專利名稱：高壓微間隙潤滑試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種i^M幾，尤其是一種在高壓、高剪切率工況斜牛下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時測量微間隙中潤 滑膜厚度、,力、aS的高壓微間隙淵滑i^M幾。
背景技術(shù)：
s、超精密t;iM等領(lǐng)域中，許多關(guān)鍵部件的運(yùn)動精度和帝隨精度需要超ij亞m^甚至
納米識，將隨高負(fù)荷點(diǎn)、線撤蟲;對應(yīng)的纖畐,翻每翻1-100 nm納米敏，壓力翻3 GPa， 剪切率超U 108-107s。微間隙中的潤滑材糊亍為及其失'辦見律已^Tf^宏觀潤滑理論；繊切率 會導(dǎo)致潤滑材料^^臓；高壓力會導(dǎo)致潤滑JM^。鵬行為都會引織擦副潤滑總，嚴(yán)重 W1絵導(dǎo)S^系繊瘓。因此，粒高壓微間微萄^^統(tǒng)，對高壓、繊切率、微間隙淵滑 餅下材料的行為規(guī)律、鵬鵬、失辦幾制鵬制方細(xì)亍探索，對保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性 和經(jīng)濟(jì)性是非常有意義的。
現(xiàn)^#才料的潤滑行為進(jìn)行研究的 ^^±魏:潤賺t ffi測系統(tǒng)，潤滑劑性冑濫測系統(tǒng)， 表面潤滑系統(tǒng)。潤^#14^測系^^面專利號為200410018436公開了一種軸向機(jī)泵配流副潤 激爭性的測i^g， fflil艦動力實(shí)施加載，用潤滑臓賦平臺來^^研究不同工況TS5瀬U盼潤 #1#性，實(shí)時監(jiān)測、3^并對測 [^分析、，，實(shí)測萄^1 ^統(tǒng)中 ^潤滑^￥度的反饋 控制。專利號為89217503公開了一種智能潤滑 裝置，用^T油、稀油潤滑系統(tǒng)的娜章監(jiān)豐財口 控制、+臓的禾11^§制。辨'J號為97219302公開了一樸潤滑油 ^器，適合礦山、冶金、發(fā)電 等大型+臘設(shè)備的潤滑鵬；專利號為200610019934公開了一種監(jiān)測JB^/1^桿1^行狀況的方 法，艦微廳鵬鵬桿腿行狀況，艦繊處理決定題需要維修。潤滑劑性倉濫測系統(tǒng) 方面鍋U號為200620088031.8公開了一種，:QS機(jī)全自動控制的^i磨損潤滑齊iM^機(jī)，能 實(shí)時地觀測到潤滑劑摩擦磨損性能試驗(yàn)結(jié)果，并可對多次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較研究；專利號為 94224975.5公開了一種四球式潤滑齊lji^^機(jī)，可以測定潤滑劑的抗磨、減摩、^^性能和iitf幾 鵬切安定性的i^^機(jī)，與智能化儀表耳細(xì)，會彌足潤滑齊哆種性能的評定，專利號為CN03227041. 0 公開了一種^ffi千斤頂式潤滑磨損i^^機(jī)，，Mli力，測量潤滑磨損精確度高，工作穩(wěn)定；表 面潤滑系f^面鍋IJ號為96191699公 1^種具有働萄mi[感度的旋轉(zhuǎn)sUBfl機(jī)，對潤滑失效受 至隨損的割牛雄加金岡U石式碳涂層纟綱萄滑性能專利號為200520012678公J(^種萬向節(jié)潤滑機(jī)構(gòu)，用于萬向節(jié)中，該機(jī)構(gòu)具^ :的儲油量注油方便，且制頓向節(jié)具徹高的可靠性^t寺點(diǎn)。 ±^，墳獻(xiàn)中公開的潤滑^^機(jī)構(gòu)，雖然都對潤滑劑的 磨損性能以及潤^#^4^行實(shí)時 監(jiān)測并M時反饋控制，^iiil表面艦增強(qiáng)潤滑性能，但跡石欣的潤滑行為都是"l^規(guī)餅
