摩擦力測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種摩擦力測量方法，包括：提供一摩擦測量裝置，包括一盤驅(qū)動系統(tǒng)、一球驅(qū)動系統(tǒng)、一位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一加載系統(tǒng)、一潤滑系統(tǒng)以及一測試系統(tǒng)，所述盤驅(qū)動系統(tǒng)包括一盤和一盤軸，所述球驅(qū)動系統(tǒng)包括一球和一球軸；利用所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)和角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)所述盤和球的相對位置及所述盤軸和球軸之間的角度；啟動所述潤滑系統(tǒng)，為所述盤和球之間的摩擦面提供潤滑油；啟動所述盤驅(qū)動系統(tǒng)和球驅(qū)動系統(tǒng)，使所述盤和球分別以一初始速度旋轉(zhuǎn)；啟動所述加載系統(tǒng)，在所述盤和球之間施加一預(yù)定的加載力；調(diào)節(jié)所述盤驅(qū)動系統(tǒng)和球驅(qū)動系統(tǒng)，使所述盤和球分別以一預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)；以及利用所述測試系統(tǒng)測得所述盤與球之間的摩擦力。
【專利說明】摩擦力測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摩擦力測量方法，尤其涉及一種高速條件下的摩擦力測量方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著航天、航空、航海、高鐵裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，裝備制造向高精度、高速度、高效率方向發(fā)展，相應(yīng)的裝備需要在高速、高溫等苛刻條件下運行。高速鐵路車輛主軸軸承線速度約為40m/s ;航空發(fā)動機軸承最大線速度約為180m/s ;電主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20萬轉(zhuǎn)/分，超高速磨削可達(dá)300m/s。高速、超高速條件下的潤滑摩擦狀態(tài)對提高軸承壽命，提高加工效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。
[0003]高速下巨大的離心力和熱效應(yīng)造成接觸動載荷大,接觸應(yīng)力大,溫升高。直接影響到接觸區(qū)壓力分布和溫度分布，造成潤滑油性質(zhì)和流變性質(zhì)改變，潤滑油不再是剪切力隨剪切應(yīng)變線性變化的簡單牛頓流體，而表現(xiàn)出復(fù)雜的非牛頓性，從而影響到成膜和承載。溫升過高時甚至?xí)l(fā)生潤滑劑變質(zhì)失效，摩擦副直接接觸而粘著失效。高速裝備的設(shè)計迫切需要提供這種裝備的軸承等摩擦副的摩擦力、摩擦系數(shù)、膜厚、潤滑劑等重要參數(shù)。
[0004]至今為止，國內(nèi)外文獻(xiàn)資料中尚不能查獲高速運行條件下裝備摩擦副的摩擦力、摩擦系數(shù)、潤滑劑等重要數(shù)據(jù)參數(shù)；國內(nèi)外現(xiàn)有的摩擦性能測試儀器，包括技術(shù)發(fā)明專利中也未發(fā)現(xiàn)能獲取上述數(shù)據(jù)參數(shù)的測試儀器，因此，研制高速、超高速條件下摩擦潤滑性能的測試儀器以及測量方法非常必要。
[0005]另外，現(xiàn)有技術(shù)中的摩擦力測試裝置和測量方法，由于其自身一些系統(tǒng)性誤差和原理性誤差的存在，導(dǎo)致其測量的精度較低，因此在一些精密測量中的應(yīng)用也受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，確有必要提供一種摩擦力測量方法，該測量方法不僅能夠測試在高速(大于等于100m/S)中載工況下的摩擦潤滑性能，且具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點。
[0007]一種摩擦力測量方法，具體包括以下步驟:
提供一摩擦測量裝置，包括一盤驅(qū)動系統(tǒng)、一球驅(qū)動系統(tǒng)、一位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一加載系統(tǒng)、一潤滑系統(tǒng)以及一測試系統(tǒng)，所述盤驅(qū)動系統(tǒng)包括一盤和一盤軸，所述球驅(qū)動系統(tǒng)包括一球和一球軸；
利用所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)和角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)所述盤和球的相對位置以及所述盤軸和球軸之間的角度；
啟動所述潤滑系統(tǒng)，為所述盤和球之間的摩擦面提供潤滑油；
啟動所述盤驅(qū)動系統(tǒng)和球驅(qū)動系統(tǒng)，使所述盤和球分別以一初始速度旋轉(zhuǎn)；
啟動所述加載系統(tǒng)，在所述盤和球之間施加一預(yù)定的加載力；
調(diào)節(jié)所述盤驅(qū)動系統(tǒng)和球驅(qū)動系統(tǒng)，使所述盤和球分別以一預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)，所述預(yù)定速度大于所述初始速度；以及
