CN205981633U

CN205981633U - 光干涉弹性流体润滑试验平台

Info

Publication number: CN205981633U
Application number: CN201620772394.7U
Authority: CN
Inventors: 奚铎闻; 李正美; 安琦
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2026-07-21

Abstract

本实用新型涉及一种光干涉弹性流体润滑试验平台，包括：由支撑柱、加载柱、导向柱支撑升降板、固定板及二者之间设置的弹簧，升降板上设有刻度尺；通过桌面上的立式电机支座和套杯内设置的盘驱动轴连接一玻璃圆盘及盘驱动电机，桌面上开观测孔；开有导向槽的安装板设置于固定板上，轴承座内的球驱动轴一端连接锥头套筒，另一端依次连接卧式联轴器及卧式电机支座上的球驱动电机，锥头套筒与钢球胶接，钢球位于玻璃圆盘回转单元中的玻璃圆盘下方，并与观测孔的中心点相对应；安装在桌面上的激光器和显微镜位于使激光发生干涉并观测到干涉图样的位置。该设备体积较小，系统加载精度高，受力稳定，并且操作安全、简单。

Description

光干涉弹性流体润滑试验平台

技术领域

本实用新型涉及一种光干涉弹性流体润滑实验平台，具体涉及一种采用光干涉法检测滚动体弹性流体润滑性能的试验平台。

背景技术

近二、三十年来，弹性流体动力润滑理论获得了迅速的发展越来越广泛的应用。点、线接触弹流润滑油膜厚度一般只有百分之几到几微米，而油膜厚度是判断润滑是否失效的最重要的指标。因此，弹流油膜厚度的测量成为一个引起人们极大兴趣的重要课题。

目前，人们所使用过的方法有电容法，X射线法，放电电压法，磁阻法，光干涉法等等。其中最有效，应用最广泛的是电容法和光干涉法。与电容法相比光干涉法具有准确，直观，简便易行的优点。因此多用于基础研究，油品研究和教学演示中。

现有的光干涉弹流润滑试验台一般采用杠杆加载方式，例如将钢球回转单元至于杠杆的一端，将加载砝码至于另一段，来对钢球加载。这种加载方式稳定性较差，容易在设备的运行中产生振动。此外，这种设备对杠杆支点的要求较高，在实际装配中，不易找到使杠杆两端力矩平衡的支点，难以在试验中对加载力的大小进行精确控制。最后，沉重又不断振动的砝码存在较大的安全隐患，容易对操作者的身心造成负面影响。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种测量精度高，安全可靠的光干涉弹流润滑试验平台。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种光干涉弹性流体润滑试验平台，其特征在于，所述试验平台包括加载单元、玻璃圆盘回转单元、钢球回转单元和光干涉检测单元；

所述加载单元包括竖直固定在底板四角上的支撑柱、固定于底板中央的加载柱及位于加载柱两旁的导向柱，加载柱配合加载螺母支撑升降板，升降板和位于升降板上方的固定板两端安装有直线轴承，导向柱与直线轴承相配合，在升降板和固定板之间设置弹簧，弹簧均布于升降板内边缘，升降板上还设有刻度尺；

所述的玻璃圆盘回转单元包括：一个固定于支撑柱顶端的桌面，以及固定于桌面上的立式电机支座和套杯，套杯和立式电机支座内设置一贯穿桌面的盘驱动轴，盘驱动轴穿过桌面的下端连接一玻璃圆盘，盘驱动轴的上端依次连接立式联轴器及位于立式电机支座上的盘驱动电机，桌面上开有观测孔；

所述的钢球回转单元包括：开有导向槽的安装板设置于固定板上，油盘、轴承座、卧式电机支座依次固定在安装板上，轴承座内的球驱动轴一端连接锥头套筒，另一端依次连接卧式联轴器及卧式电机支座上的球驱动电机，锥头套筒与钢球胶接，钢球位于玻璃圆盘回转单元中的玻璃圆盘下方，并与观测孔的中心点相对应；

所述的光干涉检测单元包括安装在桌面上的激光器和显微镜，激光器和显微镜位于使激光发生干涉并观测到干涉图样的位置。

所述弹簧的数量为大于或等于4个。

所述刻度尺均布于升降板四周。

所述刻度尺的最小精度小于或等于0.1毫米。

所述的玻璃圆盘与盘驱动轴连接时，在玻璃圆盘的上下表面垫有止动垫片。

有益效果：

本实用新型的技术方案，可以至少具有如下优点之一：

1、稳定性较好，在设备的运行中几乎不产生振动。

2、装配简单，需要进行手动微调的机构不多，只需调节弹簧和钢球回转单元的位置即可实现将载荷加在钢球质心上。

3、操作简单，只需调节加载螺母，即可实现对钢球回转单元的加载操作。

4、加载精度高，通过对刻度尺的观测，能把对加载力大小的控制精确到1×10^-4N.

