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摩擦测量方法

阅读:740发布:2020-05-11

专利汇可以提供摩擦测量方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 摩擦 力 测量方法,包括:提供一摩擦测量装置,包括一盘驱动系统、一球驱动系统、一位移调节系统、一 角 度调节系统、一加载系统、一润滑系统以及一测试系统,所述盘驱动系统包括一盘和一盘轴,所述球驱动系统包括一球和一球轴;利用所述位移调节系统和角度调节系统分别调节所述盘和球的相对 位置 及所述盘轴和球轴之间的角度;启动所述润滑系统,为所述盘和球之间的摩擦面提供 润滑油 ;启动所述盘驱动系统和球驱动系统,使所述盘和球分别以一初始速度旋转;启动所述加载系统,在所述盘和球之间施加一预定的加载力;调节所述盘驱动系统和球驱动系统,使所述盘和球分别以一预定速度旋转;以及利用所述测试系统测得所述盘与球之间的 摩擦力 。,下面是摩擦测量方法专利的具体信息内容。

1.一种摩擦测量方法,具体包括以下步骤:
(a) 提供一摩擦测量装置,包括一盘驱动系统、一球驱动系统、一位移调节系统、一度调节系统、一加载系统、一润滑系统以及一测试系统,所述盘驱动系统包括一盘和一盘轴,所述球驱动系统包括一球和一球轴;
(b) 利用所述位移调节系统和角度调节系统分别调节所述盘和球的相对位置以及所述盘轴和球轴之间的角度;
(c) 启动所述润滑系统,为所述盘和球之间的摩擦面提供润滑油
(d) 启动所述盘驱动系统和球驱动系统,使所述盘和球分别以一初始速度旋转;
(e) 启动所述加载系统,在所述盘和球之间施加一预定的加载力;
(f) 调节所述盘驱动系统和球驱动系统,使所述盘和球分别以一预定速度旋转,所述预定速度大于所述初始速度;以及
(g) 利用所述测试系统测得所述盘与球之间的摩擦力
2.如权利要求1所述的摩擦力测量方法,其特征在于,在步骤(a)中,所述盘和盘轴固定连接,所述球和球轴固定连接。
3.如权利要求1所述的摩擦力测量方法,其特征在于,在步骤(b)中,所述盘与球贴合在一起,所述盘轴的轴线与所述球轴的轴线相交于所述盘的盘面中心。
4.如权利要求1所述的摩擦力测量方法,其特征在于,在步骤(c)中,所述润滑系统包括一加热控温器、一蠕动以及一输油软管,在润滑过程中,所述加热控温器对油进行加温至一预定温度,所述蠕动泵驱动所述输油软管将油沿一预定方向喷至所述盘的盘面上。
5.如权利要求1所述的摩擦力测量方法,其特征在于,在步骤(d)中,所述盘驱动系统进一步包括一盘电主轴,所述盘电主轴驱动所述盘旋转;所述球驱动系统进一步包括一球电主轴,所述球电主轴驱动所述球旋转。
6.如权利要求1所述的摩擦力测量方法,其特征在于,在步骤(e)中,所述加载系统包括电机、加载弹簧和测力传感器,在加载过程中,所述电机驱动所述加载弹簧向所述测力传感器平移动,并通过所述测力传感器将加载力传递给所述盘驱动系统,最终加载到所述盘和球之间。
7.如权利要求1所述的摩擦力测量方法,其特征在于,在步骤(g)中,所述测试系统包括一拉压传感器,所述盘与球之间的摩擦力通过所述拉压传感器测出。
8.如权利要求1所述的摩擦力测量方法,其特征在于,所述摩擦力的方向与所述加载力的方向相互垂直。
9.一种摩擦力测量方法,具体包括以下步骤:
提供一盘和一盘轴,所述盘与所述盘轴固定连接并以盘轴为旋转轴旋转,提供一球和一球轴,所述球与所述球轴固定连接并以球轴为旋转轴旋转;
使所述球与所述盘相互接触,同时使所述球轴的轴线与所述盘轴的轴线相交于所述盘的盘面中心,且所述球轴的轴线与盘面之间的角度大于0度且小于90度;
在所述盘和球之间的摩擦面提供润滑油;
使所述盘和球分别以一初始速度旋转;
在所述盘和球之间施加一预定的加载力,所述加载力的方向垂直于所述盘和球之间的摩擦面;
使所述盘和球分别以一预定速度旋转,所述预定速度大于所述初始速度;以及利用一拉压传感器测得所述盘与球之间的摩擦力。
