本發(fā)明屬于低副接觸流體潤滑油膜的實(shí)驗(yàn)測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微型滑塊軸承潤滑油膜測量傾角調(diào)節(jié)裝置及其調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，油膜潤滑是一個(gè)極其重要的研究內(nèi)容。這種潤滑方式是借助于在兩摩擦表面之間形成分隔油膜，以減少表面磨損。潤滑油膜的實(shí)驗(yàn)研究主要針對(duì)于摩擦副之間的油膜厚度和形狀。根據(jù)接觸力學(xué)特征，油膜潤滑中的兩摩擦表面的接觸狀態(tài)可以分為高副接觸(點(diǎn)接觸，線接觸)和低副接觸(面接觸)。在高副接觸中，對(duì)油膜厚度及其形狀的測量方法已經(jīng)有很多，例如電容法，光干涉法等。在低副接觸中，摩擦副一般有兩種形式，一種是軸頸和軸套配合的徑向滑動(dòng)軸承，另外一種是兩平面接觸的滑塊軸承。其中，徑向滑動(dòng)軸承的油膜厚度測量在面接觸潤滑油膜厚度測量系統(tǒng)中最為常見，例如光纖位移傳感器法，超聲共振法等，另外還有測量軸套或軸徑位移的間接方法。此外，相當(dāng)多的基于流體潤滑油膜厚度的基礎(chǔ)理論是以平面接觸的滑塊軸承為數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的。兩平面間的傾角作為研究理論的基本參數(shù)之一，它所對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究要求在測試過程中傾角要作為一個(gè)不變量。

現(xiàn)有的平面滑塊軸承油膜厚度測量系統(tǒng)在平面間的微小傾角調(diào)節(jié)存在一定的局限性：(1)采用的柔性多自由度連接機(jī)構(gòu)為十字頭，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)下端滑塊自由度受到限制；(2)采用一組均布螺桿來手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)盤，過程繁瑣，可重復(fù)性差，且由于改變的是系統(tǒng)的彈性變形量，導(dǎo)致傾角易受彈性變形量跳動(dòng)的影響；(3)玻璃盤上下表面均采用橡膠墊并不能很好地平衡軸承系統(tǒng)的跳動(dòng)和擺動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種微型滑塊軸承潤滑油膜測量傾角調(diào)節(jié)裝置，可以很容易的測定微型滑塊工作面與透明光學(xué)玻璃盤之間的傾角，且傾角大小及方向的調(diào)節(jié)效率和精度均得到很大的提升。

本發(fā)明的另一目的是提供一種微型滑塊軸承潤滑油膜測量傾角調(diào)節(jié)方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，微型滑塊軸承潤滑油膜測量傾角調(diào)節(jié)裝置，包括雙層的機(jī)架以及設(shè)置在機(jī)架上的顯微干涉測量單元、玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元、微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元與加載單元，所述機(jī)架用于支撐和固定各個(gè)部件；所述玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元設(shè)置在機(jī)架上層表面，玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元包括軸承，軸承的內(nèi)外表面分別設(shè)置軸承內(nèi)套、軸承外套，軸承外套外凸肩處均布6塊壓電陶瓷致動(dòng)器用來對(duì)整個(gè)單元進(jìn)行偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，軸承內(nèi)套內(nèi)凸肩處放置碟簧，碟簧向上依次設(shè)置玻璃盤、和玻璃盤壓盤，玻璃盤壓盤位于玻璃盤上圓周面，玻璃盤上下邊緣均布碟簧；緊定螺釘設(shè)置在玻璃盤壓盤內(nèi)用于對(duì)玻璃盤進(jìn)行預(yù)固定和初步調(diào)平；同步帶輪通過軸承與玻璃盤連接從而帶動(dòng)玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)；所述顯微干涉測量單元設(shè)置在機(jī)架底層且位于玻璃盤的下方；所述微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元設(shè)置在玻璃盤上面，所述微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元包括滑塊座，滑塊座底部固定微型滑塊，微型滑塊底部與兩側(cè)均設(shè)置保護(hù)墊片，微型滑塊與保護(hù)墊片之間通過螺釘固定；滑塊座的上部設(shè)置有柔性多自由度連接機(jī)構(gòu)，柔性多自由度連接機(jī)構(gòu)上部與壓板下端連接；所述加載單元包括壓板，壓板的一端固定在壓板支座的軸承座上軸承連接，壓板的中部豎直設(shè)置有平衡機(jī)構(gòu)，平衡機(jī)構(gòu)下方設(shè)置有彈簧，彈簧位于壓板支座與壓板之間；所述壓板支座連接到機(jī)架上層表面并處于中軸線上。

