CN207816969U

CN207816969U - 润滑油承载能力测试装置

Info

Publication number: CN207816969U
Application number: CN201721842213.4U
Authority: CN
Inventors: 赵帅; 罗朝嘉; 张斌
Original assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Current assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2018-09-04
Anticipated expiration: 2027-12-26

Abstract

本实用新型公开了一种润滑油承载能力测试装置，涉及润滑油测试领域，用以简便地实现润滑油的承载能力测试。该装置包括壳体、第一齿轮、第二齿轮和图像获取设备。壳体设有密封腔；第一齿轮位于密封腔内；第二齿轮与第一齿轮驱动连接且位于密封腔内；图像获取设备用于获取第一齿轮用于与第二齿轮啮合面的图像。上述技术方案，设置了图像获取设备，通过该设备获取到的第一齿轮的图像，能够估算第一齿轮的擦伤面积，从而判断出密封腔内润滑油承载能力；并且采用图像估算擦伤面积的方式直接、准确性高、数据可靠性较高，同时增强实验设备的宽容度，保证试验的重复性和再现性。

Description

润滑油承载能力测试装置

技术领域

本实用新型涉及润滑油测试领域，具体涉及一种润滑油承载能力测试装置。

背景技术

航空润滑油是滑油系统的核心原料，它的性能对发动机设计有很大影响。航空润滑油作为航空发动机的血液，不但要为航空发动机各轴承、齿轮提供润滑，而且还要起到散热、输运杂质等作用，从而保障航空发动机在高温高速条件下安全、稳定、长时间工作的能力。润滑油的承载能力是指在高速度、高负荷、高温或这些因素共同作用的情况下，润滑油抵抗油膜破裂、抗磨损以及保护表面免受损坏的能力。航空润滑油需要具备较大的承载能力，保证轴承、齿轮运转过程中表面不直接接触，避免严重的磨损和发热。在航空涡轮发动机润滑油选型的过程中，需要通过试验评估润滑油承载能力，在通过试验验证后，才能将润滑油应用在实际的发动机上。

目前国内润滑油承载力主要通过四球摩擦磨损试验机进行，四球摩擦磨损试验机由四球(1个上球3个下球)组成摩擦副，上球卡在夹头内，下球组固定不动，上球与下球组相接触。工作时，上球由主轴带动旋转，通过加载系统向下球组加载。下球组的三个标准钢球固定作为承重部件，并将润滑油填充在承重球固定杯内，在设定的温度、转速和负荷下进行运转，通过承重钢球表面因摩擦导致磨损斑痕直径的大小来说明润滑油的承载能力。发明人发现，该类试验器主要的问题是由于钢球表面为点接触，试验对钢球质量、试验器精度和人员操作要求非常高，试验重复性和再现性较差。

另一类测试润滑油承载能力的试验器为FZG齿轮油试验机，FZG齿轮油试验机为线接触式试验器，其采用刚性轴和柔性轴组合来使得试验齿轮和陪试齿轮啮合。发明人发现，FZG齿轮油试验机刚性不足，易使齿轮接触面发生变化，影响齿轮寿命，因此该试验器转速较低，不能模拟航空发动机齿轮高转速、高负荷工况。

