[发明专利]一种凸轮-挺杆接触副润滑油膜测量仪及其使用方法

说明书

本发明属于高副接触流体润滑油膜的实验测量技术领域，特别涉及一种凸轮‑挺杆接触副润滑油膜测量仪及其使用方法。玻璃盘回转单元设置于实验台支架底部支撑板上，包括有玻璃盘，能够固定和调节透明玻璃盘，同时使其转动；传动单元，包括有与玻璃盘构成摩擦副的凸轮，凸轮设置于玻璃盘回转单元的斜下方，驱动电机带动凸轮轴转动，与玻璃盘进行相对于运动；摩擦力测量单元位于玻璃盘回转单元的下部，包括有测量摩擦力用的传感器，用以测量玻璃盘静态时并且凸轮动态时接触产生的摩擦力；加载单元用于对凸轮‑挺杆接触副加载，使加载过程更加柔和；其主体结构简单，设计构思巧妙，使用安全方便，测量结果准确，应用环境友好，市场前景广阔。

技术领域:

本发明属于高副接触流体润滑油膜的实验测量技术领域，特别涉及一种凸轮-挺杆接触副润滑油膜测量仪及其使用方法。

背景技术:

探索相对运动的机械零部件间的摩擦磨损机制是摩擦学领域研究的重点，就减小摩擦磨损人们做了一些研究，其中接触区润滑油膜及摩擦力的测量是极为重要的一部分。国内外学者围绕该问题开展了大量研究，以期在揭示摩擦磨损机制的基础上进行优化的摩擦学和润滑介质设计。然而，在零部件摩擦磨损过程中，接触副内的真实接触状态无法直接测量，这给揭示摩擦磨损机理带来了困难。另外，新型表面涂层和新型润滑材料的摩擦学性能也需要借助摩擦磨损数据进行定量表征。例如，不同运动状态和运动过程对处于混合润滑状态下表面粗糙度演化的影响，对处于边界润滑状态下表面吸附膜的影响，都需要定量测量。凸轮-挺杆机构是机械工程领域常用的机构之一，如发动机中的气门机构，由根据接触力学的分类，凸轮-挺杆接触为高副接触，并且凸轮-挺杆副中磨损非常严重。对于凸轮-挺杆接触副中的润滑状态有必要进一步的研究，但是之前实验台对于凸轮-挺杆接触副的加载有以下局限性：1)先前设计的点接触润滑油膜测量仪的只模拟轴承中滚子的滚动状态，对凸轮-挺杆接触副并不能模拟；2)对于点接触润滑油膜测量仪加载装置只能对球-盘接触进行加载，对凸轮-挺杆副加载比较困难。因此，本发明寻求设计一种凸轮-挺杆接触副润滑油膜测量仪及其使用方法来解决上述问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计一种凸轮-挺杆接触副润滑油膜测量仪及其使用方法，以玻璃盘作为挺杆来配合凸轮构成凸轮-挺杆接触副，并通过加载单元进行加载，能够准确有效的测量凸轮-挺杆接触副之间的摩擦力。

为了达到上述目的，本发明涉及的一种凸轮-挺杆接触副润滑油膜测量仪及其使用方法通过如下技术方案实现：

凸轮-挺杆接触副润滑油膜测量仪的主体结构如下，结构实验台支架作为支撑结构用以支撑各个部件，包括水平的底部支撑板和上部支撑板，底部支撑板和上部支撑板之间通过支撑柱连接；

玻璃盘回转单元，设置于实验台支架底部支撑板上，包括有玻璃盘，能够固定和调节透明玻璃盘，同时使其转动，其中在玻璃盘上下表面均用包括橡胶垫片在内的弹性元件作为缓冲装置；

传动单元，包括有与玻璃盘构成摩擦副的凸轮，凸轮设置于玻璃盘回转单元的斜下方，驱动电机带动凸轮轴转动，与玻璃盘进行相对于运动；

摩擦力测量单元位于玻璃盘回转单元的下部，包括有测量摩擦力用的传感器，用以测量玻璃盘静态时并且凸轮动态时接触产生的摩擦力；

加载单元用于对凸轮-挺杆接触副加载，使加载过程更加柔和；

显微干涉单元，位于玻璃盘回转单元的上方，用于测量和显示玻璃盘上的润滑油膜的厚度与形状；

玻璃盘回转单元包括有弹性元件、玻璃盘、外套筒、轴承、主轴、十字杆、端盖、钢垫、玻璃盘压套、螺钉；玻璃盘套在主轴上，玻璃盘的上下侧均套有钢垫，在玻璃盘与钢垫之间还设置有起缓冲作用的弹性元件，玻璃盘上侧的钢垫上部套有用以调平的玻璃盘压套，玻璃盘压套上均布有六个用以调平的螺钉，在下部的钢垫的下侧依次有端盖、轴承和十字杆套在主轴上，在十字杆的下侧依次设置有轴承和端盖；