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测量润滑剂摩擦力的装置.pdf

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测量 润滑剂 摩擦力 装置
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摘要
申请专利号:

CN201610857556.1

申请日:

2016.09.28

公开号:

CN106482881A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):G01L 5/00登记生效日:20171023变更事项:申请人变更前权利人:天津华海清科机电科技有限公司变更后权利人:清华大学变更事项:地址变更前权利人:300350 天津市津南区海河科技园区聚?#35828;?号,8号楼变更后权利人:100084 ?#26412;?#24066;海淀区清华园变更事项:申请人变更前权利人:清华大学变更后权利人:天津华海清科机电科技有限公司|||实质审查的生效IPC(主分类):G01L 5/00申请日:20160928|||公开
IPC分类号: G01L5/00 主分类号: G01L5/00
申请人: 天津华海清科机电科技有限公司; 清华大学
发明人: 路新春; 赵德文; 冯巨震; 张晨辉; 雒建斌; 王同庆; 李昆; 陈映松; 许振杰
地址: 300350 天津市津南区海河科技园区聚?#35828;?号,8号楼
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: ?#26412;?#28165;亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 黄德海
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610857556.1

授权公告号:

|||||||||

法律状态公告日:

2018.10.16|||2017.11.10|||2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

授权|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种测量润滑剂摩擦力的装置,包括:安装平台;盘轴系统,盘轴系统可旋转地设置于安装平台;玻璃盘,玻璃盘设在盘轴系统上,盘轴系统带动玻璃盘旋转;立柱,立柱设有沿立柱轴向方向延伸的外套,外套的外壁设有凸块,立柱与玻璃盘相对设置;球轴系统,球轴系统与外套连接,球轴系统包括:球轴和用于驱动球轴旋转的球轴驱动组件,球轴的一端设置于球轴驱动组件内,球轴的另一端的端?#21487;?#26377;钢球,钢球与玻璃盘的上表面接触,凸块距离立柱中心轴线的水平距离大于钢球距离立柱中心轴线的水平距离;测力系统,测力系统与凸块的侧壁接触用于测量润滑剂摩擦力。根据本发明实施例的测量润滑剂摩擦力的装置测量准确性高。

权利要求书

1.一种测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,包括:
安装平台;
盘轴系统,所述盘轴系统可旋转地设置于所述安装平台;
玻璃盘,所述玻璃盘设在所述盘轴系统上,所述盘轴系统带动所述玻璃盘旋转;
立柱,所述立柱设有沿所述立柱轴向方向延伸的外套,所述外套的外壁设有凸块,所述
立柱与所述玻璃盘相对设置;
球轴系统,所述球轴系统与所述外套连接,所述球轴系统包括:球轴和用于驱动所述球
轴旋转的球轴驱动组件,所述球轴的一端设置于所述球轴驱动组件内,所述球轴的另一端
的端?#21487;?#26377;钢球,所述钢球与所述玻璃盘的上表面接触,所述凸块距离所述立柱中心轴线
的水平距离大于所述钢球距离所述立柱中心轴线的水平距离;
测力系统,所述测力系统与所述凸块的侧壁接触用于测量润滑剂摩擦力;
其中,所述玻璃盘与所述钢球中的至少一个旋转从而测量润滑剂在不同工况条件下的
摩擦力。
2.根据权利要求1所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述球轴与所述玻璃
盘的上表面呈一定夹角α,0℃<α<90℃。
3.根据权利要求1所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述外套的上端面高
于所述立柱的上端面,所述外套的上端面设有加载装置。
4.根据权利要求1所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述立柱的外周壁与
所述外套的内周壁之间设有直线轴承或气浮轴承。
5.根据权利要求1所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,还包括设置于所述安
装平台的第一滑动装置,所述第一滑动装置包括:第一滑轨,所述第一滑轨上设有安装板,
所述安装板可滑动地设在所述第一滑轨上,所述测力系统、所述球轴系统和所述立柱均安
装设置于所述安装板上。
6.根据权利要求5所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述测力系统包括:
两个测力传感器,两个测力传感器在横向方向上间隔设置于所述安装板上且分别与所述凸
块的侧壁紧密接触。
7.根据权利要求6所示的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述测力传感器与所
述凸块之间设有滚轮,所述滚轮的一侧与所述凸块接触,所述滚轮的另一侧与所述测力传
感器连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,还包括:壳
体,所述玻璃盘内置于所述壳体内,所述壳体上设有用于储存所述润滑剂的储油盒,所述储
油盒向所述玻璃盘的上表面添加所述润滑剂。
9.根据权利要求8所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述壳体的侧壁上形
成有避让孔,所述球轴的另一端穿过所述避让孔。
10.根据权利要求9所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,还包括:光学系统,
所述安装平台包括:上平台、下平台和连接板,所述连接板设在所述上平台和所述下平台之
间,所述盘轴系统设在所述上平台上,所述光学系统设在所述下平台且与所述玻璃盘相对
设置。
11.根据权利要求10所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,还包括设置于所述
安装平台的第二滑动装置,所述第二滑动装置包括:第二滑轨和位于所述第二滑轨的微调
机构,所述微调机构设置于所述第二滑轨,所述光学系统与所述微调机构的支撑臂相连用
于调节光学系统在上下方向和左右方向的位置。
12.根据权利要求11所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述下平台上设有
避让槽,所述光学系统的下端位于所述避让槽内。
13.根据权利要求12所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述壳体的底壁设
有通孔,所述通孔与所述光学系统相对设置使得所述光学系统的光路与所述钢球和所述玻
璃盘的接触区相通。
14.根据权利要求1所述的测量润滑剂摩擦力的装置,其特征在于,所述玻璃盘与所述
盘轴系统的驱动轴同轴设置。

