专利名称：一种高压润滑油界面滑移长度测量方法
技术领域：
本发明涉及的基于光干涉可视技术的高压润滑油界面滑移长度测量是在冲击之 前给钢球施加预载荷，载荷值从数显拉力器上读出，此时弹簧处于拉紧状态，伺服电机缓慢 正转，与电机轴相连的压板销对加载托板施加压力，使钢球和玻璃块脱离并保持一定初始 间隙，此时电机迅速反转，固定在加载托板上的钢球在弹簧拉力作用下冲击玻璃块，由于润 滑油的粘性，部分润滑油来不及排出而被封闭在钢球和玻璃块之间形成凹陷状油膜；封闭 的凹陷状润滑油处于高压状态，其中凹陷核心的压力最高；为了防止润滑油泄漏，给钢球进 行二次加载；然后使钢球保持静止玻璃块滑动或玻璃块保持静止钢球滑动；记录封油凹陷 在接触区的运动过程，利用图像处理软件得到玻璃块和钢球上参考点及封油核心的运动速 度；设玻璃块或钢球上参考点的速度为u^，封油核心的运动速度为u。；巻吸速度为 = uref/2，根据经典润滑理论，采用无滑移边界条件，封油核心的运动速度应与巻吸速度相等， 即U。= ；由于封闭润滑油在玻璃块表面发生了滑移U。 # ，当玻璃块滑动时，U。 < ；当 钢球滑动时，U。 > ；在玻璃块滑动和钢球滑动的条件下，滑移速度Us = 2u。-l^f，滑移长度
6="s A。 本发明涉及的对不同初始封油深度的精确控制是在比较不同润滑油间滑移长度
的变化时获得相同的初始条件，即相同的封油深度，封油深度通过封闭润滑油的条纹数目
计算得到；将伺服电机设定为位移模式，用PLC控制电机的正反转速度；根据电机的正转位 移控制钢球和玻璃块之间的初始间隙；通过电机的反转速度控制钢球冲击玻璃块的速度， 合理调配两个冲击因素，实现对封油深度的精确控制。 本发明涉及的防止润滑油泄漏的控制是当使用粘度较低或粘压系数较小的润滑 油时润滑油会泄漏，即冲击完成后，润滑油会迅速泄漏出接触区影响实验的结果；为了防止 润滑油泄漏，在冲击完成后，迅速给钢球二次加载，有效抑制润滑油泄漏；另外二次加载后， 润滑油在接触区的运动时间变长，为实验提供更多的有效测量数据。 本发明与现有技术相比，其使用的系统装置组成原理可靠，结构简单，操作方便， 测量精确度高，其方法简便灵活，实验和实用性强，数量参数计算方便。


图1为本发明实现时的测试系统装置组装结构原理示意图。
图2为本发明玻璃块滑动和球滑动滑段长度的计算图示。
具体实施例方式
下面通过实施例并结合附图做进一步说明。
实施例 本实施例的系统装置结构原理示意如图1所示，测量时使用的系统装置的组成包 括钢球1、玻璃块2、钢球夹具、加载托板4、压板销5、电机6、数显拉力器7、弹簧8、铬膜9、 封闭润滑油10、单色光11和显微镜12等器件，按测量原理组装成一体化装置系统进行测 量，先根据实验目标选择和确定润滑油、封油的初始深度和需要施加的载荷；再基于光干涉 可视技术的高压润滑油界面滑移长度的测量，通过数显拉力器7给钢球1施加预定载荷； 按不同初始封油深度的精确控制要求，根据封油的初始深度设定电机6的相关参数进行冲击；然后按防止润滑油泄露的控制要求，通过数显拉力器7给钢球1进行二次加载，以有效 控制封闭润滑油的泄露；再按基于冲击技术的弹流接触区界面滑移长度测量要求，转动使 玻璃块2或钢球1滑动，记录封闭润滑油10在接触区的整个运动过程；最后利用图像处理 软件分析参考点封油核心的运动速度，利用滑移长度模型计算滑移速度和滑移长度。
本实施例测量时，冲击之前给钢球1施加预载荷，载荷值可以从数显拉力器7上 读出，此时弹簧8处于拉紧状态，伺服电机6缓慢正转，与电机6轴相连的压板销5对加载 托板4施加压力，使钢球1和玻璃块2脱离并保持一定初始间隙，此时电机6迅速反转，固 定在加载托板4上的钢球1在弹簧8拉力作用下冲击玻璃块2，由于润滑油的粘性，部分润 滑油来不及排出而被封闭在钢球1和玻璃块2之间形成凹陷状油膜(图l(I));封闭的凹 陷状润滑油处于高压状态，其中凹陷核心的压力最高；为了防止润滑油泄漏，给钢球1进行 二次加载，然后使玻璃块2滑动，钢球1保持静止或钢球1滑动玻璃块2保持静止；记录封 油凹陷在接触区的运动过程，利用图像处理软件得到玻璃块2和钢球1上参考点及封油核 心的运动速度，设玻璃块2或钢球1上参考点的速度为uMf，封油核心的运动速度为u。；设 巻吸速度为 =u^/2，若根据经典的润滑理论，采用无滑移边界条件，封油核心的运动的 速度应与巻吸速度相等，即u。= ；本实施例由于封闭润滑油在玻璃块2表面发生了滑移
U。 # ，当玻璃块2滑动时，U。 < ；而当钢球1滑动时，U。 > ；在玻璃块2滑动和钢球1 滑动的条件下，滑移速度Us都可表示为、二2u。-Uw，则滑移长度为力=""其中的