下的潤m^tt^t磨損性能的監(jiān)測禾晰究，而在一些苛刻割牛下材料的潤滑承載能力、流變,性 等尚^a行研究。

發(fā)明內(nèi)容
獄問題本發(fā)明的目的是根據(jù)已有技術(shù)中雜的問題，掛共一種高壓微間微'司mi^^機(jī)，以 豐熟a在苛刻斜牛下，材豐被高壓微間職萄滑斜牛下的承載能力和流變脅性。
技術(shù)方案本發(fā)明的高壓微間歐潤滑i^M幾，它由娥臺，固定在雄臺上的升降工作臺，安
驗(yàn)升降工作臺上的inM^統(tǒng)，與^M^統(tǒng)相連的加縣鄉(xiāng)n^^綴賊，豐;iM^統(tǒng)內(nèi)設(shè)有陶瓷
球、膜翮iJi^辦卩^^測縣統(tǒng)。
戶脫的娥臺由鵬、^fff和^t平臺iiS而成;戶脫的W^統(tǒng)包括油箱系辦牲軸系統(tǒng)，
油箱系統(tǒng)由固定在升降工作臺上的油箱和與期目配合的油箱蓋兩部併U龍，油箱蓋設(shè)在油箱上；主
軸系統(tǒng)由伺月艮電機(jī)、職由器、主軸、陶瓷軸套、擋板和殼體鄉(xiāng)賊，糊艮電tl!6立在雄平臺上，聯(lián) 軸翻每伺服電機(jī)輸出軸與主軸相聯(lián)接，陶瓷軸^S主軸上，擋 314累釘固定在主 面上，殼
體ffl3i^釘固定在雄平臺和油箱蓋之間；戶艦的油箱蓋與油箱之間注有平面密封膠；戶腿的殼體 內(nèi)設(shè)有固定主軸的軸承、執(zhí)、端蓋；戶腿的加縣統(tǒng)由電動位移臺、力口繊、壓電式傳離、錐
形頭^^和，軸固定殼體S^，錐形頭，的錐面上設(shè)WM住陶瓷球的陶瓷軸承，力n^feffl螺釘
固定在電動位移臺上，雄軸固定殼 ^錐形頭雄的輸出軸上，并固定在娥平臺上；戶脫的
^i縣統(tǒng)由外殼、高精度電渦流位斷專ii^和鵬陶瓷軸套下半部錄面的感應(yīng)介質(zhì)銅會賊，
外殼包住高精度電渦流位斷?？崳潭ㄔ阱F形頭雄上；戶脫的麟力測量系統(tǒng)是由糊艮電機(jī)、 扭矩傳離、軟軸、粘結(jié)在陶^±的陶瓷軸及固定陶瓷軸的精密販咱調(diào)心辦由^^賊，伺月艮電 m^據(jù)巨傳S^固室在^^平臺上，軟軸與固定牽陶瓷球上的陶瓷軸相聯(lián)，以傳遞陶瓷球的鄉(xiāng)巨； 戶腿的S^統(tǒng)由熱電偶ag計、智能^S^儀、雙向可^^和加熱片組成，熱電偶mit^在油 箱^h，智能ttffi儀和雙向可離設(shè)在^t平臺上，加熱片設(shè)在油箱底部。
有益5媒本發(fā)明的高壓微間隙溯m^機(jī)，是一種在(h3 GPa高壓和108-10Vs繊切率工 況斜牛下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時測量1-湖nm微間隙中潤滑^j 度、離力、鵬的i^^機(jī)。MS制陶瓷 球與S^軸上的陶體間最大擲贓力、界面間隙、剪切率，倉嫩if^潤滑材茅袖高壓微間隙下 的承載能力、流變囀性等，為高壓微間隙下潤滑1，的 1實(shí) ^，為優(yōu)化苛亥軒趟下盼潤滑腿及材料選擇亂共解決方案。


附圖是本發(fā)明的高壓微間卩貨潤滑^iMn^構(gòu)圖。
圖中糊艮電機(jī)一1， ffl^E傳繊一2，雄平臺一3，軟軸一4，油管一5，陶辦一6，錐形頭 雄一7，雄軸固定殼體一8，壓fe^?？嵰?，力口,一10，電動位移臺一11，支架一12，外 殼一13，高精度電渦流位樹專感器一14，底座一15，升降工作臺一16，加熱片一17，擋板一18，油 箱一19，螺釘一20，陶體一21，油箱蓋一22，主軸一23，熱制 §計一24，殼體一25，糊器 —26，智能^$儀一27，伺月艮電機(jī)一28,雙向可控硅一29。