10.如权利要求9所述的摩擦力测量方法,其特征在于,所述球轴的轴线与盘面之间的角度大于等于15度且小于等于30度。

说明书全文

摩擦测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种摩擦力测量方法,尤其涉及一种高速条件下的摩擦力测量方法。

背景技术

[0002] 随着航天、航空、航海、高装备产业发展的需求,装备制造向高精度、高速度、高效率方向发展,相应的装备需要在高速、高温等苛刻条件下运行。高速铁路车辆主轴轴承线速度约为40m/s;航空发动机轴承最大线速度约为180m/s;电主轴最高转速可达20万转/分,超高速磨削可达300m/s。高速、超高速条件下的润滑摩擦状态对提高轴承寿命,提高加工效率和稳定性至关重要。
[0003] 高速下巨大的离心力和热效应造成接触载荷大,接触应力大,温升高。直接影响到接触区压力分布和温度分布,造成润滑油性质和流变性质改变,润滑油不再是剪切力随剪切应变线性变化的简单流体,而表现出复杂的非牛顿性,从而影响到成膜和承载。温升过高时甚至会发生润滑剂变质失效,摩擦副直接接触而粘着失效。高速装备的设计迫切需要提供这种装备的轴承等摩擦副的摩擦力、摩擦系数、膜厚、润滑剂等重要参数。
[0004] 至今为止,国内外文献资料中尚不能查获高速运行条件下装备摩擦副的摩擦力、摩擦系数、润滑剂等重要数据参数;国内外现有的摩擦性能测试仪器,包括技术发明专利中也未发现能获取上述数据参数的测试仪器,因此,研制高速、超高速条件下摩擦润滑性能的测试仪器以及测量方法非常必要。
[0005] 另外,现有技术中的摩擦力测试装置和测量方法,由于其自身一些系统性误差和原理性误差的存在,导致其测量的精度较低,因此在一些精密测量中的应用也受到了限制。

发明内容

[0006] 有鉴于此,确有必要提供一种摩擦力测量方法,该测量方法不仅能够测试在高速(大于等于100m/s)中载工况下的摩擦润滑性能,且具有测量精度高、稳定性好等特点。
[0007] 一种摩擦力测量方法,具体包括以下步骤:提供一摩擦测量装置,包括一盘驱动系统、一球驱动系统、一位移调节系统、一度调节系统、一加载系统、一润滑系统以及一测试系统,所述盘驱动系统包括一盘和一盘轴,所述球驱动系统包括一球和一球轴;
利用所述位移调节系统和角度调节系统分别调节所述盘和球的相对位置以及所述盘轴和球轴之间的角度;
启动所述润滑系统,为所述盘和球之间的摩擦面提供润滑油;
启动所述盘驱动系统和球驱动系统,使所述盘和球分别以一初始速度旋转;
启动所述加载系统,在所述盘和球之间施加一预定的加载力;
调节所述盘驱动系统和球驱动系统,使所述盘和球分别以一预定速度旋转,所述预定速度大于所述初始速度;以及
利用所述测试系统测得所述盘与球之间的摩擦力。
[0008] 与现有技术相比,本发明提供的摩擦力测量方法,可在接触赫兹应力1GPa,卷吸速度超过100m/s条件下测量所述装置中摩擦副的摩擦力;可通过调整所述盘与球之间的相对位置以降低摩擦力测量时的原理性误差;可通过所述电主轴与所述球、盘固定连接的方式、以及采用气浮导轨的方式降低摩擦力测量时的系统误差。本发明提供的摩擦力测量方法,能够评价润滑材料在高速和高温的苛刻条件下的润滑特性和摩擦磨损性能,为高速装备的轴承等摩擦副的设计提供摩擦润滑参数和技术依据。附图说明
[0009] 图1为本发明实施例提供的摩擦测量装置的正视图。
[0010] 图2为本发明实施例提供的摩擦测量装置的侧视图。
[0011] 图3为本发明实施例提供的摩擦测量装置中的球轴与盘轴的夹角示意图。
[0012] 主要元件符号说明摩擦测量装置 1
支撑系统 10
加载系统 30
润滑系统 40
测试系统 50
工作平台 102
底座 104
盘驱动系统 220
盘电主轴 222
盘电主轴抱箍 224
盘轴 226
盘 228
球驱动系统 240
球电主轴 242
球电主轴抱箍 244
球轴 246
球 248
位移调节系统 260
升降台 262
平导轨 264
角度调节系统 280
蜗杆 282
摩擦轮 284
保护系统 290