说明书

测量润滑剂摩擦力的装置

技术领域

本发明涉及一种测量润滑剂摩擦力的装置。

背景技术

润滑剂摩擦力是进行滚动轴承、齿轮等传动件设计必不可少的重要数据之一。由
于润滑剂摩擦力较小,传统的测量装置无法对润滑剂摩擦力进行准确测量。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此,本发明提出一种测量润滑剂摩擦力的装置,该测量润滑剂摩擦力的装置测
量准确,结构简单。

根据本发明实施例的测量润滑剂摩擦力的装置包括:安装平台;盘轴系统,所述盘
轴系统可旋转地设置于所述安装平台;玻璃盘,所述玻璃盘设在所述盘轴系统上,所述盘轴
系统带动所述玻璃盘旋转;立柱,所述立柱设有沿所述立柱轴向方向延伸的外套,所述外套
的外壁设有凸块,所述立柱与所述玻璃盘相对设置;球轴系统,所述球轴系统与所述外套连
接,所述球轴系统包括:球轴和用于驱动所述球轴旋转的球轴驱动组件,所述球轴的一端设
置于所述球轴驱动组件内,所述球轴的另一端的端?#21487;?#26377;钢球,所述钢球与所述玻璃盘的
上表面接触,所述凸块距离所述立柱中心轴线的水平距离大于所述钢球距离所述立柱中心
轴线的水平距离;测力系统,所述测力系统与所述凸块的侧壁接触用于测量润滑剂摩擦力;
其中,所述玻璃盘与所述钢球中的至少一个旋转从而测量润滑剂在不同工况条件下的摩擦
力。

根据本发明实施例的测量润滑剂摩擦力的装置,通过将球轴系统与立柱的外套连
接,从而将润滑剂摩擦力通过杠杆放大作用传递至测力系统,从而提高测量准确性。

另外,根据本发明实施例的测量润滑剂摩擦力的装置,还可以具有如下附加的技
术特征:

根据本发明的一个实施例,所述球轴与所述玻璃盘的上表面呈一定夹角α,0℃<α
<90℃。

根据本发明的一个实施例,所述外套的上端面高于所述立柱的上端面,所述外套
的上端面设有加载装置。

根据本发明的一个实施例,所述立柱的外周壁与所述外套的内周壁之间设有直线
轴承或气浮轴承。

根据本发明的一个实施例,所述测量润滑剂摩擦力的装置还包括设置于所述安装
平台的第一滑动装置,所述第一滑动装置包括:第一滑轨,所述第一滑轨上设有安装板,所
述安装板可滑动地设在所述第一滑轨上,所述测力系统、所述球轴系统和所述立柱均安装
设置于所述安装板上。

根据本发明的一个实施例,所述测力系统包括:两个测力传感器,两个测力传感器
在横向方向上间隔设置于所述安装板上且分别与所述凸块的侧壁紧密接触。

根据本发明的一个实施例,所述测力传感器与所述凸块之间设有滚轮,所述滚轮
的一侧与所述凸块接触,所述滚轮的另一侧与所述测力传感器连接。

根据本发明的一个实施例,所述测量润滑剂摩擦力的装置还包括:壳体,所述玻璃
盘内置于所述壳体内,所述壳体上设有用于储存所述润滑剂的储油盒,所述储油盒向所述
玻璃盘的上表面添加所述润滑剂。

根据本发明的一个实施例,所述壳体的侧壁上形成有避让孔,所述球轴的另一端
穿过所述避让孔。

根据本发明的一个实施例,所述测量润滑剂摩擦力的装置还包括:光学系统,所述
安装平台包括:上平台、下平台和连接板,所述连接板设在所述上平台和所述下平台之间,
所述盘轴系统设在所述上平台上,所述光学系统设在所述下平台且与所述玻璃盘相对设
置。