h为附图2中所示，为钢球1与玻璃块2之间的垂直距离。 本实施例在不同初始封油深度的精确控制是在比较不同润滑油间滑移长度的变 化时，要获得相同的初始条件，即相同的封油深度，而封油深度可以通过封闭润滑油的条纹 数目计算得到；如图1所示，将伺服电机6设定为位移模式，用PLC控制电机的正反转的速 度；可以根据电机6的正转的位移控制钢球1和玻璃块2之间的初始间隙；通过电机6的反 转速度来控制钢球1冲击玻璃块2的速度，合理调配这两个冲击因素，可实现对封油深度的 精确控制。 本实施例对防止润滑油泄漏的控制是当使用粘度较低或粘压系数较小润滑油时， 遇到的一个重要问题是润滑油的泄漏，即冲击完成后，润滑油会迅速泄漏出接触区，这势必 影响实验的结果；为了防止润滑油泄漏，在冲击完成后，迅速给钢球二次加载，实验证明这 种方法可以有效地抑制润滑油的泄漏；另外二次加载之后，润滑油在接触区的运动时间变 长，可以为实验提供更多的有效测量数据。
权利要求
一种高压润滑油界面滑移长度测量方法，测量使用的装置包括钢球、玻璃块、钢球夹具、加载托板、压板销、电机、数显拉力器、弹簧、铬膜、封闭润滑油、单色光和显微镜，按测量原理组装成一体化装置，其特征在于先根据实验目标选择和确定润滑油、封油的初始深度和需要施加的载荷；再基于光干涉可视技术的高压润滑油界面滑移长度的测量，通过数显拉力器给钢球施加预定载荷；按不同初始封油深度的精确控制要求，根据封油的初始深度设定电机的相关参数进行冲击；然后按防止润滑油泄露的控制要求，通过数显拉力器给钢球进行二次加载，控制封闭润滑油的泄露；再按基于冲击技术的弹流接触区界面滑移长度测量要求，转动使玻璃块或钢球滑动，记录封闭润滑油在接触区的整个运动过程；最后利用图像处理软件分析参考点封油核心的运动速度，利用滑移长度模型计算滑移速度和滑移长度。
2. 根据权利要求1所述的高压润滑油界面滑移长度测量方法，其特征在于涉及的基于 光干涉可视技术的高压润滑油界面滑移长度测量是在冲击之前给钢球施加预载荷，载荷值 从数显拉力器上读出，此时弹簧处于拉紧状态，电机缓慢正转，与电机轴相连的压板销对加 载托板施加压力，使钢球和玻璃块脱离并保持一定初始间隙，此时电机迅速反转，固定在加 载托板上的钢球在弹簧拉力作用下冲击玻璃块，部分粘性润滑油来不及排出被封闭在钢球 和玻璃块之间形成凹陷状油膜；封闭的凹陷状润滑油处于高压状态，其中凹陷核心的压力 最高；为防止润滑油泄漏，给钢球进行二次加载；然后使钢球保持静止玻璃块滑动或玻璃 块保持静止钢球滑动；记录封油凹陷在接触区的运动过程，利用图像处理软件得到玻璃块和钢球上参考点及封油核心的运动速度；设玻璃块或钢球上参考点的速度为Uref，封油核心的运动速度为u。；巻吸速度为<formula>formula see original document page 2</formula>，根据经典润滑理论，采用无滑移边界条件，封油核 心的运动速度与巻吸速度相等，即<formula>formula see original document page 2</formula>封闭润滑油在玻璃块表面发生滑移<formula>formula see original document page 2</formula>当 玻璃块滑动时，U。 < ；当钢球滑动时，<formula>formula see original document page 2</formula>在玻璃块滑动和钢球滑动的条件下，滑移速度<formula>formula see original document page 2</formula>，滑移长度<formula>formula see original document page 2</formula>
3. 根据权利要求1所述的高压润滑油界面滑移长度测量方法，其特征在于涉及的对不同初始封油深度的精确控制是在比较不同润滑油间滑移长度的变化时获得相同的初始条件，即相同的封油深度，封油深度通过封闭润滑油的条纹数目计算得到；将电机设定为位移 模式，用PLC控制电机的正反转速度；根据电机的正转位移控制钢球和玻璃块之间的初始 间隙；通过电机的反转速度控制钢球冲击玻璃块的速度，调配两个冲击因素，实现对封油深 度的精确控制。
4. 根据权利要求1所述的高压润滑油界面滑移长度测量方法，其特征在于涉及的防止 润滑油泄漏的控制是当使用粘度较低或粘压系数较小的润滑油时润滑油会泄漏，即冲击完 成后，润滑油会迅速泄漏出接触区影响实验结果；为防止润滑油泄漏，在冲击完成后，迅速 给钢球二次加载抑制润滑油泄漏；二次加载后，润滑油在接触区的运动时间变长，提供测量 数据。
全文摘要
本发明属于界面滑移实验测量技术领域，涉及一种高压润滑油界面滑移长度测量方法，先选择和确定润滑油、封油的初始深度和施加的载荷；再基于光干涉技术对高压润滑油界面滑移长度测量并由数显拉力器给钢球施加预定载荷；按不同初始封油深度要求，由初始深度设定电机参数进行冲击；然后按防润滑油泄露要求由数显拉力器给钢球二次加载，控制封闭润滑油泄露；再基于冲击技术弹流接触区界面滑移长度测量要求，使玻璃块或钢球滑动，记录封闭润滑油在接触区运动过程；最后用图像处理软件分析封油核心运动速度并计算滑移速度和滑移长度，其使用的装置原理可靠，结构简单，操作方便，测量与计算精确度高，方法灵便，实用性强。
文档编号G01N13/00GK101738166SQ20101001186
公开日2010年6月16日 申请日期2010年1月9日 优先权日2010年1月9日
发明者栗心明, 郭峰, 黄柏林 申请人:青岛理工大学