将冷却的润滑油升至常温，再由抽油泵送至油箱，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、供气管和保温管，供气管的一端伸入液氮罐内，另一端接入隔热箱中，供气管的中间部分由保温管包裹；所述加热部分包括电热芯、导线、PID控制电路、温度传感器Ⅱ，电热芯置于液氮罐的液氮中，电热芯通过导线与PID控制电路连接，PID控制电路又通过导线与隔热箱内的温度传感器Ⅱ连接。

本发明有益效果是：

1.由低温冷却装置对球盘试件进行降温冷却，模拟航空航天轴承润滑方式下超低温极端工况下球盘之间的自润滑摩擦性能；还可使用喷射供油润滑系统对球盘试件接触区喷射低温润滑油，模拟航空轴承低温下的摩擦性能测验，试验机可以进行-196℃～室温温度范围内的摩擦性能试验。

2.试验机通过水平移动和旋转装置，调整球盘接触角度和位置，模拟不同尺寸和不同自旋角度的角接触球轴承点接触摩擦副的摩擦性能测试。

3.球盘试件之间的摩擦力带动点接触钢球支撑的轴芯偏转，轴芯上安装有空气轴承，减少了试验机的基础摩擦，提高了摩擦力的测量精度。

4.连接轴的安装端端面形状为锥形曲面，使球头自动定心，定位精度高，球试件受力沿主轴轴线方向，不容易产生偏载，而且对心准确，可使摩擦力测量结果准确可靠，且适用性强，方便对球试件进行更换。

5.摩擦力测量系统两侧安装有刚性的摩擦力传感器，能保证球-盘接触点位置，实现正负滑滚比的双向测量，可计算纯滚动摩擦力。

6.使用伺服电机进行加载，缩短了响应时间，简化了试验机结构。

附图说明

图1为本发明主体部分结构示意图；

图2为本发明摩擦力测量系统结构示意图；

图3为本发明球头安装装置的头部结构示意图；

图4为本发明喷射供油润滑系统结构示意图；

图5是本发明球试件与保持架试件摩擦性能装置结构图；

图中：1、伺服电机，2、减速器，3、齿轮Ⅰ，4、齿轮Ⅱ，5、螺母支架，6、螺母，7、丝杠，8、支架Ⅰ，9、支架Ⅱ，10、弹簧座，11、矩形弹簧，12、弹簧卡槽，13、载荷传感器，14、加载体，15、钢球，16、轴芯，17、空气轴承，18、套筒，19、刚性摩擦力传感器，20、托架，21、电主轴Ⅰ，22、球试件，23、盘试件，24、电主轴Ⅱ，25、轴套，26、蜗轮工作台，27、环形槽，28、定位销，29、蜗杆，30、底座Ⅰ，31、曲柄，32、螺杆，33、螺母，34、底座Ⅱ，35、温度传感器Ⅰ，36、接油盘，37、保温箱，38、出液氮管，39、回油口，40、加热环，41、隔热管，42、液氮罐，43、温度传感器Ⅱ，44、PID控制电路，45、隔热箱，46、导线，47、供油阀门，48、供气管，49、保温管，50、电热芯，51、液氮，52、液氮罐，53、供油泵，54、润滑油，55、油箱，56、加热电阻，57、抽油泵，58、回油管，59、喷油咀，60、供油管，201、保持架试件，202、螺栓Ⅰ，203、弹簧，204、压力传感器，205、螺栓孔，101、螺栓Ⅱ，102、连接轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明所作进一步详细说明。

如图1-5，本发明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包括轴承材料摩擦性能模拟试验机主体部分(图1、图2、图3、图5)，喷射供油润滑系统(图4)。