進(jìn)一步的，所述軸承上端設(shè)置有軸承壓蓋。

進(jìn)一步的，所述玻璃盤和玻璃盤壓盤之間設(shè)置有墊片。

進(jìn)一步的，所述壓電陶瓷致動(dòng)器上下表面設(shè)置有致動(dòng)器墊片。

進(jìn)一步的，通過軸承外套外凸肩處6個(gè)固定螺栓，將軸承外套連接到機(jī)架上層表面并處于中軸線上。

進(jìn)一步的，所述柔性多自由度連接機(jī)構(gòu)為球軸承連接桿。

進(jìn)一步的，所述顯微干涉測量單元包括支架、精密平移臺(tái)、同軸光照明顯微鏡、顯微鏡套筒與ccd，所述支架上固定精密平移臺(tái)，精密平移臺(tái)上通過顯微鏡套筒固定同軸光照明顯微鏡，ccd設(shè)置在同軸光照明顯微鏡的下方，并使得同軸光照明顯微鏡正對(duì)微型滑塊與玻璃盤的接觸區(qū)；所述精密平移臺(tái)設(shè)置有三個(gè)且相互疊裝。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種微型滑塊軸承潤滑油膜測量傾角調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)方法，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，微型滑塊靜態(tài)傾角的調(diào)節(jié)

利用緊定螺釘對(duì)玻璃盤進(jìn)行調(diào)平，微型滑塊在微小作用力下使其下表面與玻璃盤上表面接觸，球軸承連接桿使微型滑塊和玻璃盤自動(dòng)實(shí)現(xiàn)平行面接觸狀態(tài)，通過球軸承連接桿上的螺釘來固定滑塊座所處位置，同時(shí)通過壓電陶瓷致動(dòng)器的逆壓電效應(yīng)對(duì)玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元進(jìn)行納米級(jí)的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，可以在位于玻璃盤下方的顯微干涉測量單元中觀察到兩平面所形成的干涉條紋，條紋數(shù)的多少反映了兩平面間傾角的大??；

步驟2，微型滑塊動(dòng)態(tài)傾角穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)

當(dāng)同步帶輪帶動(dòng)玻璃盤以預(yù)定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過在顯示器上顯示的接觸區(qū)光學(xué)圖像中是否出現(xiàn)干涉條紋來判定兩接觸表面是否完全平行，觀察接觸區(qū)條紋的變動(dòng)，若發(fā)生變化則說明軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生跳動(dòng)和擺動(dòng)，此時(shí)應(yīng)旋轉(zhuǎn)玻璃盤壓盤上的緊定螺釘來施加預(yù)緊力，提升軸承的旋轉(zhuǎn)精度，使接觸區(qū)條紋數(shù)在玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中保持穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到傾角的精確調(diào)節(jié)；

步驟3，實(shí)驗(yàn)過程中傾角的設(shè)定

當(dāng)兩表面完全平行后，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的在特定傾角條件下各壓電陶瓷致動(dòng)器所需的工作電壓來對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行快速設(shè)定，進(jìn)而使玻璃盤在壓電陶瓷致動(dòng)器作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因而快速得到所需要的接觸傾角；有時(shí)需要變動(dòng)傾角來改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，可以通過驅(qū)動(dòng)電源來重新設(shè)定壓電陶瓷致動(dòng)器的工作電壓，使得壓電陶瓷致動(dòng)器的位移量發(fā)生改變，因而傾角得以重新設(shè)定；

步驟4，

選取干涉條紋中靠近出口處的一點(diǎn)，記錄其在停機(jī)過程中的光強(qiáng)值并保存下來，經(jīng)過計(jì)算即可得到最小油膜厚度。

本發(fā)明的有益效果是：

1.柔性多自由度連接機(jī)構(gòu)為球軸承連接桿，與十字頭相比，可以使下端滑塊具有更多的自由度，使得滑塊座調(diào)節(jié)更具有靈活性，容易得到初始傾角。