利用所述測試系統(tǒng)測得所述盤與球之間的摩擦力。[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的摩擦力測量方法，可在接觸赫茲應(yīng)力lGPa，卷吸速度超過100m/S條件下測量所述裝置中摩擦副的摩擦力；可通過調(diào)整所述盤與球之間的相對位置以降低摩擦力測量時的原理性誤差；可通過所述電主軸與所述球、盤固定連接的方式、以及采用氣浮導(dǎo)軌的方式降低摩擦力測量時的系統(tǒng)誤差。本發(fā)明提供的摩擦力測量方法，能夠評價潤滑材料在高速和高溫的苛刻條件下的潤滑特性和摩擦磨損性能，為高速裝備的軸承等摩擦副的設(shè)計提供摩擦潤滑參數(shù)和技術(shù)依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施例提供的摩擦測量裝置的正視圖。
[0010]圖2為本發(fā)明實施例提供的摩擦測量裝置的側(cè)視圖。
[0011]圖3為本發(fā)明實施例提供的摩擦測量裝置中的球軸與盤軸的夾角示意圖。
[0012]主要元件符號說明
【權(quán)利要求】
1.一種摩擦力測量方法，具體包括以下步驟: (a)提供一摩擦測量裝置，包括一盤驅(qū)動系統(tǒng)、一球驅(qū)動系統(tǒng)、一位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一加載系統(tǒng)、一潤滑系統(tǒng)以及一測試系統(tǒng)，所述盤驅(qū)動系統(tǒng)包括一盤和一盤軸，所述球驅(qū)動系統(tǒng)包括一球和一球軸； (b)利用所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)和角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)所述盤和球的相對位置以及所述盤軸和球軸之間的角度； (C)啟動所述潤滑系統(tǒng)，為所述盤和球之間的摩擦面提供潤滑油； (d)啟動所述盤驅(qū)動系統(tǒng)和球驅(qū)動系統(tǒng)，使所述盤和球分別以一初始速度旋轉(zhuǎn)； (e)啟動所述加載系統(tǒng)，在所述盤和球之間施加一預(yù)定的加載力； (f)調(diào)節(jié)所述盤驅(qū)動系統(tǒng)和球驅(qū)動系統(tǒng)，使所述盤和球分別以一預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)，所述預(yù)定速度大于所述初始速度；以及 (g)利用所述測試系統(tǒng)測得所述盤與球之間的摩擦力。
2.如權(quán)利要求1所述的摩擦力測量方法，其特征在于，在步驟(a)中，所述盤和盤軸固定連接，所述球和球軸固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述的摩擦力測量方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述盤與球貼合在一起，所述盤軸的軸線與所述球軸的軸線相交于所述盤的盤面中心。
4.如權(quán)利要求1所述的摩擦力測量方法，其特征在于，在步驟(c)中，所述潤滑系統(tǒng)包括一加熱控溫器、一蠕動泵以及 一輸油軟管，在潤滑過程中，所述加熱控溫器對油進(jìn)行加溫至一預(yù)定溫度，所述蠕動泵驅(qū)動所述輸油軟管將油沿一預(yù)定方向噴至所述盤的盤面上。
5.如權(quán)利要求1所述的摩擦力測量方法，其特征在于，在步驟(d)中，所述盤驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)一步包括一盤電主軸，所述盤電主軸驅(qū)動所述盤旋轉(zhuǎn)；所述球驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)一步包括一球電主軸，所述球電主軸驅(qū)動所述球旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的摩擦力測量方法，其特征在于，在步驟(e)中，所述加載系統(tǒng)包括電機、加載彈簧和測力傳感器，在加載過程中，所述電機驅(qū)動所述加載彈簧向所述測力傳感器水平移動，并通過所述測力傳感器將加載力傳遞給所述盤驅(qū)動系統(tǒng)，最終加載到所述盤和球之間。
7.如權(quán)利要求1所述的摩擦力測量方法，其特征在于，在步驟(g)中，所述測試系統(tǒng)包括一拉壓傳感器，所述盤與球之間的摩擦力通過所述拉壓傳感器測出。
8.如權(quán)利要求1所述的摩擦力測量方法，其特征在于，所述摩擦力的方向與所述加載力的方向相互垂直。
9.一種摩擦力測量方法，具體包括以下步驟: 提供一盤和一盤軸，所述盤與所述盤軸固定連接并以盤軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，提供一球和一球軸，所述球與所述球軸固定連接并以球軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)； 使所述球與所述盤相互接觸，同時使所述球軸的軸線與所述盤軸的軸線相交于所述盤的盤面中心，且所述球軸的軸線與盤面之間的角度大于O度且小于90度； 在所述盤和球之間的摩擦面提供潤滑油； 使所述盤和球分別以一初始速度旋轉(zhuǎn)； 在所述盤和球之間施加一預(yù)定的加載力，所述加載力的方向垂直于所述盤和球之間的摩擦面；使所述盤和球分別以一預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)，所述預(yù)定速度大于所述初始速度；以及 利用一拉壓傳感器測得所述盤與球之間的摩擦力。
10.如權(quán)利要求9所述的摩擦力測量方法，其特征在于，所述球軸的軸線與盤面之間的角度大于等于15度且小于等`于30度。
【文檔編號】G01L5/00GK103528738SQ201310449324
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】梁鶴, 郭丹, 張晨輝, 馮巨震, 雒建斌, 雷源忠 申請人:清華大學(xué)