实用新型内容

本实用新型提出一种润滑油承载能力测试装置，用以简便地实现润滑油的承载能力测试。

本实用新型提供了一种润滑油承载能力测试装置，包括：

壳体，设有密封腔；

第一齿轮，位于所述密封腔内；

第二齿轮，与所述第一齿轮驱动连接且位于所述密封腔内；以及

图像获取设备，用于获取所述第一齿轮用于与所述第二齿轮啮合面的图像。

在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括：

加载机构，用于对所述第二齿轮施加轴向载荷。

在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括：

加热部件，用于对所述密封腔内的润滑油加温。

在一个或一些实施例中，所述图像获取设备包括显微镜和相机，所述相机用于拍摄所述显微镜获得的图像。

在一个或一些实施例中，所述显微镜带有光源。

在一个或一些实施例中，所述第一齿轮的厚度小于所述第二齿轮。

在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括：

供油设备，用于向所述密封腔提供润滑油。

在一个或一些实施例中，所述壳体包括：

第一端盖；

第一本体，所述第一端盖设于所述第一本体的一侧；

第二本体，设于所述第一本体的另一侧，所述第一端盖、所述第一本体和所述第二本体形成所述密封腔。

在一个或一些实施例中，所述壳体还包括：

第二端盖，与所述第二本体形成安装腔。

在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括：

第一传动轴，部分位于所述密封腔内，另一部分位于所述安装腔内，所述第一齿轮安装于所述第一传动轴；所述第一传动轴设有第一啮合齿；

第二传动轴，部分位于所述密封腔内，另一部分位于所述安装腔内，所述第二齿轮安装于所述第二传动轴；所述第二传动轴设有与所述第一啮合齿啮合的第二啮合齿。

在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括：

驱动部件，与所述第一传动轴驱动连接。

在一个或一些实施例中，所述加载机构用于向所述第二传动轴施加轴向载荷。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案，设置了图像获取设备，通过该设备获取到的第一齿轮的图像，能够估算第一齿轮的擦伤面积，从而判断出密封腔内润滑油承载能力，并且采用图像估算擦伤面积的方式直接、准确性高、数据可靠性较高，同时增强实验设备的宽容度，保证试验的重复性和再现性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的润滑油承载能力测试装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的润滑油承载能力测试装置结构的供油部件和加热部件的关系示意图；

图3为本实用新型实施例提供的润滑油承载能力试验操作流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图3对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1，本实用新型实施例提供一种润滑油承载能力测试装置，包括壳体7、第一齿轮6、第二齿轮17和图像获取设备30。壳体7设有密封腔71；第一齿轮6位于密封腔71内。第二齿轮17与第一齿轮6驱动连接且位于密封腔71内；图像获取设备30用于获取第一齿轮6用于与第二齿轮17啮合面的图像。

第一齿轮6和第二齿轮17为本试验器主要试验及检查对象。试验齿轮为正齿轮，第一齿轮6用来估算擦伤面积。第二齿轮17用来保证在不同的负荷下，两对齿轮仍然保持恒定的接触宽度。第一齿轮6和第二齿轮17为消耗件，可单独拆下进行检查，使用一次后即报废。第一齿轮6和第二齿轮17通过平键25和平键26固定在第一传动轴9和第二传动轴15上，并通过压紧螺母5和压紧螺母18压紧。

第一齿轮6和第二齿轮17之间线接触，可提高润滑油承载能力测试的重复性和再现性。

进一步地，润滑油承载能力测试装置还包括加载机构12，加载机构12用于对第二齿轮17施加轴向载荷，以便于得到不同载荷情况下润滑油的承载能力。

在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括加热部件58，加热部件58用于对通入密封腔71内的润滑油加温。

在一个或一些实施例中，图像获取设备30包括显微镜53和相机52，相机52用于拍摄显微镜53获得的图像。

参见图2，图像获取设备30可包括显微镜53和相机52，其中显微镜53用来在每个运转周期结束后进行初步观测，显微镜53上画有格栅，可用于直观估计齿轮表面被擦伤面积比例，同时显微镜53需自带光源。相机52用于试验在线监测和精确计算，需配备相应显示设备和光源。显微镜53和相机52的观测位置为第一齿轮6和第二齿轮17啮合部位的正上方。

可选地，显微镜53带有光源，该结构便于获取图像。

参见图1，在一个或一些实施例中，第一齿轮6的厚度小于第二齿轮17。该结构可以保证第一齿轮6始终能与第二齿轮17具有较大的接触面积。

在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括供油设备，供油设备用于向密封腔71提供润滑油。

第一齿轮6和第二齿轮17具有单独的滑油系统对其进行润滑。供油泵51将油箱57中的滑油通过喷嘴23供至第一齿轮6和第二齿轮17的啮合边；试验装置的回油通过回油滤55由回油泵56抽回油箱57中，回油滤精度为100目。油箱内部有加热部件58，可将滑油加热至一定温度。供油泵51后设置流速计54，用于监测滑油流速。

