垂直速度方向光弹流点接触试验台

1.本发明涉及试验台技术领域，具体是垂直速度方向光弹流点接触试验台。


背景技术：

2.弹性流体动压润滑技术是摩擦学领域的一个重要分支，简称弹流润滑，其润滑油膜是依靠摩擦表面的相对运动所产生的动压效应或挤压效应而形成的流体润滑膜，膜厚大部分处于0.1-1um之间，摩擦系数处于0.01-0.1之间。目前对于弹流润滑的观测可以借助光干涉方法，是测量润滑油膜厚度最有效的方法之一，光的干涉是若干个光波(成员波)相遇时产生的光强分布不等于由各个成员波单独造成的光强分布之和，而出现明暗相间的现象，因此可以借助干涉图像光强和色彩反映出接触区内部油膜厚度的形状和分布。
3.弹流润滑研究的对象是高接触应力的零件，如齿轮的齿面、滚动轴承的滚动体和滚道、凸轮等，其润滑膜中的压力常高达1gpa。其中对于中间交错轴的蜗轮蜗杆机构来说，接触点的两表面运动方向是垂直的，且为点接触。普通的单向速度点接触实验台已经无法满足实验的需要。而光干涉法是测量润滑油膜厚度最有效的方法之一，干涉图像光强和色彩反映出接触区内部油膜厚度的形状和分布。
4.因此，针对上述问题提出垂直速度方向光弹流点接触试验台。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种垂直速度方向光弹流点接触试验台，通过该试验台与信号发生器和计算机数据采集处理系统配合完成垂直速度方向点接触光弹流试验。
6.为了实现上述目的本发明涉及的垂直速度方向光弹流点接触试验台，包括信号发生器、试验台体和计算机数据采集处理系统；
7.所述试验台主体包括试验台底板、玻璃盘、钢球、球盒、主轴、主轴轴承座、轴承、主轴底板、连杆、伺服电机、电机底座联轴器、加载装置、信息采集装置；
8.所述信号发生器用于产生指定频率的连续的信号，且信号通过功率放大器放大，然后将其输入相应步进电机；所述步进电机会通过联轴器使光盘和钢球绕轴转动，通过使钢球的转动方向与光盘的转动方向垂直来模拟蜗轮蜗杆的运动；
9.所述加载装置由计算机控制加载载荷，通过杠杆原理将载荷传递到玻璃盘上，使得玻璃盘与钢球点接触并加载；接触点的正上方通过显微镜支架可安装显微镜和相机，用于观察实验过程中油膜的变化。
10.优选的，所述垂直速度方向光弹流润滑试验台的设计步骤为：
11.s1、明确设计要求，将设计方案确定；
12.s2、加载方式和钢球轴向往复运动的实现方案；
13.s3、联轴器、轴承、弹簧等标准件的选择；
14.s4、实验台体非标准件的设计。
15.优选的，所述伺服电机通过plc控制器，使其玻璃盘和钢球做匀速运动，变速运动等，还可以使其载荷发生周期性变化。
16.优选的，所述计算机数据采集处理系统包括显微镜和相机，用于采集实验过程中接触区的油膜光干涉图。
17.本发明的有益之处在于：
18.1、此试验台主要有三个伺服电机，伺服电机通过联轴器控制钢球选装，伺服电机控制玻璃盘旋转，伺服电机通过压力弹簧和支撑装置给钢球施加载荷，从而使钢球与玻璃盘实现垂直速度方向的转动，模拟蜗轮蜗杆内部接触区的润滑情况，同时还可以通过调整电机座的位置来移动钢球，实现钢球与玻璃盘不同速度夹角；
19.2、此光弹流润滑试验操作方便简洁，运行安全平稳，结构合理，实验精度高，测量准确，使用寿命长，应用环境友好。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
21.图1为本发明的主体结构原理主视图；
22.图2为本发明的主体结构原理左视图；
23.图3为本发明的主体结构原理俯视图；
24.图4为本发明的主体结构原理三维图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例一
27.一种垂直速度方向光弹流点接触试验台，包括：试验台底座1、玻璃盘旋转轴的轴筒壳2、玻璃盘3、螺纹压板4、固定玻璃盘的m4螺钉5、摄像机架6、固定电机的m6螺钉7、可以沿着钢球旋转轴方向移动的电机座8、可以沿着垂直于钢球旋转轴方向移动的电机座9、用来固定电机座的m6螺钉10、外筒体11、压力弹簧12、联轴器13、提供载荷的伺服电机14、电机固定板15、轴承16、带动玻璃盘转动的旋转轴17、能够绕着轴承16转动的加载底座18、筒芯19、电机支撑板20、带动玻璃盘转动的伺服电机21、轴承座22、与钢球直接接触并给旋转钢球提供压力的支撑装置23、钢球24、钢球连杆25、固定两电机座的m6螺钉26、联轴器27、使钢球旋转的电机28；
28.电机14控制盘转动，电机26控制钢球转动，电机20通过压力弹簧控制筒芯18的上下移动，从而通过杠杆作用使加载底座18绕着轴承16转动，从而使支撑装置23顶住钢球24，使钢球与玻璃盘2发生接触，支撑装置23可以在加载底座上移动，通过移动电机座8和电机
座9来改变钢球与玻璃盘的接触位置，来改变钢球转动方向与玻璃盘的转动方向的夹角。通过在摄像机架6上安装显微镜和相机，用来记录实验过程中接触区的油膜图像，相机收集实验过程中的图像并存入计算机。
29.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。