2.透明圓盤上下表面采用碟簧作為彈性元件，與橡膠墊相比，變形量范圍更廣，能夠更好地平衡掉軸承系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的跳動(dòng)和擺動(dòng)，使得在動(dòng)態(tài)條件下傾角更為穩(wěn)定。

3.在本發(fā)明中采用預(yù)先固定滑塊位置，然后通過壓電陶瓷致動(dòng)器對(duì)整個(gè)回轉(zhuǎn)單元進(jìn)行偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傾角調(diào)節(jié)。且與以往固定透明圓盤位置，通過調(diào)節(jié)滑塊位置來實(shí)現(xiàn)傾角調(diào)節(jié)的方式相比，新方法具有更高的精度，且更加簡便。只要預(yù)先標(biāo)定好特定傾角下各個(gè)壓電陶瓷致動(dòng)器所需的電壓數(shù)值，可以直接通過施加特定電壓值來實(shí)現(xiàn)傾角的快速設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)傾角的快速調(diào)節(jié)，同時(shí)傾斜面兩側(cè)高度差調(diào)節(jié)精度為0.1微米。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例微型滑塊軸承潤滑油膜測量傾角調(diào)節(jié)裝置的立體圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例微型滑塊與玻璃盤接觸部分立體圖。

圖3是圖2的主剖視圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元的立體圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例微型滑塊傾角調(diào)節(jié)示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例調(diào)節(jié)得到的不同傾角的干涉圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例顯微干涉測量單元結(jié)構(gòu)圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例平衡機(jī)構(gòu)處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元，101.滑塊座，102.球軸承連接桿，103.微型滑塊，104.保護(hù)墊片，105.螺釘，2.玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元，201.玻璃盤，202.緊定螺釘，203.玻璃盤壓盤，204.墊片，205.碟簧，206.軸承外套，207.軸承，208.同步帶輪，209.軸承內(nèi)套，210.軸承壓蓋，211.壓電陶瓷致動(dòng)器，212.致動(dòng)器墊片，213.固定螺栓，3.顯微干涉測量單元，301.支架，302.精密平移臺(tái)，303.同軸光照明顯微鏡，304.顯微鏡套筒，305.ccd，4.加載單元，401.壓板，402.壓板支座，403.平衡機(jī)構(gòu)，404.軸承座，405.彈簧，5.機(jī)架；211-1至211-6分別為第一壓電陶瓷致動(dòng)器至第六壓電陶瓷致動(dòng)器；211-1’至211-6’為第一壓電陶瓷致動(dòng)器至第六壓電陶瓷致動(dòng)器各自的輸出位移增加時(shí)接觸區(qū)干涉條紋的變化。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

微型滑塊軸承潤滑油膜測量傾角調(diào)節(jié)裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括雙層的機(jī)架5以及設(shè)置在機(jī)架5上的顯微干涉測量單元3、玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2、微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元1與加載單元4。機(jī)架5用于支撐和固定各個(gè)部件。

玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2設(shè)置在機(jī)架5上層表面，玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2用于固定和調(diào)節(jié)光學(xué)透明的玻璃盤201同時(shí)使其轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2、3、5所示，在玻璃盤201上下表面均用彈性元件-碟簧205作為緩沖裝置；同時(shí)利用壓電陶瓷致動(dòng)器211的逆壓電效來對(duì)整個(gè)玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2進(jìn)行極小的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)。具體來說，玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2是由玻璃盤201、緊定螺釘202、玻璃盤壓盤203、墊片204、碟簧205、軸承外套206、軸承207、同步帶輪208、軸承內(nèi)套209、軸承壓蓋210、壓電陶瓷致動(dòng)器211和致動(dòng)器墊片212組成。其中，軸承207的內(nèi)外表面分別設(shè)置軸承內(nèi)套209、軸承外套206，軸承207上端設(shè)置有軸承壓蓋210；位于軸承外套206外凸肩處的6塊壓電陶瓷致動(dòng)器211被用來對(duì)整個(gè)單元進(jìn)行偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，進(jìn)而達(dá)到精確調(diào)節(jié)傾角的目的。軸承內(nèi)套209內(nèi)凸肩處放置碟簧205，隨后向上依次設(shè)置玻璃盤201、墊片204和玻璃盤壓盤203，玻璃盤壓盤203位于玻璃盤201上圓周面；緊定螺釘202設(shè)置在玻璃盤壓盤203內(nèi)對(duì)玻璃盤201進(jìn)行預(yù)固定和初步調(diào)平。同步帶輪208通過軸承207帶動(dòng)玻璃盤201轉(zhuǎn)動(dòng)，玻璃盤201上下邊緣通過均布碟簧205來抵消軸承系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的跳動(dòng)和擺動(dòng)。玻璃盤壓盤203配合緊定螺釘202來對(duì)玻璃盤201進(jìn)行調(diào)平。如圖6所示，軸承外套206與機(jī)架5之間的壓電陶瓷致動(dòng)器211上下表面設(shè)置有致動(dòng)器墊片212。壓電陶瓷致動(dòng)器211與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源連接。