前/后板 292
底板 294
侧板 296
支架 302
测力传感器 304
步进电机 306
加载弹簧 308
储油杯 402
蠕动 404
输油软管 406
回流软管 408
油槽 410
加热控温器 412
支架 502
气浮导轨 504
气浮导轨滑块 506
拉压传感器 508
细纹螺栓 510
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

[0013] 下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的摩擦测量装置作进一步的详细说明。
[0014] 请一并参阅图1及图2,本发明实施例提供一种摩擦测量装置1,该摩擦测量装置1包括一支撑系统10、一盘驱动系统220、一球驱动系统240、一位移调节系统260、一角度调节系统280、一保护系统290、一加载系统30、一润滑系统40以及一测试系统50,所述支撑系统10位于所述摩擦测量装置1的底部,用于承载和固定所述盘驱动系统220、球驱动系统240、位移调节系统260、角度调节系统280、保护系统290、加载系统30、润滑系统40和测试系统50,并用于减小该摩擦测量装置1在工作时产生的振动。所述位移调节系统260直接设置在所述支撑系统10上,用于调节所述盘驱动系统220的水平位移和上下位移。所述加载系统30位于所述位移调节系统260的上方并分别与所述位移调节系统260和盘驱动系统220相连,用于为该摩擦测量装置1提供加载力。所述盘驱动系统220设置于所述位移调节系统260上方并与所述位移调节系统260滑动连接,用于为该摩擦测量装置1提供驱动力。所述保护系统290位于所述盘驱动系统220的右侧,且与所述盘驱动系统220的一端相连,并滑动架设于所述测试系统50上,用于为该摩擦测量装置1提供保护。所述球驱动系统240位于所述保护系统290的内部,测量时所述球驱动系统240与所述盘驱动系统
220相接触,用于为该摩擦测量装置1提供驱动力。所述角度调节系统280与所述球驱动系统240相连,用于调节所述球驱动系统240的旋转角度。所述测试系统50位于所述保护系统290和支撑系统10之间并与所述支撑系统10固定连接,用于测量摩擦副的摩擦力。所述润滑系统40为一可拆卸系统,可独立设置在所述支撑系统10外,也可固定设置在所述支撑系统10上,用于为该摩擦测量装置1提供润滑油。
[0015] 该摩擦测量装置1整体为一立式结构,既能用于测量低速下的摩擦润滑性能,又能测量高速(卷吸速度大于等于100m/s)下的摩擦润滑性能。
[0016] 所述支撑系统10的具体结构不限,只要能起到支撑和承载的作用即可。本实施例中,所述支撑系统10包括一工作平台102和一底座104,其中,该底座104固定设置于该工作平台102的台面上。所述底座104固定于该工作平台102上的方式不限,如焊接螺纹连接等。本实施例中,所述底座104的部分通过镶嵌固定设置于该工作平台102上。所述工作平台102采用具有良好抗振性能的材料加工而成,本实施例中,所述工作平台102为一大理石工作平台。所述底座104采用具有较高强度和稳定性的材料加工而成,本实施例中,所述底座104为一铸铁底座。
[0017] 所述位移调节系统260的具体结构不限,只要能起到调节所述盘驱动系统220与球驱动系统240之间的相对位置的作用即可。本实施例中,所述位移调节系统260通过调节所述盘驱动系统220的上下位移和水平位移来调整所述盘驱动系统220和球驱动系统240之间的相对位置。所述位移调节系统260包括一升降台262和一水平导轨264。所述升降台262直接设置于所述工作平台102的台面上,且与所述底座104间隔设置。本实施例中,所述升降台262通过螺栓固定连接于所述工作平台102的台面上。所述升降台262包括一固定部分和一活动部分,所述活动部分位于所述固定部分的上方,可由电机驱动,从而实现行程50mm的高精度上下移动。所述水平导轨264设置于所述升降台262的活动部分的台面上,具体地,所述水平导轨264通过螺栓固定于所述升降台262的台面上。