技术特征：
1.垂直速度方向光弹流润滑试验台，其特征在于：包括信号发生器、试验台体和计算机数据采集处理系统；所述试验台主体包括试验台底板、玻璃盘、钢球、球盒、主轴、主轴轴承座、轴承、主轴底板、连杆、伺服电机、电机底座联轴器、加载装置、信息采集装置；所述信号发生器用于产生指定频率的连续的信号，且信号通过功率放大器放大，然后将其输入相应步进电机；所述步进电机会通过联轴器使光盘和钢球绕轴转动，通过使钢球的转动方向与光盘的转动方向垂直来模拟蜗轮蜗杆的运动；所述加载装置由计算机控制加载载荷，通过杠杆原理将载荷传递到玻璃盘上，使得玻璃盘与钢球点接触并加载；接触点的正上方通过显微镜支架可安装显微镜和相机，用于观察实验过程中油膜的变化。2.根据权利要求1所述的垂直速度方向光弹流点接触试验台，其特征在于：所述垂直速度方向光弹流润滑试验台的设计步骤为：s1、明确设计要求，将设计方案确定；s2、加载方式和钢球轴向往复运动的实现方案；s3、联轴器、轴承、弹簧等标准件的选择；s4、实验台体非标准件的设计。3.根据权利要求1所述的垂直速度方向光弹流点接触试验台，其特征在于：所述伺服电机通过plc控制器，使其玻璃盘和钢球做匀速运动，变速运动等，还可以使其载荷发生周期性变化。4.根据权利要求1所述的垂直速度方向光弹流点接触试验台，其特征在于：所述计算机数据采集处理系统包括显微镜和相机，用于采集实验过程中接触区的油膜光干涉图。

技术总结
本发明属于试验台技术领域，具体地说是垂直速度方向光弹流润滑试验台，此试验台主要有三个伺服电机，伺服电机通过联轴器控制钢球选装，伺服电机2控制玻璃盘旋转，伺服电机3通过压力弹簧和支撑装置给钢球施加载荷，从而使钢球与玻璃盘实现垂直速度方向的转动，模拟蜗轮蜗杆内部接触区的润滑情况，同时还可以通过调整电机座的位置来移动钢球，实现钢球与玻璃盘不同速度夹角；此光弹流润滑试验操作方便简洁，运行安全平稳，结构合理，实验精度高，测量准确，使用寿命长，应用环境友好。应用环境友好。应用环境友好。


技术研发人员：杜恒瑞 王静 张明宇 张兰生 王新庆
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/28