[发明专利]微型滑块轴承润滑油膜测量仪及其滑块调节方法

说明书

技术领域

本发明属于低副接触流体润滑油膜的实验测量设备领域，尤其涉及微型滑块轴承平面倾角不变条件下流体润滑油膜厚度的测量仪。

背景技术

油膜润滑是工程中极其重要的一个技术研究领域，它利用润滑油在两摩擦固体表面之间形成分隔油膜，减少表面磨损。润滑油膜的实验研究主要是测量一对摩擦表面之间的油膜厚度和形状。油膜润滑中的两摩擦表面根据其接触力学特征分为高副接触(点接触，线接触)和低副接触(面接触)。对于点、线摩擦接触副，油膜的厚度及形状测量已经有多种有效方法，如光干涉方法，电容法等。面接触润滑副一般有两种形式，一种是轴颈和轴套配合的径向滑动轴承，另外一种是两平面接触的滑块轴承。常见的面接触润滑油膜厚度测量系统多集中于径向滑动轴承的油膜厚度测量，如光纤位移传感器方法和超声共振法，常用的方法还包括测量轴套或轴径位移的间接方法。另一方面，流体润滑油膜厚度的基础理论研究有相当多的部分是以平面接触的滑块轴承为数学模型进行的，其中两平面的倾角为基本参数之一，对应的基础实验研究要求测量系统可以将倾角固定为一不变量。由于平面间微小倾角在调节和运动过程中稳定性方面的技术难度，报导过的十分有限的滑块轴承油膜厚度测量系统都存在其局限性。图2是英国帝国理工学院使用的一台平面接触滑块轴承油膜厚度测量系统，其局限性在于(1)滑块倾角不能调节；(2)滑块浮动支承，倾角自适应形成，随速度变化；(3)在系统允许的工作条件下，滑块工作表面由于热变形变为一凸面，润滑性质发生变化。同样近十几年来发展起来的磁头-磁盘飞行高度测量系统如图3所示，它也不能通过改变磁头的几何外形而成为微型滑块轴承润滑油膜测量，其局限性与图2所示机构类似，即滑块倾角不能调节和滑块浮动支承，另外其量程也不满足滑块轴承润滑油膜厚度的测量。

发明内容

针对已有技术的不足，本发明提供一种微型滑块轴承润滑油膜测量仪。

本发明的另一个目的是提供一种微型滑块轴承润滑油膜测量仪滑块倾角的调节方法。

以下详细介绍本发明一种微型滑块轴承润滑油膜测量仪，包括一机架，用于支撑和固定各个部件；一微型滑块，用于与透明圆盘接触形成接触平面；一透明圆盘，用于与微型滑块接触形成接触平面；一微型滑块固定调整单元，用于固定和调节微型滑块与透明圆盘的接触倾角，其中滑块用柔性多自由度连接机构连接；滑块用一组调节装置来调节和固定微型滑块倾角；一透明圆盘回转单元，用于转动透明圆盘；一加载单端，用于将微型滑块和透明圆盘接触后的润滑工作表面施加载荷；一显微干涉测量单元，它设置于透明圆盘的下方用于测量和显示润滑油膜的厚度和形状。

优化地，上述透明圆盘回转单元由同步带轮带动透明圆盘转动；该透明圆盘顶面设置垫片，其底面设置胶垫，所述透明圆盘圆周设置用于调节透明圆盘倾角的调节螺母和与螺母配合的调节螺钉。

优化地，上述微型滑块固定调整单元设置用于固定微型滑块的调节盘，该微型滑块固定调整单元还设置用于安装调节装置的压板，所述调节装置是圆周均布在所述压板上的一组调节螺杆，该调节螺杆一端与压板的螺纹配合，另一端顶住调节盘；所述调节盘和压板之间用柔性多自由度连接机构连接。

优化地，所述柔性多自由度连接机构是由垂直交叉的两组铰轴制成的十字头。

优化地，所述调节盘底面设置安装座，该安装座内安装微型滑块，该微型滑块两端设置保护垫片，它们用螺钉固定在一起。

优化地，所述一组调节螺杆圆周均布的安装在压板上，该螺杆在压板上中心对称。

本发明还包括一种用于上述测量仪的微型滑块倾角的调节方法，按如下步骤进行，

1)滑块静态倾角的调节

将微型滑块在微小力作用下使微型滑块下平面与透明圆盘上平面接触，柔性多自由度连接机构使得微型滑块平面与圆盘平面自动实现平行面接触状态，经轻微扰动在透明圆盘下方的显微干涉测量单元中观察微型滑块下平面与透明圆盘上平面形成的光干涉条纹，条纹的多少代表了两表面间倾角的大小；旋转调节螺杆改变其与调节盘之间作用力的大小，从而改变系统的弹性变形量，可实现微型滑块下平面与透明圆盘上平面间倾角的随意调整与固定；使用调节螺杆固定调节盘，可以锁定两平面间倾角；用此方法将滑块静态倾角调节至要求角度并固定；

2)滑块动态倾角的调节

使透明圆盘以设定的角速度旋转，观测干涉条纹的变化，如条纹变化则说明圆盘转动过程中轴承系统产生跳动和旋摆，从而引起倾角变化，此时使圆盘停止转动，旋转不同的调节螺钉施加预紧力，改变局部系统刚度，使条纹数量恢复设定值，继续使圆盘转动并重复该调节过程，直至圆盘旋转过程中倾角维持不变。