根据本发明的一个实施例,所述测量润滑剂摩擦力的装置还包括设置于所述安装
平台的第二滑动装置,所述第二滑动装置包括:第二滑轨和位于所述第二滑轨的微调机构,
所述微调机构设置于所述第二滑轨,所述光学系统与所述微调机构的支撑臂相连用于调节
光学系统在上下方向和左右方向的位置。

根据本发明的一个实施例,所述下平台上设有避让槽,所述光学系统的下端位于
所述避让槽内。

根据本发明的一个实施例,所述壳体的底壁设有通孔,所述通孔与所述光学系统
相对设置使得所述光学系统的光路与所述钢球和所述玻璃盘的接触区相通。

根据本发明的一个实施例,所述玻璃盘与所述盘轴系统的驱动轴同轴设置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变
得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解,其中:

图1是根据本发明一个实施例的测量润滑剂摩擦力的装置的立体图;

图2是根据本发明一个实施例的测量润滑剂摩擦力的装置的剖视图;

图3是根据本发明一个实施例的测量润滑剂摩擦力的装置的结构示意图。

附图标记:

测量润滑剂摩擦力的装置100;

安装平台10;上平台11;下平台12;连接板13;

盘轴系统20;

玻璃盘30;壳体31

立柱40;外套41;凸块42;直线轴承或气浮轴承43;

球轴系统50;球轴驱动组件51;球轴52;钢球53;

测力系统60;测力传感器61?#36824;?#36718;62;

加载装置70;

第一滑动装置80;第一滑轨81;安装板82;

第二滑动装置90;第二滑轨91;微调机构92;

光学系统101。

具体实施方式

下面详?#35813;?#36848;本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

下面参照图1-图3描述根据本发明实施例的测量润滑剂摩擦力的装置100,该测量
润滑剂摩擦力的装置100大体可以包括:安装平台10、盘轴系统20、玻璃盘30、立柱40、球轴
系统50和测力系统60。

具体地,如图1和图2所示,盘轴系统20可旋转地设置于安装平台10,玻璃盘30设在
盘轴系统20上,盘轴系统20带动玻璃盘30旋转,立柱40设有沿立柱40轴向方向延伸的外套
41,外套41的外壁设有凸块42,立柱40与玻璃盘30相对设置。

球轴系统50与外套41连接,球轴系统50可以包括:球轴驱动组件51和球轴52,球轴
52的一端设置于球轴驱动组件51内,球轴52的另一端向玻璃盘30方向延伸且球轴52的端部
设有钢球53,钢球53与玻璃盘30的上表面接触,在玻璃盘30与钢球53的接触区域具有润滑
剂,球轴系统50的球轴驱动组件51驱动球轴52旋转从而带动钢球53在玻璃盘30上旋转。测
力系统60与凸块42的侧壁紧密接触用于测量润滑剂摩擦力。

钢球53与玻璃盘30发生相对运动时,润滑剂在钢球53与玻璃盘30的接触区形成油
膜,油膜所产生的摩擦力传递给外套41,润滑剂摩擦力驱动外套41旋转,由于测力系统60与
凸块42的侧壁接触限定了外套41在横向方向的自由度,因此,作用于外套41的作用力传递
通过凸块42传递至测力系统60,进而实现对润滑剂摩擦力的测量。

如图3所示,钢球53与凸块42形成以外套41为支点的杠杆机构,且凸块42距离立柱
40中心轴线的水平距离ls小于钢球53距离立柱40中心轴线的水平距离lp,使得润滑剂摩擦
力通过杠杆机构得以放大,提高了测量润滑剂摩擦力的装置100的测量准确性。

在测量润滑剂摩擦力的过程中,玻璃盘30与钢球53中的至少一个旋转从而可以对
润滑剂在不同工况条件下的摩擦力进行测量。即测量过程中,测力传感器61可以对玻璃盘
30或钢球53其中一个旋转时的润滑剂摩擦力进行测量,或者测力传感器61可同工况条件的
润滑剂摩擦力以对玻璃盘30与钢球53同时旋转时的润滑剂摩擦力进行测量,从而实现对不
进行测量。

由此,根据本发明实施例的测量润滑剂摩擦力的装置100,通过将球轴系统50与立
柱40的外套41连接,从而将润滑剂摩擦力通过杠杆放大作用传递至测力系统60,从而提高
测量准确性。