具體實(shí)航式
附圖麻，高壓微間職萄^ 機(jī)，由雄臺、升降工作臺16、禾;u^統(tǒng)、加縣統(tǒng)、膜厚 湖糧系統(tǒng)、離力測量系辦口 ^雜賊。支撐臺由鵬15、 ^f平臺3、支持平臺12和其間 的^MiS而成；升降工作臺16由連ff^接架構(gòu)成，鉸接處設(shè)有控制升降的調(diào)節(jié)桿，升降工作
臺16設(shè)^ffi 15上;mM^統(tǒng)內(nèi)設(shè)有材料為si凡的陶辦6，豐;i^統(tǒng)包掛油箱系辦n主軸系統(tǒng)，
油箱系統(tǒng)由油箱19和油箱蓋22兩部^H賊，油箱19固定在升降工作臺16上，油箱蓋22蓋在油 箱19上，其間注有平面密封膠，以保證油箱蓋22與油箱19之間產(chǎn)生微小運(yùn)動時的^f密封；主 軸系統(tǒng)是由伺服電機(jī)28、卿器26、主軸23和材料為SiC的陶瓷軸套21以及軸承、 #、端蓋 和殼體25鄉(xiāng)賊，糊艮電機(jī)28豎立在^f平臺3上，職由器26榭司月艮電機(jī)28輸出軸與主軸23聯(lián) ^來，主軸23呈T形，其頭部伸入油箱19內(nèi)，SiC陶瓷套21設(shè)在主軸23頭部的外&l:，主軸 23的端面薪防止SiC陶體21脫落的擋板18,擋板18由螺釘20固定。SiC陶瓷套21的下半 部錄面貌一層銅，殼體25ffla^釘固定在雄平臺3和油箱蓋22上表面之間；加縣統(tǒng)是由 電動位移臺ll、力口繊IO、壓喊傳繊9、錐形頭魏7和雄軸固定殼體8鄉(xiāng)滅，螺釘將加 ,10固定在電動位移臺11上，Si凡陶辦6由安驗(yàn)錐形頭雄7錐^Lb斜對的兩陶瓷車喊 ，，兩陶瓷軸承，力的匯集點(diǎn)與Si3N4陶瓷球6的中心點(diǎn)重合。，軸固定殼體8^S錐形頭 雄7的輸出軸上，并固定在^ll平臺12上；^j^則量系統(tǒng)是由外殼13、高精度電渦流位斷專感 器14和鍍在SiC陶瓷套21下表面的感應(yīng)介質(zhì)銅會滅，外殼13包住高精度電渦流位##感器14， 并固定在錐形頭雄7上，主要為了防止油箱中潤滑油液的旋^ig動對高精度電渦流位斷專繊 14產(chǎn)生撓動而影響澳糧的精度；^t力領(lǐng)糧系統(tǒng)是由伺月艮電機(jī)l、扭矩傳繊2、軟軸4、粘結(jié)在 Si3N4陶瓷球6上的陶瓷艦固定陶瓷軸的tt^精密順,調(diào)心辦由^l鵬，伺月艮電機(jī)1和鄉(xiāng)巨傳感器2固定在雄平臺3上，軟軸4與粘結(jié)在Si凡陶瓷球6上的陶 相聯(lián)，以{鎖Si凡陶辦6 的艦，雙列自調(diào)心軸承用以固定陶瓷軸，并且在因陶辦6和陶體21間潤滑膜的產(chǎn)生而弓跑 的陶瓷球6徑向運(yùn)動時，允許粘敬陶瓷球6上的陶瓷軸有微小偏移，并能自動調(diào)心；SS^鄉(xiāng)U 是由熱電偶皿計24、智能化^5儀27、雙向可控硅29和加熱片17組成，熱電fW^計24粘結(jié) 在油箱蓋22上，智能 ^儀27和雙向可離29安驗(yàn)雄平臺3上，力口熱片17放在油箱19 底部。