如图1、图2、图3、图5所示，所述轴承材料摩擦性能模拟试验机主体部分包括加载系统、摩擦力测量系统、旋转位移装置、试件安装装置、低温冷却装置和球头安装装置。

所述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；动力源包括伺服电机1、减速器2、齿轮Ⅰ3、齿轮Ⅱ4、螺母支架5、螺母6、丝杠7、支架Ⅰ8、支架Ⅱ9、弹簧座10、矩形弹簧11、弹簧卡槽12。所述伺服电机1与减速器2固连在一起，齿轮Ⅰ3通过键与减速器2连接，齿轮Ⅱ4固连在丝杠7上，丝杠7固定在支架Ⅰ8上，通过齿轮传动带动丝杠7转动；所述螺母6安装在丝杠7上，丝杠7转动时可带动螺母6上下移动；螺母支架5通过螺栓与螺母6连接，支架Ⅱ9固定在螺母支架5上，支架Ⅱ9与支架Ⅰ8之间有直线导轨，可使支架Ⅱ9沿支架Ⅰ8直线运动；所述弹簧座10通过螺栓安装在支架Ⅱ9顶端，矩形弹簧11固定在弹簧座10与弹簧卡槽12之间；所述载荷传感器13固连在弹簧卡槽12上，加载体14置于载荷传感器13上。本发明使用伺服电机驱动丝杠螺母副上下直线运动，向上顶起加载体14进行加载；加载过程中，载荷传感器13采集到矩形弹簧压缩时产生的弹力，即为加载力的大小。使用此加载系统，极大地简化了加载系统的结构，加载平稳、准确，响应速度快。

如图2所示，所述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、托架20。所述钢球15置于加载体14上的加载中心处球窝中，轴芯16置于钢球15上，轴芯16与钢球15接触面也为球窝，空气轴承17安装在轴芯16上，并用轴套18固定，轴承18固定不动；所述托架20通过螺栓连接在轴芯16上，刚性摩擦力传感器19分别安装于托架20两侧的套筒18上，将托架20轴向转动位置卡死，限制其绕轴芯轴线的转动自由度。球盘试件接触转动时产生的摩擦力，会使托架绕轴芯的轴线转动，此时托架两侧的刚性摩擦力传感器能够顶住托架不让其发生偏转，从而保证电主轴Ⅰ和球试件的旋转方向不被改变，保证球-盘接触点位置，并测量出由球盘试件间摩擦力。为了最大化减少试验机的基础摩擦，即轴芯转动时的启动摩擦力矩，在轴芯上安装有两个空气轴承，底部采用钢球进行支撑，根据钢球受载后与轴芯的接触面为一圆面，表面压力呈半椭球分布，可求得其摩擦力矩为式中：μ为钢球与轴芯接触面材料的摩擦系数，a为接触圆半径，P为接触面上任一点压应力，括号内为接触微圆环面积，a、P可由Hertz接触理论求出。

根据摄动法求解气体静压Reynolds方程可以得出空气轴承表面的剪应力为

则作用在轴承上的摩擦力矩为式中：h为气膜厚度，r_Ⅰ为轴芯半径，p为气膜压力，η为空气粘度，U为轴承转速，b为轴承宽度。

由于接触圆半径、气膜厚度和空气的粘度十分微小，因此轴芯在钢球上转动产生点接触摩擦力矩与空气轴承转动的摩擦力矩之和远远小于球盘试件间产生的摩擦力矩，从而达到精确测量摩擦力数据的目的。

所述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，水平位移机构包括螺母33、螺杆32、底座Ⅱ34，竖向旋转机构包括蜗轮工作台26、环形槽27、定位销28、蜗杆29和底座Ⅰ30。所述蜗轮工作台26安置在底座Ⅰ30上，蜗轮工作台26侧面开有环形槽27，底座Ⅰ30侧板上的定位销28插入环形槽27中进行定位，底座Ⅰ30与蜗轮工作台26接触面区域为光滑的圆柱面，用以承受蜗轮工作台26及上端零部件的重量；蜗杆29置于底座Ⅰ30中，可与蜗轮工作台26底端的蜗轮齿啮合通过蜗轮蜗杆传动带动蜗轮工作台26发生偏转。螺母33与底座Ⅰ30焊接在一起，螺杆32安装在底座Ⅱ34中，并与螺母33配合，底座Ⅰ30与底座Ⅱ34间有直线导轨，通过螺杆32转动使螺母33水平直线移动，从而带动底座Ⅰ30相对底座Ⅱ34水平移动。为了精确控制球盘试件间的接触位置与自旋角度，使用大传动比、传动平稳、自锁性良好的蜗轮蜗杆机构和螺旋机构分别控制电主轴Ⅱ的水平移动和角度旋转。