[0018] 所述加载系统30的具体结构不限,只要能起到为该摩擦测量装置1提供加载力的作用即可。本实施例中,所述加载系统30滑动设置于所述位移调节系统260的水平导轨264上。该加载系统30包括一支架302、一测力传感器304、一步进电机306以及一加载弹簧308。其中,所述支架302滑动架设于所述水平导轨264上,该支架302可沿所述水平导轨264朝一水平方向自由滑动。所述加载弹簧308固定连接于所述支架302的一端,用于为该加载系统30提供加载弹簧力。所述测力传感器304固定设置于所述盘驱动系统220上,该测力传感器304与所述加载弹簧308相对且间隔设置,并与所述加载弹簧308位于同一水平位置,用于测量所述加载的弹簧力。本实施例中,所述测力传感器304为一拉压传感器。所述拉压传感器的受力方向与所述加载力的方向一致或相反。所述加载力的方向与所述水平导轨264的延伸方向一致。加载时,所述加载弹簧308在所述步进电机306的驱动下可藉由所述支架302沿着所述水平导轨264向所述测力传感器304方向滑动。所述步进电机306与所述加载弹簧308连接,用于驱动所述加载弹簧308水平移动。所述加载系统
30可实现0~50N之间力的加载,即可实现摩擦副之间的接触赫兹应力在0~1GPa之间。
[0019] 所述盘驱动系统220架设于所述支架302上,可藉由所述支架302沿着所述水平导轨264自由滑动。具体地,所述盘驱动系统220包括一盘电主轴222、一盘电主轴抱箍224、一盘轴226以及一盘228。所述盘电主轴抱箍224固定套设于所述盘电主轴222的外表面,用于保护所述盘电主轴222。可理解地,所述盘电主轴抱箍224为一可选部件。所述盘电主轴抱箍224与所述测力传感器304固定连接在一起。所述盘电主轴222与所述盘轴
226之间固定连接,用于驱动所述盘轴226的转动。本实施例中,所述盘电主轴222与所述盘轴226之间通过内外螺纹固定连接。所述盘轴226与所述盘228之间固定连接,用于带动所述盘228的转动。本实施例中,所述盘轴226与所述盘228之间也通过内外螺纹固定连接。工作时,所述盘电主轴222先以一定速度转动,驱动所述盘轴226转动,并进一步带动所述盘228以目标速度转动。所述盘驱动系统220可利用所述水平导轨264,配合所述加载系统30实现在水平方向上的位移和力的加载;还可利用所述升降台262调节其上下位移。
[0020] 所述球驱动系统240包括一球电主轴242、一球电主轴抱箍244、一球轴246以及一球248。所述球电主轴抱箍244固定套设于所述球电主轴242的外表面,用于保护所述球电主轴242。可理解地,所述球电主轴抱箍244为一可选部件。所述球电主轴242与所述球轴246之间固定连接,用于驱动所述球轴246的转动。本实施例中,所述球电主轴242与所述球轴246之间通过螺纹固定连接。所述球轴246与所述球248之间固定连接,用于带动所述球248的转动。本实施例中,所述球轴246与所述球248之间也通过螺纹固定连接。工作时,所述球电主轴242先以一定速度转动,驱动所述球轴246转动,并进一步带动所述球248以目标速度转动。所述球驱动系统240中的球248靠近所述盘驱动系统220中的盘228设置。工作时,所述球248与所述盘228相互接触,同时,所述球248沿所述球轴246的转动以及所述盘228沿所述盘轴226的转动在所述球248与盘228之间产生滑动和/或滚动摩擦力。
[0021] 所述保护系统290用于保护所述盘228和球248,防止所述盘228和球248在高速转动和摩擦时发生意外。所述保护系统290的具体结构不限,本实施例中,所述保护系统290为一壳体结构,包括两块前/后板292、一底板294以及两块侧板296。所述前/后板
292、底板294和侧板296共同形成一容置空间,将所述盘228和球248保护起来。优选地,所述前/后板292选用有机玻璃或化玻璃制成,所述侧板296和底板294均选用板制成。可理解地,所述保护系统290为一可选系统。