在實(shí)驗(yàn)中，油箱19中的潤滑油Mil注鄉(xiāng)油管5經(jīng)由可正反線ftA^出，升降工作臺 16M調(diào)節(jié)高度實(shí)現(xiàn)油箱19的上升下降，超蛀入部分潤滑油液和清洗油箱的目的。主軸系統(tǒng)的 伺月艮電機(jī)28 313i^器26將動力直樹t^合主軸23， SiC陶瓷套21隨主軸23作高^J定轉(zhuǎn)，當(dāng)力口 縣統(tǒng)的電動位移臺11作;S^t動時，依7^fflMto,10、壓喊傳離9、錐形頭魏7輸出 軸，進(jìn)而對SisN4陶瓷球6施働叻，予勛叻的施加大小313tffi電式傳繊9測出；此時，Si凡陶 瓷球6和SiC陶瓷盤21浸沒在油箱19潤滑油液中，Si凡陶，6在預(yù)J[]力作用下與SiC陶^$ 21撤蟲，SiC陶瓷套21的高速旋轉(zhuǎn)使?jié)櫥鸵涸赟i^陶瓷球6-SiC陶^$ 21間形成可承受高壓 和,切率的微間微萄滑膜，并使Si凡陶，6產(chǎn)生相對位移，期目對位移大小Mil可在潤滑油 液中工作的高精度電渦流位樹專離14測定，它對SiC陶瓷套21下表面的銅介M^生電渦^T她 而^W^的觀糧；財卜，潤滑膜的出現(xiàn)使SiaN4陶辦6和SiC陶體21間產(chǎn)生滾動離力，滾 動離力是間giait測量Si3fi陶辦6鵬實(shí)現(xiàn)的，Si凡陶辦6與SiC陶瓷套21作相向旋瓶 動，Si3N4陶辦6旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的鄉(xiāng)B13l^:軸4傳避(J^E傳感器2上，得到Si3N4陶辦6的艦 值，進(jìn)MS論求出Si3N4陶瓷球6與SiC陶體21間的滾動^^; i ^e^統(tǒng)則是M^對agiS行 實(shí)雌制，Mil熱電偶鵬計24感應(yīng)^g變化輸出信號腿j織到智能4t^S儀27，對偏離的電 壓信號M31PID調(diào)節(jié)，ag低于或高于設(shè)定值，雙向可,29零角跋導(dǎo)通，驅(qū)動控制元件加熱片 17進(jìn)行反饋維使實(shí)驗(yàn)在設(shè)定mST進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.高壓微間隙潤滑試驗(yàn)機(jī)，其特征在于它由支撐臺，固定在支撐臺上的升降工作臺(16)，安裝在升降工作臺(16)上的機(jī)械系統(tǒng)，與機(jī)械系統(tǒng)相連的加載系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)組成，機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有陶瓷球(6)、膜厚測量系統(tǒng)和摩擦力測量系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求i戶;M的高壓微間隙溯滑^^機(jī)，期寺征在于戶皿的機(jī)tt^統(tǒng)包括油箱系 統(tǒng)和主軸系統(tǒng)，油箱系統(tǒng)由固定在升降工作臺(16)上的油箱(19)和與期鵬己合的油箱蓋(22) 兩部併賊，油箱蓋(22)設(shè)在油箱(19)上；主軸系統(tǒng)由糊艮電機(jī)(28)、職由器(26)、主軸(23) 和陶瓷軸套(21)和殼體(25)纟腿，伺服電機(jī)(28)豎立在雜平臺(3)上，職由器(26)將 糊艮電機(jī)(28)輸出軸與主軸(23)相聯(lián)接，陶體(21)雜主軸(23)上，殼體(25) i!3it累 釘固定在^t平臺(3)和油箱蓋(22)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2戶腿的高壓微間歐潤m^^機(jī)，期寺征在于戶，的油箱蓋(22)與油箱 (19)之間注有平面密封膠。