所述试件安装装置包括电主轴Ⅱ24、轴套25、接油盘36、温度传感器Ⅰ35、保温箱37、盘试件23、加热环40。所述电主轴Ⅱ24固定于工作台板上，电主轴Ⅱ24使用脂润滑，并由轴套25包裹，轴套25通过螺栓固定在蜗轮工作台26上；所述接油盘36通过螺栓固定在电主轴Ⅱ24上端，温度传感器Ⅰ35安置于接油盘36顶部孔洞中，以盘试件为例，电主轴Ⅱ24上端与接油盘36底面轴孔安装试件夹具，盘试件23通过锁紧螺母安装在盘试件夹具上，盘试件23与球试件22接触面为滚道面，可模拟角接触球轴承的摩擦性能；保温箱37将电主轴Ⅰ21和电主轴Ⅱ24顶端包裹起来，为防止喷入接油盘36内的超低温液氮冻伤电主轴Ⅰ21和电主轴Ⅱ24，在保温箱37和电主轴Ⅰ21、电主轴Ⅱ24之间安装有加热环40，用来阻断低温对电主轴的影响。

所述低温冷却装置包括液氮罐42、出液氮管38、隔热管41。所述出液氮管38一端连接液氮罐42，另一端伸入保温箱37与接油盘36内，所述隔热管41包裹在出液氮管38外围，使用液氮对试验环境进行降温冷却。

如图3所示，所述球头安装装置包括电主轴Ⅰ21、连接轴102、球试件22、螺栓Ⅱ101。所述电主轴Ⅰ21安装在托架20上，且电主轴Ⅰ21靠近电主轴Ⅱ24的一端安装有连接轴102，所述连接轴102的末端设有一用于放置球试件22的锥形曲面，该锥形曲面的中心设置一轴孔，球试件22的一端卡设在锥形曲面内，并通过穿过其中心的螺栓Ⅱ101连接件与连接轴102连接在一起。该装置定心精度高，适用性强，方便更换试件。

如图4所示，所述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回油口39、供油泵53、供油阀门47、供油管60、隔热箱45、润滑油54、油箱55、喷油咀59、回油管58、抽油泵57、加热电阻56；供油泵53的抽油口通入油箱55，由供油阀门47控制开关及出油量，抽出润滑油54经过隔热箱45冷却后，通过喷油咀59喷到球盘试件接触区进行润滑，回油管58通过回油口39收取接油盘36中多余的润滑油，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、保温管49、液氮51，供气管48的一端伸入液氮罐52内，另一端接入隔热箱45中，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Ⅱ43，电热芯50置于液氮罐52的液氮中，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Ⅱ43连接，可通过PID控制电路44自动化控制电热芯的电压，调节氮气的溢出量，进而控制润滑油的冷却温度。

如图5所示，球-保持架摩擦性能装置用于球试件与保持架试件之间的摩擦性能测试，保持架试件夹具包括螺栓孔205、保持架试件201、压力传感器204、弹簧203、螺栓Ⅰ202、球试件22，螺栓孔205与图1中的接油盘36为一体，所述保持架试件201放置在螺栓孔205内，球试件22放置在保持架试件201球面中，保持架试件201与球试件22接触的面为半球面，接着依次放入压力传感器204、弹簧203，最后将螺栓Ⅰ202拧入螺栓孔中。通过螺栓Ⅰ控制弹簧的压缩量，弹簧压缩后产生弹力推动保持架试件与球试件相接触，可模拟轴承中滚动体与保持架之间的摩擦磨损特征。