[0022] 所述角度调节系统280的具体结构不限,只要能起到调节所述球驱动系统240中球248的旋转角度的作用即可。本实施例中,所述角度调节系统280包括一摩擦轮284和一蜗杆282。所述蜗杆282设置于所述保护系统290的侧板296上,且与所述球驱动系统240相连,用于驱动所述球电主轴242和球电主轴抱箍244一同旋转,从而带动所述球轴246和球248的旋转,从而达到调整所述球248的旋转角度的目的。所述摩擦轮284通过两个螺栓分别与所述保护系统290中的两侧板296相连,且靠近所述球驱动系统240中的球电主轴抱箍244设置,可用于紧所述球电主轴242和球电主轴抱箍244,从而固定所述球轴246和球248的位置。所述角度调节系统280可进一步包括一电子角度仪(图未示),所述电子角度仪可直观、精确地读出所述球248的旋转角度。
[0023] 现有技术中的摩擦测量装置,其球轴和盘轴之间的夹角一般固定为90度,无法调节。由于球和盘的接触区有一定面积,接触区的不同位置上摩擦力方向的不一致将造成摩擦力内部的互相抵消,从而产生摩擦力测量的原理性误差。而本发明实施例中,可通过所述位移调节系统260和角度调节系统280将所述球轴246和盘轴226的轴线相交于所述盘228的盘面中心,如图3所示,从而保证球盘接触区的摩擦力方向一致,进而消除或减小摩擦力测量时的原理性误差,其具体的计算和论证过程如下:假设接触区为一圆斑,假设接触区半径为 ,接触区中心处盘228的半径为R1,在接触区分别选取左边缘点a,中心点b和右边缘点c。假设盘228的角速度为 ,球248的角速度为 。当所述球轴246和盘轴226的轴线相交于盘面中心O,即所述球轴246与盘面的的交角为α时,a,b,c三点对应的球半径和盘半径均有所变化。从下表可以看出,不同位置的球盘线速度一致,因此可实现整个区域的纯滚动或滑滚比一致,从而使整个球盘接触区的摩擦力方向保持一致。
[0024] 另外,现有技术中,一般将球置于轴承托上,通过电机先驱动轴承托,再带动球的转动,这样,不可避免地将在球和轴承托之间产生一定摩擦力,从而给摩擦力测量带来系统性误差。而由于本发明实施例所述盘驱动系统220和球驱动系统240分别采用盘电主轴222和球电主轴242直接驱动所述盘228和球248,省略了轴承或皮带的中间传动,从而避免了该系统性误差的产生。
[0025] 所述测试系统50固定设置于所述底座104上,其包括两个卡块支架502、一气浮导轨504、至少一气浮导轨滑块506、一拉压传感器508以及一细纹螺栓510。
[0026] 所述气浮导轨504直接设置于所述底座104上。所述气浮导轨504固定于所述底座104上的方式不限。本实施例中,所述气浮导轨504通过螺栓固定设置于所述底座104上。所述气浮导轨滑块506滑动架设于所述气浮导轨504上,可沿所述气浮导轨504自由滑动。所述球驱动系统240通过所述底板294设置于所述气浮导轨滑块506上,可随所述气浮导轨滑块506水平移动,其移动方向与所述盘驱动系统220的移动方向相互垂直。所述两个卡块支架502固定架设于所述气浮导轨504上,且分别位于所述球驱动系统240的两侧,用于限制所述球驱动系统240仅在一定范围内进行水平移动,从而避免其在高速下产生大幅振动。所述细纹螺栓510设置于所述两个卡块支架502中的一个上。所述拉压传感器508通过所述细纹螺栓510固定于所述卡块支架502上,用以测量球盘间的摩擦力,同时测得振动规律。所述拉压传感器508在测量过程中受到的压力方向与所述摩擦力的方向相同或相反,由于采用了气浮导轨504,其摩擦系数非常小,在测量时可忽略,因此,所述压力的大小与摩擦力的大小也近似相等。即,利用该拉压传感器508可直接读出所述盘228与球248之间的摩擦力数值。此外,该测得的摩擦力的方向与所述加载力的方向相互垂直。