4. 根據(jù)權(quán)利要求i戶服的高壓微間隞潤撒^M幾，，征在于戶;M的加,統(tǒng)由電動位移臺(11)、力口繊(10)、壓電式傳繊(9)、錐形頭述(7)和雄軸固定殼體(8)艦，錐形 頭，(7)的錐面上設(shè)W^住陶，(6)的陶瓷軸承，力口, (10)用螺釘固定在電動位移臺(11) 上，^ft固定殼體(8) SS娜頭雄(7)的輸出軸上，并固定在雜平臺(12)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的高壓微間隙淵激^^機(jī)，賺征在于戶腿的膜翻糧系統(tǒng)由夕卜殼 (13)、高精度電渦流位斷專自(14)和鍍在陶體(21)下半部^^面的感應(yīng)介質(zhì)銅纟賊，外殼(13)包住高精度電渦流位斷專繊(14)，固定在錐形頭雄(7)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求i戶;M的高壓微間職萄m^^機(jī)，，征在于戶腿的自力測量系統(tǒng)是由糊艮電機(jī)(1)、 fiM?？?2)、軟軸(4)、固定在陶瓷球(6)上的陶瓷軸及棘陶瓷軸的精密 雙列自調(diào)心辦由彰贓，糊艮電機(jī)(1)和fi^g傳離(2)固定在^t平臺(3)上，軟軸(4)與 陶瓷軸繊，以糊陶辦(6)的艦。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l戶脫的高壓微間歐潤m^機(jī)，^!E在于0M盼^fi^統(tǒng)由熱電^M 度計(24)、智能tt^^儀(27)、雙向可撫(29)和加熱片(17)纟賊，熱電偶離計(24)設(shè) 在油箱蓋(22)上，智能f^S儀(27)和雙向可離(29)設(shè)在^f平臺(3)上，加熱片(17) 設(shè)在油箱(19)底部。
全文摘要
一種高壓微間隙潤滑試驗(yàn)機(jī)，適用于高壓、高剪切率工況條件下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時測量微間隙中潤滑膜厚度、摩擦力、溫度的潤滑試驗(yàn)系統(tǒng)。它由支撐臺，固定在支撐臺上的升降工作臺，安裝在升降工作臺上的機(jī)械系統(tǒng)，與機(jī)械系統(tǒng)相連的加載系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)組成，機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有陶瓷球、膜厚測量系統(tǒng)和摩擦力測量系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)包括油箱系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)。通過控制機(jī)械系統(tǒng)中陶瓷球與套在主軸上的陶瓷套間最大接觸壓力、界面間隙、剪切率，能夠評價材料在高壓微間隙潤滑條件下的承載能力、流變特性等，為高壓微間隙下潤滑模型的建立提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為優(yōu)化苛刻環(huán)境下的潤滑抗磨材料選擇提供解決方案。
文檔編號G01N33/26GK101290209SQ200810123328
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者張德坤, 王大剛, 葛世榮 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)