[发明专利]低温大温变关节轴承测试平台及关节轴承的观测方法

说明书

本发明提供一种低温大温变关节轴承测试平台及关节轴承的观测方法。该低温大温变关节轴承测试平台包括：运动与载荷模拟系统；环境测量与控制系统；可编程逻辑控制器；上位机；以及测量与数据采集系统，包括转移膜在线观测装置，所述转移膜在线观测装置用于低温、大温变、真空、气氛环境下对所述关节轴承的内圈外表面进行在线观测，并与所述上位机连接，进行观测数据的分析与处理。实现低温、大温变、真空、气氛环境下关节轴承内圈外表面转移膜成分、形态、厚度等的在线观测，避免离线观测造成的样品污染、无法持续观测等问题，为研究特殊工况环境下关节轴承的自润滑机理及失效形式提供手段，提高关节轴承的使用性能。

技术领域

本发明涉及轴承试验设备技术领域，特别是涉及一种低温大温变关节轴承测试平台及关节轴承的观测方法。

背景技术

目前，日本NTN轴承有限公司的Shimizu T等利用由电动机、曲柄摇杆结构实现摆动的关节轴承摆动磨损试验机进行了相关的轴承磨损试验。英国皇家航空研究院的Lancaster J K等使用的关节轴承变载荷寿命试验机利用液压往复执行元件实现摆动，通过液压加载。Sliney H E等、Harold E等等人利用美国国家宇航局(NASA)的热感应式关节轴承试验机对衬垫材料的摩擦磨损性能进行了研究，该试验机使用电磁感应加热的方式可使试验轴承的温度达到340℃，并可在真空环境试验。其可同时通过液压施加轴向载荷，通过气动施加径向载荷径，利用液压往复结构实现摆动。但是，上述的关节轴承试验机均无法实现在100K～450K大温变范围，极限真空5×10-5Pa或19kPa-101kPa可控气氛的试验环境下进行轴承试验，并且实现低温、大温变、真空、气氛环境下关节轴承内圈外表面转移膜成分、形态、厚度的在线观测，制约关节轴承自润滑机理及失效形式的研究，影响关节轴承的可靠性。

发明内容

基于此，有必要针对目前关节轴承试验无法实现转移膜厚度测量的问题，提供一种实现关节轴承在不同环境下进行试验的低温大温变关节轴承测试平台及关节轴承的观测方法。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种低温大温变关节轴承测试平台，适用于在低温、大温变、真空、气氛环境下对关节轴承试验，所述低温大温变关节轴承测试平台包括：

运动与载荷模拟系统，所述运动与载荷模拟系统用于低温、大温变、真空、气氛环境下夹持所述关节轴承，并实现所述关节轴承运动加载；

环境测量与控制系统，与所述运动与载荷模拟系统配合，用于测量与控制所述关节轴承所处的低温、大温变、真空、气氛环境，使得所述关节轴承处于低温、大温变、真空、气氛环境下进行试验与测量；

可编程逻辑控制器，与所述运动与载荷模拟系统、环境测量与控制系统电连接，实现所述关节轴承试验中运动与载荷、环境温度与气氛环境的控制；

上位机，与所述可编程逻辑控制器电连接，使所述可编程逻辑控制器获取所述上位机的控制指令并执行，并将获取的数据信号传输给所述上位机；以及

测量与数据采集系统，包括转移膜在线观测装置，所述转移膜在线观测装置用于低温、大温变、真空、气氛环境下对所述关节轴承的内圈外表面进行在线观测，并与所述上位机连接，进行观测数据的分析与处理。

在其中一个实施例中，所述转移膜在线观测装置包括观测关节轴承、观测轴承夹装组件、观测环境组件以及观测组件，所述观测组件包括观测仪器移动台、安装于所述观测仪器移动台的扫描调焦位移平台以及安装于所述扫描调焦位移平台的观测仪器，进行在线观测时，所述观测仪器移动台与所述安装支座连接，所述扫描调焦位移平台带动所述观测仪器对所述观测关节轴承内圈外表面的特定微区进行观测或进行区域扫描成像。

在其中一个实施例中，所述扫描调焦位移平台包括用于实现X向运动的X向位移平台、用于实现Y向运动的Y向位移平台以及用于实现Z向运动的Z向调焦升降平台，所述Z向调焦升降平台设置于所述Y向位移平台，所述Y向位移平台设置于所述X向位移平台，所述观测仪器安装于所述Z向调焦升降平台。