顯微干涉測量單元3，如圖9所示，設(shè)置在機(jī)架5底層且位于玻璃盤201的下方，用于測量和顯示潤滑油膜的厚度與形狀。具體來說包括支架301、精密平移臺(tái)302、同軸光照明顯微鏡303、顯微鏡套筒304與ccd305，

微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元1通過球軸承連接桿102連接到加載單元4中的壓板401的正下方；加載單元4通過壓板支座402連接到機(jī)架5上層表面并處于中軸線上；玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2通過軸承外套206外凸肩處6個(gè)固定螺栓213連接到機(jī)架5上層表面并處于中軸線上，通過調(diào)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)403中彈簧的壓縮量，使得位于壓板401下方的微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元1上的微型滑塊103與玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2上的玻璃盤201處于輕微接觸狀態(tài)；顯微干涉測量單元3，包括精密平移臺(tái)302、同軸光照明顯微鏡303、顯微鏡套筒304、ccd305，顯微干涉測量單元3通過支架301安裝在機(jī)架5下層表面上，并使得同軸光照明顯微鏡303正對(duì)微型滑塊103與玻璃盤201的接觸區(qū)。具體的說，支架301上固定精密平移臺(tái)302，精密平移臺(tái)302上通過顯微鏡套筒304固定同軸光照明顯微鏡303，ccd305設(shè)置在同軸光照明顯微鏡303的下方。

顯微干涉測量單元3的工作過程是，激光通過同軸光照明顯微鏡303上端與鏡筒軸線垂直的入光口后經(jīng)45°半反半透鏡照射到垂直照射到接觸區(qū)，其反射光線在經(jīng)過同軸光照明顯微鏡303下端的45°反射鏡再次反射到接觸區(qū)，這兩束光發(fā)生干涉，干涉光被ccd305所采集并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過圖像采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就可以在顯示器上看到干涉條紋了。

通過三個(gè)疊裝的精密平移臺(tái)302來調(diào)節(jié)同軸光照明顯微鏡303最佳的觀察位置。入射光通過同軸光照明顯微鏡303物鏡照射到接觸區(qū)產(chǎn)生干涉條紋并被ccd305捕獲，經(jīng)相關(guān)處理即可在計(jì)算機(jī)中顯示油膜厚度和形狀。

微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元1，如圖2-4所示，設(shè)置在玻璃盤201上面，包括用于固定和調(diào)節(jié)微型滑塊103；微型滑塊103通過滑塊座101與柔性多自由度連接機(jī)構(gòu)連接；用柔性多自由度連接機(jī)構(gòu)初步調(diào)節(jié)和固定微型滑塊103的傾角；柔性多自由度連接機(jī)構(gòu)優(yōu)選球軸承連接桿102；具體來說，微型滑塊固定調(diào)節(jié)單元1包括滑塊座101，滑塊座101底部固定微型滑塊103，微型滑塊103底部與兩側(cè)均設(shè)置保護(hù)墊片104，微型滑塊103與保護(hù)墊片104之間通過螺釘105固定；滑塊座101的上部設(shè)置有球軸承連接桿102，球軸承連接桿102上部與壓板401下端連接。