[0027] 现有技术中的测试系统,一般采用普通轴承,由于普通轴承会在工作时产生较大的摩擦力,因此不可避免地会在测试过程中产生系统误差。本测试系统50采用了气浮导轨504,降低了器件本身在工作时的摩擦力,从而减少了该装置在工作时的系统误差。另外,现有技术中的测试系统,一般采用扭矩传感器,虽然扭矩传感器对摩擦力的方向不敏感,但扭矩传感器无法测量高速下的摩擦力。本测试系统50采用了拉压传感器508,从而能测量高速下的摩擦力大小。
[0028] 所述润滑系统40为一独立的可拆卸系统。工作时可连接于所述摩擦测量装置1,不工作时可拆卸下来。
[0029] 所述润滑系统40包括一储油杯402、一蠕动泵404、一输油软管406、一回流软管408以及一油槽410。所述润滑系统40可进一步包括一加热控温器412。所述储油杯402用于为该润滑系统40供油。所述蠕动泵404用于为该润滑系统40提供动力。所述输油软管406的一端与所述蠕动泵404相连,另一端用于将油输送至所述盘228的盘面上。所述油槽410位于所述保护系统290内,用于储存从所述盘228上落下的油。所述回流软管408连接于所述油槽410和储油杯402之间,用于将油槽410中的油输送回到储油杯402中。所述加热控温器412用于加热油并控制油的温度。所述润滑系统40工作时,首先打开所述加热控温器412,对油进行加温至试验温度,再打开所述蠕动泵404,驱动所述输油软管406将油喷至所述盘228的中心,当所述盘228高速旋转时,高离心力将油沿盘面甩出,铺展整个盘面,从而实现润滑。被甩出的油沿所述侧板296流入所述油槽410内,再通过所述回流软管408回到所述储油杯402内,从而形成润滑供油循环。
[0030] 所述润滑系统40用于实现高速下所述球248与盘228之间的稳定润滑。该润滑系统40是利用“喷油”模式来实现所述球248与盘228之间的稳定润滑,相对于现有技术中的“浸泡”模式,能更接近工况条件。
[0031] 与现有技术相比,本发明提供的摩擦测量装置,可在接触赫兹应力1GPa,卷吸速度超过100m/s条件下测量摩擦力;可通过调整所述盘与球之间的相对位置以降低摩擦力测量时的原理性误差;可通过所述电主轴与所述球、盘固定连接的方式、以及采用气浮导轨的方式降低摩擦力测量时的系统误差。本发明提供的摩擦测量装置,能够评价润滑材料在高速和高温的苛刻条件下的润滑特性和摩擦磨损性能,为高速装备的轴承等摩擦副的设计提供摩擦润滑参数和技术依据。
[0032] 本发明还提供一种利用上述摩擦测量装置1测量摩擦力的方法,其具体包括以下步骤:步骤S1:确定所述盘228和球248的直径大小;
步骤S2:利用所述角度调节系统280使所述球248旋转到一预定角度;
步骤S3:利用所述位移调节系统260使所述盘228与球248贴合在一起,并使所述球轴246的轴线与盘轴226的轴线相交于所述盘228的盘面中心O;
步骤S4:启动所述润滑系统40,为所述盘228和球248之间的摩擦面提供润滑供油循环;
步骤S5:分别启动所述盘驱动系统220和球驱动系统240,使所述盘228和球248分别以一初始速度转动;
步骤S6:启动所述加载系统30,在所述盘228和球248之间施加一预定的加载力;
步骤S7:分别调节所述盘驱动系统220和球驱动系统240,使所述盘228和球248分别以一预定速度转动;以及
步骤S8:通过所述测试系统50测得所述盘228与球248之间的摩擦力。
[0033] 在步骤S1中,所述盘228和球248的直径大小可根据实际需要进行选择。本实施例中,所述盘228的直径和球248的直径之比约为2:1,其中,所述盘228的直径约为25毫米,所述球248的直径约为12.5毫米。可理解地,所述步骤S1是一可选步骤。
[0034] 在步骤S2中,所述预定角度是指所述球轴246的轴线与一平行于所述盘228的盘面的平面之间的交角。所述预定角度大于0度且小于90度。优选地,所述预定角度大于等于15度且小于等于30度。本实施例中,所述预定角度为30度。
[0035] 具体操作时,先通过所述蜗杆282将所述球248旋转到所述预定角度,然后通过所述摩擦轮284将所述球驱动系统240固定,从而固定所述球248的位置。