在本发明的一些实施例中,球轴52与玻璃盘30的上表面呈一定夹角α,0℃<α<90
℃。也就是说,球轴52向下倾斜延伸,从而使得钢球53可以在玻璃盘30上纯滚动,进而对润
滑剂在钢球53纯滚动的工况条件下摩擦力进行测量。

可选地,外套41的上端面高于立柱40的上端面,外套41的上端面设有加载装置70。
这样,可以通过加载装置70对外套41施加向下的作用力,从而对间接对钢球53加载不同的
作用力,进而对润滑剂在不同负荷条件下的摩擦力进行测量。例如,加载装置70可以包括:
定位板,定位板与外套41的上端面贴合,定位板上设有加载球,加载球作用于定位板上从而
对玻璃盘30上的钢球53施加不同的加载力。

可选地,如图3所示,立柱40的外周壁与外套41的内周壁之间设有直线轴承43或气
浮轴承43,从而使得外套41和立柱40在竖直方向和周向方向均可以运动,减小立柱40与外
套41之间的旋转阻力,避免立柱40与外套41之间的旋转阻力对测量润滑剂摩擦力带来干
扰。

可选地,如图2所示,测力系统60与凸块42之间设有滚轮62。滚轮62的一侧与凸块
42接触,滚轮62的另一侧与测力传感器61连接。外套41在竖直方向运动时,外套41与滚轮62
之间的摩擦力非常小,由此,可以减小其他因素对润滑剂摩擦力测量结果的影响。

可选地,玻璃盘30与盘轴系统20的驱动轴同轴设置。即盘轴系统20在旋转过程中
可以带动玻璃盘30同步旋转。

在本发明的另一些实施例中,如图1和图2所示,测量润滑剂摩擦力的装置100还可
以包括设置于安装平台10的第一滑动装置80,第一滑动装置80包括:第一滑轨81。第一滑轨
81上设有安装板82,安装板82可滑动地设在滑轨上,测力系统60、球轴系统50和立柱40均设
置于固定板上。换言之,可以通过改变安装板82在第一滑轨81上的位置来调节测力系统60、
球轴52及立柱40与玻璃盘30之间的距离,以满足不同工况的需求。

可选地,如图1所示,测力系统60可以包括:两个测力传感器61。两个测力传感器61
在横向方向上间隔设置于安装板82上且分别与凸块42的侧壁紧密接触。这样,外套41在横
向上不同方向的摆动,润滑剂摩擦力均可以通过凸块42传递给测力传感器61,由此,使得测
量润滑剂摩擦力的装置100满足不同工况的需求。

在本发明再一些实施例中,如图1和图2所示,测量润滑剂摩擦力的装置100还可以
包括:光学系统101。安装平台10包括:上平台11、下平台12和连接板13,连接板13设在上平
台11和下平台12之间,盘轴系统20设在上平台11上,光学系统101设在下平台12且与所述玻
璃盘30相对设置。通过光学系统101可以对润滑剂的膜厚进行测量。

在本发明再一些实施例中,如图1和图2所示,测量润滑剂摩擦力的装置100还可以
包括:第二滑动装置90。第二滑动装置90包括:第二滑轨91和微调机构92。微调机构92设置
于第二滑轨91,光学系统101与微调机构92的支撑臂相连。如图1所示,第二滑轨91沿安装平
台10的横向方向延伸,通过改变微调机构92在所述第二滑轨91的位置调节光学系统101相
对玻璃盘30的位置。且通过微调机构92调节光学系统101在上下方向和左右方向的位置从
而实现光学系统101的准确对焦,提高光学系统101测量膜厚度的准确性。

可选地,如图1和图2所示,下平台12上设有避让槽,光学系统101的下端位于避让
槽内,从而可以方便调节光学系统101在竖直方向的高度,准确测量润滑剂的膜厚,其中,光
学系统101可以为显微镜。

在本发明再一些实施例中,测量润滑剂摩擦力的装置100还可以包括:壳体31。玻
璃盘30内置于壳体31内,壳体31上设有用于储存润滑剂的储油盒,储油盒向玻璃盘30的上
表面添加润滑剂。玻璃盘30和/或钢球53在旋转过程中,壳体31可以防止玻璃盘30上的润滑
剂四处飞溅,?#20918;?#20813;外界的?#39029;?#33853;入玻璃盘30的上表面。

可选地,壳体31的侧壁上形成避让孔,球轴52的另一端穿设避让孔。

可选地,壳体31的底壁设有通孔,通孔与光学系统101相对设置使得光学系统101
的光路与钢球和玻璃盘30的接触区相通。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”“、底”、“内”、“外”等指示的方
位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,
而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方?#36824;?#36896;和操作,因
此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机
械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元
件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发
明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”
可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表?#38236;?#19968;特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意?#38468;?#21512;该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何
的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例
性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨
的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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