加載單元4，用于對(duì)微型滑塊103與玻璃盤201接觸后的潤滑表面施加載荷。由壓板401，壓板支座402和平衡機(jī)構(gòu)403組成。用于接觸區(qū)載荷的施加，并通過平衡機(jī)構(gòu)403內(nèi)部彈簧的彈性力來抵消掉壓板的自重，實(shí)現(xiàn)載荷的精確加載。加載單元4包括壓板401，壓板401的一端固定在壓板支座402的軸承座404上軸承連接，壓板401的中部豎直設(shè)置有平衡機(jī)構(gòu)403，平衡機(jī)構(gòu)403下方設(shè)置有彈簧405，彈簧405位于壓板支座402與壓板401之間，詳見附圖10。

微型滑塊軸承潤滑油膜測量傾角調(diào)節(jié)方法，具體按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，微型滑塊靜態(tài)傾角的調(diào)節(jié)

微型滑塊103在微小作用力下使其下表面與玻璃盤201上表面接觸，球軸承連接桿102使微型滑塊103和玻璃盤201自動(dòng)實(shí)現(xiàn)平行面接觸狀態(tài)，通過球軸承連接桿102上的螺釘105來固定滑塊座101所處位置，同時(shí)通過壓電陶瓷致動(dòng)器211的逆壓電效應(yīng)對(duì)玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2進(jìn)行納米級(jí)的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，可以在位于玻璃盤201下方的顯微干涉測量單元3中觀察到兩平面所形成的干涉條紋，條紋數(shù)的多少反映了兩平面間傾角的大?。?/p>

步驟2，微型滑塊動(dòng)態(tài)傾角穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)

當(dāng)同步帶輪208帶動(dòng)玻璃盤201以預(yù)定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察接觸區(qū)條紋的變動(dòng)，若發(fā)生變化則說明軸承207在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生跳動(dòng)和擺動(dòng)，此時(shí)應(yīng)旋轉(zhuǎn)玻璃盤壓盤203上的緊定螺釘202來施加預(yù)緊力，提升軸承207的旋轉(zhuǎn)精度，使接觸區(qū)條紋數(shù)在玻璃盤201轉(zhuǎn)動(dòng)過程中保持穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到傾角的精確調(diào)節(jié)；

3)實(shí)驗(yàn)過程中傾角的設(shè)定

在實(shí)驗(yàn)過程中，有時(shí)需要變動(dòng)傾角來改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，以此來滿足研究需求，可以通過驅(qū)動(dòng)電源來重新設(shè)定壓電陶瓷致動(dòng)器211的工作電壓，使得壓電陶瓷致動(dòng)器211的位移量發(fā)生改變，因而傾角得以重新設(shè)定。

實(shí)施過程如下：

以緊定螺釘202來對(duì)玻璃盤201進(jìn)行預(yù)固定和初步調(diào)平。

調(diào)節(jié)壓板支座402，得到預(yù)先設(shè)定的微型滑塊103相對(duì)于玻璃盤201的回轉(zhuǎn)半徑r，并將壓板401旋轉(zhuǎn)到正常工作位置，通過平衡機(jī)構(gòu)403來平衡掉壓板的自重，使得微型滑塊103與玻璃盤201的接觸去內(nèi)載荷接近于0。隨后將砝碼直接放置在位于接觸區(qū)正上方的壓板401上，實(shí)現(xiàn)載荷的定量加載。

接下來調(diào)節(jié)壓電陶瓷致動(dòng)器211的控制電壓。根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的在特定傾角下特定位置處壓電陶瓷致動(dòng)器211所需的工作電壓值，來快速設(shè)置壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源(如圖5)，從而得到預(yù)定的傾角。

當(dāng)同步帶輪208帶動(dòng)玻璃盤201以預(yù)定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察接觸區(qū)條紋的變動(dòng)，若發(fā)生變化則說明軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生跳動(dòng)和擺動(dòng)，此時(shí)應(yīng)旋轉(zhuǎn)玻璃盤壓盤203上的緊定螺釘202來施加預(yù)緊力，提升軸承的旋轉(zhuǎn)精度，使接觸區(qū)條紋數(shù)在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中保持穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到傾角的精確調(diào)節(jié)。

在預(yù)定速度運(yùn)行一段時(shí)間后，停止玻璃盤201轉(zhuǎn)動(dòng)，記錄光強(qiáng)變化，通過計(jì)算機(jī)處理后即可得到最小油膜厚度。