实施本发明所述的轴承材料摩擦性能模拟试验机用球头自动定心装置时，将连接轴102端部安装到电主轴Ⅰ21上，然后依次安装球试件22和螺栓Ⅱ101，并通过拧紧螺栓Ⅱ101加预紧轴向力，根据球试件22在连接轴102末端的锥形曲面上的合外力与预紧轴向力的作用下，球试件22的形心和连接轴102端轴线始终重合这一力学性质，球试件22会产生自动定心的效果，且球试件22在预紧轴向力及锥形曲面上合外力的双重作用下，保证定心精度的可靠。当需要做大量试验时，球试件22可根据要求进行更换。

以盘试件和球试件为例，实施本发明所述的轴承材料摩擦性能模拟试验机主体部分时，先通过蜗杆29和曲柄31调整电主轴Ⅱ24的偏转角度和位置，打开液氮罐41开关，出液氮管38将液氮喷入到接油盘36内，对试验区域进行降温冷却，待温度传感器Ⅰ35监测的环境温度达到要求后，启动电主轴Ⅰ21和电主轴Ⅱ24，带动镀有固体润滑材料镀层的盘试件23和球试件22旋转；加载时，加载系统的伺服电机1通过减速器2和齿轮Ⅰ3、齿轮Ⅱ4传动驱动丝杠7转动，使螺母6直线运动，推动载荷传感器13、加载体14、钢球15、轴芯16、托架20和电主轴Ⅰ21向上移动，压缩矩形弹簧11，使得球试件22向上运动与盘试件23接触而加载。盘试件22和球试件23在接触后，通过调整电主轴Ⅰ21和电主轴Ⅱ24的转速，使盘试件23和球试件22在接触点处的线速度不一致，产生相对滑动，就会产生摩擦力，在摩擦力的作用下，球试件22连同电主轴Ⅰ21和托架20会有一起绕空气轴承17的轴线发生偏转的趋势，托架20压迫套筒18两侧的刚性摩擦力传感器19，从而得到摩擦力的大小。套筒18两侧各安装有一个刚性摩擦力传感器19，可以测得电主轴Ⅰ在正向和反向转动时球盘试件间两个不同方向的摩擦力，通过求和-S～+S滑滚比的摩擦力数据，根据公式可以计算出球盘试件在纯滚动时的摩擦力。式中表示纯滚动摩擦力，表示正向转动滑滚比为时的摩擦力，表示反向转动滑滚比为时的摩擦力，为试验数据总数。试验结束后，控制加载系统的伺服电机1反向驱动丝杠7旋转，球试件22与盘试件23之间分离，实现卸载。

实施本发明所述的喷射供油润滑系统时，在球盘试件接触前，开启加热电阻56，先后启动抽油泵57和供油泵53，使冷却后的润滑油通过喷油咀59持续地喷射到球盘试件的接触区，并在接触区形成全膜润滑，使用后的润滑油通过回油口流回，在润滑循环系统中循环流动。供油量的大小可以通过控制供油阀门47旋转的角度来实现。然后开启PID控制电路44的开关，电热芯50发热后将液氮51汽化成氮气，低温的氮气经供气管48后进入隔热箱45中，在隔热箱45中流通后由右端出氮气口逸出，隔热箱45流通氮气后对供油管42中的润滑油进行冷却。PID控制电路44可以通过隔热箱45内的温度传感器Ⅱ43调控电热芯50的电压，进而控制氮气的逸出量，实现自动化控制润滑油循环系统的冷却速度。工作完毕后依次关闭PID控制电路44开关、供油泵53开关、抽油泵57开关，最后关闭加热电阻56。

在模拟测试低温球-保持架摩擦性能时，将安装在电主轴Ⅱ24上的盘试件23卸下，然后将保持架试件201、压力传感器204、弹簧203、螺栓Ⅰ202依次安装进接油盘36上的螺栓孔205中，通过螺栓Ⅰ202进行调节弹簧203的压缩量，压力传感器204测得弹簧压缩后产生的弹力即为球-保持架之间的压力，通过电主轴Ⅰ21控制球试件22的转速，模拟轴承中滚动体与保持架之间的摩擦磨损特征，方便快捷。

Claims (6)

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。

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