附图说明

图1为本实用新型光干涉弹流润滑试验台实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的加载单元结构示意图；

图3为本实用新型的钢球回转单元结构示意图；

图4为本实用新型的玻璃圆盘回转单元结构示意图；

图5为光干涉检测单元结构示意图。

以上各附图的附图标记：1、加载单元；11、支撑部；111、底板；112、导柱；113、加载柱；114、支撑柱；115、直线轴承；116、加载螺母；12、加载部；121、升降板；122、固定板；123、弹簧；124、刻度尺；2、钢球回转单元；21、钢球；22、油盘；23、锥头套筒；24、球驱动轴；25、轴承座；26、卧式联轴器；27、卧式电机支座；28、球驱动电机；29、安装板；291、导向槽；3、玻璃圆盘回转单元；31、玻璃圆盘；32、止动垫片；33、六角薄螺母；34、桌面；341、观测孔；35、套杯；36、立式电机支座；37、盘驱动轴；38、立式联轴器；39、盘驱动电机；4、光干涉检测单元；41、激光器；42、电子显微镜。

具体实施方式

以下结合图1至图5对本实用新型光干涉弹流润滑试验平台的实施例做进一步说明。

如图1至图5所示，一种光干涉弹流润滑试验平台包括：加载单元1，钢球回转单元2，玻璃圆盘回转单元3和光干涉检测单元4，所述加载单元1通过固定板122支撑钢球回转单元2，通过支撑柱114支撑和定位钢球回转单元2，所述钢球回转单元2通过桌面34支撑光干涉检测单元4。

所述加载单元1包括支撑部11和加载部12，所述支撑部11中，支撑柱114、导向柱112和加载柱113竖直固定在底板上，所述导向柱112与直线轴承115相配合，能使直线轴承115在导向柱112上滑动，所述加载柱113上有外螺纹，能与加载螺母116相配合，所述加载部12中，固定板122和升降板121的两端装有直线轴承115，所述加载螺母116朝上的端面用于支撑升降板121，或压缩夹紧在升降板121和固定板122之间的弹簧123，所述弹簧123的变形量，可以通过固定在升降板121上的刻度尺124来观测。

其中，刻度尺13上的最小刻度，应该精确到0.1毫米或更小。

所述钢球回转单元2中，油盘22、轴承座25和卧式电机支座27固定在安装板29上，所述轴承座25内装有球驱动轴24，所述球驱动轴24一端用紧定螺钉与锥头套筒23连接，另一端与卧式联轴器26连接，所述锥头套筒23与钢球21胶接，所述卧式电机支座27上装有球驱动电机28，所述球驱动电机28也与卧式联轴器26相连，所述安装板29上开有导向槽291，用于调节钢球回转单元2在固定板122上的位置。

其中，钢球21的径向跳动度应该精确到1微米或更小，因此，相关传动组件，即球驱动轴24及锥头套筒23的连接面都必须有较高的加工精度、同轴度和粗糙度。

可选的，若球驱动电机28为旋转精度较高的伺服电机，则卧式联轴器26可选用刚性联轴器，即用球驱动电机28较高的旋转精度，来控制钢球21的径向跳动。

所述玻璃圆盘回转单元3中，立式电机支座36、套杯35固定在桌面34上，所述套杯34中装有盘驱动轴37，所述盘驱动轴37一端装有两边垫有止动垫片32的玻璃圆盘31，并用六角薄螺母33固定，另一端与立式联轴器38连接，所述立式电机支座36上装有盘驱动电机39，所述盘驱动电机39也与立式联轴器38相连，所述桌面34上开有观测孔341，以便光干涉检测单元4对钢球21和玻璃圆盘31形成的润滑系统进行观测。

其中，玻璃圆盘31的轴向跳动度应该精确到1微米或更小，因此，相关传动组件，即盘驱动轴37及止动垫片32的连接面都必须有较高的加工精度、同轴度和粗糙度。

可选的，若盘驱动电机39为旋转精度较高的伺服电机，则立式联轴器38可选用刚性联轴器，即用盘驱动电机39较高的旋转精度，来控制玻璃圆盘31的轴向跳动。

其中，止动垫片32的材质为铝合金，以保护玻璃圆盘的表面，防止其被划伤。

所述光干涉检测单元4包括激光器41和显微镜42，所述激光器41与显微镜42的位置应能保证使激光发生干涉，且能保证显微镜42观测到干涉图样。

下面参照附图1及图5说明一种光干涉弹流润滑试验平台的加载和实验过程。

所述加载单元的加载过程主要包括两个步骤：在升降板121上的钢球21和玻璃圆盘31相接触后，继续升高升降板121，压缩加载弹簧123；通过观察刻度尺124，检测弹簧123的压缩量，从而控制加载力的大小。

为了确保加载的稳定性，可以增加刻度尺123的数量，在升降板的四周都设置刻度尺，确保载荷施加在升降板的质心位置。

随后，用球驱动电机和盘驱动电机分别控制钢球和玻璃圆盘的速度，使他们在接触点的线速度尽可能的接近。当钢球与玻璃圆盘间形成了一层稳定的润滑油膜时，可通过光干涉检测单元，观测钢球-玻璃圆盘间的油膜厚度。

Claims

1.一种光干涉弹性流体润滑试验平台，其特征在于，所述试验平台包括加载单元、玻璃圆盘回转单元、钢球回转单元和光干涉检测单元；

2.如权利要求1所述的光干涉弹性流体润滑试验平台，其特征在于，所述弹簧的数量为大于或等于4个。

3.如权利要求1所述的光干涉弹性流体润滑试验平台，其特征在于，所述刻度尺均布于升降板四周。

4.如权利要求1或3所述的光干涉弹性流体润滑试验平台，其特征在于，所述刻度尺的最小精度小于或等于0.1毫米。

5.如权利要求1所述的光干涉弹性流体润滑试验平台，其特征在于，所述的玻璃圆盘与盘驱动轴连接时，在玻璃圆盘的上下表面垫有止动垫片。