具體玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的過程，如圖6所示：

固定螺栓213簡化為剛性螺栓和一彈性體，并假設(shè)該彈性體的彈性系數(shù)為k1，壓電陶瓷致動(dòng)器211由于本身為位移發(fā)生器，故也可認(rèn)為其為剛體，再設(shè)致動(dòng)器墊片212的彈性系數(shù)為k2，兩對(duì)稱布置的壓電陶瓷致動(dòng)器①和②之間的距離為b，機(jī)架5為剛體。當(dāng)給壓電陶瓷致動(dòng)器①和②施加不同工作電壓u1和u2時(shí)，壓電陶瓷致動(dòng)器①和②將產(chǎn)生不同的位移量y1和y2(令y1<y2)，位移差為y＝y(tǒng)2-y1。由于兩級(jí)彈性體k1、k2串聯(lián)，當(dāng)k2遠(yuǎn)小于k1時(shí)，便可以將位移差y縮小為y′后傳遞到玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，傾角的正弦值即為y′/b。相關(guān)推導(dǎo)如下：

當(dāng)致動(dòng)器未通電時(shí)，由受力平衡可得：

k1x1＝k2x2(1)

其中，x1和x2為初始平衡狀態(tài)時(shí)固定螺栓213和致動(dòng)器墊片212各自的形變量；

當(dāng)壓電陶瓷致動(dòng)器①和②施加不同工作電壓u1和u2時(shí)，壓電陶瓷致動(dòng)器①和②將產(chǎn)生不同的位移量y1和y2(令y1<y2)，令位移差為y＝y(tǒng)2-y1，根據(jù)受力平衡可得：

k1(x1+y')＝k2(x2+y-y')(2)

經(jīng)整理，得：

其中，y′是玻璃盤回轉(zhuǎn)調(diào)整單元2的偏轉(zhuǎn)量。

例如螺栓采用碳鋼，致動(dòng)器墊片212采用尼龍，這兩者的彈性模量比值將近200，因而y′和y相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)。在本設(shè)計(jì)中，所采用的致動(dòng)器的標(biāo)稱位移僅為2.4±10％微米，因而能實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的調(diào)節(jié)。

圖7、8聯(lián)合給出了滑塊與玻璃盤之間傾角調(diào)節(jié)的示意圖，如圖7所示：當(dāng)同步帶輪驅(qū)動(dòng)玻璃盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編號(hào)為211-1至211-6的壓電陶瓷致動(dòng)器在壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的控制下輸出位移產(chǎn)生變化，使得微型滑塊103與玻璃盤201之間的傾角發(fā)生變化，接觸區(qū)的光干涉條紋也隨之發(fā)生變化。圖8所示的是當(dāng)211-1至211-6的壓電陶瓷致動(dòng)器各自的輸出位移增加時(shí)接觸區(qū)干涉條紋的變化，例如：當(dāng)2號(hào)致動(dòng)器輸出位移增加時(shí)條紋變疏，當(dāng)5號(hào)致動(dòng)器輸出位移增加時(shí)條紋變密，當(dāng)1、3、4、6號(hào)致動(dòng)器輸出位移增加時(shí)條紋會(huì)發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)。

本發(fā)明首先利用緊定螺釘202對(duì)玻璃盤201進(jìn)行調(diào)平，然后將微型滑塊103與玻璃盤201接觸，并在接觸區(qū)添加一些潤滑劑。隨后同步帶輪208帶動(dòng)玻璃盤201旋轉(zhuǎn)，通過在顯示器上顯示的接觸區(qū)光學(xué)圖像中是否出現(xiàn)干涉條紋來判定兩接觸表面是否完全平行。當(dāng)兩表面完全平行后，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的在特定傾角條件下各壓電陶瓷致動(dòng)器211所需的工作電壓來對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行快速設(shè)定，進(jìn)而使玻璃盤201在壓電陶瓷致動(dòng)器211作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因而快速得到所需要的接觸傾角。其后，選取干涉條紋中靠近出口處的一點(diǎn)，記錄其在停機(jī)過程中的光強(qiáng)值并保存下來，經(jīng)過現(xiàn)有的算法的處理即可得到最小油膜厚度。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用相關(guān)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。