[0036] 步骤S3具体包括以下两个步骤:步骤S31:通过所述水平导轨264将所述盘驱动系统220水平移动,使所述盘228与所述球248相贴合;以及
步骤S32:通过所述升降台262将所述盘驱动系统220上下移动,使所述球轴246的轴线与所述盘轴226的轴线恰好相交于盘面中心O。
[0037] 可理解地,所述步骤S2和步骤S3的顺序可以相互调换,即,可以先通过所述位移调节系统260调节所述球248和盘228之间的相对位置,也可以先通过所述角度调节系统280调节所述球轴246与盘轴226之间的角度。
[0038] 如前所述,当所述球轴246的轴线与所述盘轴226的轴线没有相交于盘面中心时,所述球盘接触区的摩擦力方向不一致,从而会产生摩擦力测量时的原理性误差;而当所述球轴246的轴线与所述盘轴226的轴线恰好相交于盘面中心时,可保证所述球盘接触区的摩擦力方向一致,进而消除或减小摩擦力测量时的原理性误差。
[0039] 在步骤S4中,启动所述润滑系统40的过程为:首先打开所述加热控温器412,对油进行加温至一预定温度,再打开所述蠕动泵404,驱动所述输油软管406将油沿一方向喷至所述盘228的盘面上。其中,所述喷油量和喷油方向均可根据实际需要进行调整。
[0040] 在步骤S5中,所述初始速度在1m/s~50m/s之间,本实施例中,所述初始速度为5m/s。所述盘驱动系统220启动时,所述盘电主轴222中的电机驱动所述盘轴226转动,并进一步带动所述盘228以所述初始速度转动。同样地,所述球驱动系统240启动时,所述球电主轴242中的电机驱动所述球轴246转动,并进一步带动所述球248以所述初始速度转动。
[0041] 在步骤S6中,所述加载力的施加过程为:首先启动所述步进电机306,驱动所述加载弹簧308向所述测力传感器304水平移动,等到所述加载弹簧308与所述测力传感器304相接触后,所述加载弹簧308上的力通过所述测力传感器304传递给所述盘驱动系统220,最终加载到所述盘228和球248之间。所述预定的加载力可根据实际需要进行选择。本实施例中,所述盘228与球248之间的接触赫兹应力在0GPa~1GPa之间。
[0042] 在步骤S7中,所述预定速度为实际工况下或模拟工况下的速度,一般为高速(如大于等于100m/s)。所述预定速度大于所述初始速度。所述盘228的预定速度可不同于所述球248的预定速度。所述盘228的预定速度也可与所述球248的预定速度相同。
[0043] 在步骤S8中,所述摩擦力的数值可由所述测试系统50中的拉压传感器508直接测出。由于所述摩擦力可通过所述保护系统290传递给所述拉压传感器508,或者直接通过所述球驱动系统240传递给所述拉压传感器508,给所述拉压传感器508施加一与所述摩擦力方向相同或相反且大小相同的力,因此,所述拉压传感器508上读出的数值与所述摩擦力的大小一致。
[0044] 进一步地,在通过所述拉压传感器508测出所述摩擦力的数值,以及利用所述测力传感器304测出所述加载力的数值后,可利用摩擦力计算公式计算得到该装置中摩擦副的摩擦系数,从而可评价所述润滑油的摩擦润滑特性。
[0045] 与现有技术相比,本发明提供的摩擦力测量方法,可在接触赫兹应力1GPa,卷吸速度超过100m/s条件下测量所述装置中摩擦副的摩擦力;通过调整所述盘与球之间的相对位置以降低摩擦力测量时的原理性误差;通过所述电主轴与所述球、盘固定连接的方式、以及采用气浮导轨的方式降低摩擦力测量时的系统误差。本发明提供的摩擦力测量方法,能够评价润滑材料在高速和高温的苛刻条件下的润滑特性和摩擦磨损性能,为高速装备的轴承等摩擦副的设计提供摩擦润滑参数和技术依据。
[0046] 另外,本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化,当然,这些依据本发明精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
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