参见图1，壳体7包括第一端盖72、第一本体73以及第二本体74。第一端盖72设于第一本体73的一侧；第二本体74设于第一本体73的另一侧。第一端盖72、第一本体73和第二本体74形成密封腔71。该结构便于拆装。

参见图1，壳体7还包括第二端盖75，第二端盖75与第二本体74形成安装腔。

参见图1，在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括第一传动轴9和第二传动轴15。第一传动轴9部分位于密封腔71内，另一部分位于安装腔内，第一齿轮6安装于第一传动轴9；第一传动轴9设有第一啮合齿8。第二传动轴15部分位于密封腔71内，另一部分位于安装腔内，第二齿轮17安装于第二传动轴15；第二传动轴15设有与第一啮合齿8啮合的第二啮合齿16。

参见图1，第一啮合齿8和第二啮合齿16均可为斜齿轮。第一啮合齿8和第二啮合齿16是一对斜齿轮，与第一传动轴9和第二传动轴15形成一个整体。第一传动轴9通过联轴器10由驱动部件11带转，转速1-12800转/分钟范围内可调，第二传动轴15通过加载头13、加载头14与加载机构12连接，提供轴向的加载力。在加载机构12的加载力作用下，两第一传动轴9和第二传动轴15产生轴向相对运动，由于第一啮合齿8和第二啮合齿16为斜齿轮，在啮合部位有轴向位移的情况下会产生切向力矩使两第一传动轴9和第二传动轴15产生扭矩，扭矩通过两第一传动轴9和第二传动轴15传递至第一齿轮6和第二齿轮17，从而使第一齿轮6和第二齿轮17产生加载。第一啮合齿8和第二啮合齿16采用单独的滑油系统进行润滑。

本试验装置中轴承27主要承受轴向载荷，采用推力轴承，加载头14传递的加载力加载在轴承27上，轴承27将加载力传递到第二传动轴15，试验装置中的轴承均采用单独的滑油系统进行润滑，此处不进行具体说明。

第一传动轴9和第二传动轴15均可采用刚性轴，刚性轴承载能力强，转速可设置得高，能模拟发动机的实际运行工况，利用传动轴自带的斜齿轮作为传递扭矩的方式，轴向加载力直接使用轴向加载机构12实现，最大程度上避免了传动轴的弯曲，有利于提高试验精度可测试高转速下润滑油的承载能力。

参见图1，在一个或一些实施例中，润滑油承载能力测试装置还包括驱动部件11，驱动部件11与第一传动轴9驱动连接。驱动部件11包括电机等，驱动部件11用于带动第一传动轴9转动。

加载机构12用于向第二传动轴15施加轴向载荷，以使得在设定的载荷条件下试验润滑油的承载能力。

上述润滑油承载能力测试装置，通过加载机构12使齿轮承载，在不同的加载力下进行一定时间的试验，每一个加载力运转结束后测量齿轮磨损面积的百分比，形成加载力-磨损百分比曲线后取某个磨损面积百分比即为润滑油的承载能力。具体方法如图3所示，详细操作步骤如下：

S1:安装试验齿轮。

安装第一齿轮6和第二齿轮17前需要保证上次试验后已用溶剂汽油或石油醚对滑油系统进行了彻底清洗。检查齿轮表面是否有机械损伤，边缘是否有毛刺，确认无问题后，将第一齿轮6和第二齿轮17分别安装在传动第一传动轴9和第二传动轴15上，第一齿轮6和第二齿轮17装好后旋入压紧螺母5和压紧螺母18。轴承4和轴承19外环固定在壳体7上，将轴承4和轴承19连同壳体7一起安装至第一传动轴9和第二传动轴15上，装入轴套3和轴套20，壳体7上填入胶圈2和胶圈22后旋入端盖确保密封。

S2:试验前检查和试验准备。

滑油箱57内加入本次试验用油，开启加热部件58设定温度100+2.5℃，调节供油泵51转速使流速保持为270ml/min；

S3：进行试验。

首先通过加载机构12对第二传动轴15进行加载，加载力为30kPa,保持滑油系统连续运转，油箱温度为100+2.5℃，流速270ml/min。启动驱动部件11，以低转速500-1000转/分钟跑合1分钟后增至10000±10转/分钟，打开相机52进行拍摄记录，运转10分钟后停下试验机，通过显微镜53检查和测定每个齿轮被擦伤面积并进行记录，此为一个试验周期。

加载机构12以每个试验周期30kPa的增量进行加载，每次加载后进行一个试验周期试验，目测擦伤面积比例约为50％时停止试验。

S4：试验后处理。

卸载加载力，关闭供油泵51和回油泵56，关闭加热部件58，滑油冷却后拆下第一齿轮6和第二齿轮17，用溶剂汽油或石油醚对滑油系统和密封腔71进行彻底清洗。

通过试验中记录每个齿轮被擦伤面积计算出齿轮擦伤面积百分数，为得到更精确的数据，可用相机52记录的视屏进行擦伤面积计算。计算完毕后与标准参考油的擦伤面积比例进行对比，得出试验润滑油的承载能力。

试验数据处理和评定过程如下：

1、齿轮擦伤面积比例。

其中擦伤面积为轴向磨纹已经被刮、划、擦和磨去的那部分面积。尽可能准确地目测出划痕齿面积的百分数，采用装在观察显微镜53上的栅格目测每个单齿的擦伤面积，并精确到5％，计算得出的数据记录在表格中。

2、轮齿擦伤面积平均百分数。

轮齿擦伤面积平均百分数是第一齿轮6上全部齿擦伤面积比例平均值。此值计算精确到1％。

3、承载能力测定。

根据标准参考油承载能力的擦伤面积比例，选择该比例作为试验用油的承载能力值，可用插值法得到该比例下试验润滑油的承载能力。

4、承载能力相对评价方法。

根据上述步骤可得润滑油的相对承载能力值，同时也可根据相同加载力下齿轮磨损的程度判断承载力大小。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种润滑油承载能力测试装置，其特征在于，包括：

壳体(7)，设有密封腔(71)；

第一齿轮(6)，位于所述密封腔(71)内；

第二齿轮(17)，与所述第一齿轮(6)驱动连接且位于所述密封腔(71)内；以及

图像获取设备(30)，用于获取所述第一齿轮(6)用于与所述第二齿轮(17)啮合面的图像。

2.根据权利要求1所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，还包括：

加载机构(12)，用于对所述第二齿轮(17)施加轴向载荷。

3.根据权利要求1所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，还包括：

加热部件(58)，用于对所述密封腔(71)内的润滑油加温。

4.根据权利要求1所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，所述图像获取设备(30)包括显微镜(53)和相机(52)，所述相机(52)用于拍摄所述显微镜(53)获得的图像。

5.根据权利要求4所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，所述显微镜(53)带有光源。

6.根据权利要求1所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，所述第一齿轮(6)的厚度小于所述第二齿轮(17)。

7.根据权利要求1所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，还包括：

供油设备，用于向所述密封腔(71)提供润滑油。

8.根据权利要求2所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，所述壳体(7)包括：

第一端盖(72)；

第一本体(73)，所述第一端盖(72)设于所述第一本体(73)的一侧；

第二本体(74)，设于所述第一本体(73)的另一侧；所述第一端盖(72)、所述第一本体(73)和所述第二本体(74)形成所述密封腔(71)。

9.根据权利要求8所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，所述壳体(7)还包括：

第二端盖(75)，与所述第二本体(74)形成安装腔。

10.根据权利要求9所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，还包括：

第一传动轴(9)，部分位于所述密封腔(71)内，另一部分位于所述安装腔内，所述第一齿轮(6)安装于所述第一传动轴(9)；所述第一传动轴(9)设有第一啮合齿(8)；

第二传动轴(15)，部分位于所述密封腔(71)内，另一部分位于所述安装腔内，所述第二齿轮(17)安装于所述第二传动轴(15)；所述第二传动轴(15)设有与所述第一啮合齿(8)啮合的第二啮合齿(16)。

11.根据权利要求10所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，还包括：

驱动部件(11)，与所述第一传动轴(9)驱动连接。

12.根据权利要求10所述的润滑油承载能力测试装置，其特征在于，所述加载机构(12)用于向所述第二传动轴(15)施加轴向载荷。