专利名称：一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置，特别是关于一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置。
背景技术：
摩擦学的研究不仅仅涉及到表面的物理化学性质，也与润滑剂的性质密切相关，因此，研究摩擦副之间的接触区的性质对揭示润滑的机理具有重要的意义。尤其是观察超滑状态时接触区的细节，它能够为我们提供更多信息 去分析摩擦系数非常小的原因，这样有利于我们分析超滑机理并研发出新型的超滑材料。目前，已有一些公开的测试仪器用于分析润滑油的润滑特性。专利号为200810123328. 7的高压微间隙试验机能够评价材料在高压微间隙下的承载能力，而专利号为200910219284. 2的膜厚测量仪能够评价润滑剂在高压下和高温下的承膜能力。以上公开的专利中的测试设备虽然能在滚动条件下对润滑剂的某些润滑特性进行分析，但都不能用于分析纯滑动条件下且旋转半径很小的情况，而这种情况往往是超滑发生的工况，并且这些公开的测试设备还不能分析接触区润滑剂的化学性质。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于包括一支撑架、一驱动装置、一测试装置、一加载装置和一光学显微镜；所述支撑架包括一架体，所述架体的顶部设置有一常规的二维位移平台，所述二维位移平台上固定连接一支撑底板；所述驱动装置包括一架体，所述架体的顶部固定有一电机，所述电机的输出端连接有一驱动带轮，所述驱动带轮通过一同步带连接一从动带轮；所述测试装置包括一轴承座，所述轴承座通过轴承连接一空心主轴，所述空心主轴的下部固定连接在所述驱动装置的从动带轮内；所述加载装置包括一直线轴承座，在所述直线轴承座内固定连接一上部穿入所述空心主轴的直线轴承，所述直线轴承内滑动连接一加载轴，所述加载轴的顶部设置一陶瓷球，所述陶瓷球通过一空心的螺纹上盖定位其上，且能够转动；所述加载轴底部固定连接一杠杆，所述杠杆的另一端吊设有一砝码装置，所述杠杆的中部铰接一支撑杆，所述支撑杆固定连接在所述直线轴承座上；所述光学显微镜设置在所述测试装置的上方。所述光学显微镜为拉曼显微镜或红外显微镜中的一种。所述测试装置的轴承座通过四根圆柱支撑在所述支撑底板的一侧，所述轴承座的支撑也可以采用其它结构方式。所述空心主轴的顶部通过一空心端盖固定一蓝宝石或石英片中的一种。所述蓝宝石或石英片下方的所述空心主轴上开设有一个加载润滑剂的方形孔，也可以是一个圆孔或其它形状的孔。所述加载装置的直线轴承座放置在所述所述支撑底板上，所述直线轴承座在所述支撑底板上可以进行调节。在所述直线轴承座内的直线轴承的圆心与所述空心主轴的圆心之间为偏心设置，两圆心的间距为接触区跑道的旋转半径，两圆心之间最小圆心间距可以调节至0，最大的偏心距离为5_。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用连接在支撑底板底部的二维位移平台移动调节，并通过移动直线轴承座调节直线轴承的圆心与主轴的圆心之间的偏心距离，其间距即为接触区跑道的旋 转半径，因此可以实现摩擦副接触区与外接显微镜的快速对焦。2、本发明由于采用外接光学显微镜实时观察接触区的形貌变化，同时通过光学显微镜或者拉曼显微镜或者红外显微镜对接触区及其周围的化学成分及结构变化进行在线分析，因此为分析超滑机理和研发新型超滑材料提供了研究条件。3、本发明由于在支撑底板设置驱动装置测试装置和加载装置，通过驱动装置带动空心主轴旋转，并在测试装置的中心区域采用杠杆和直线轴承对摩擦副进行加载，进而实现两摩擦副之间的相对滑动；以实现对超滑状态时接触区的形貌和化学成分进行分析，因此使测量装置结构简单，轻便易携。本发明可以广泛用于观察超滑状态时接触区的微观形貌及组分之中。
图I是本发明的结构状态示意2是本发明的主体机械结构剖视示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图I所示，本发明装置包括一支撑架I、一驱动装置2、一测试装置3、一加载装置4和一光学显微镜5。本发明的支撑架I包括一架体11，在架体11的顶部设置有一常规的二维位移平台12，在二维位移平台12上固定连接一支撑底板13。本发明的驱动装置2包括一设置在支撑底板13—侧由四根圆柱支撑的架体21，架体21的顶部固定有一电机22，电机22的输出端连接有一驱动带轮23，驱动带轮23通过一同步带24连接一从动带轮25。其中架体21的支撑也可以采用其它方式。如图I、图2所示，本发明的测试装置3包括设置在支撑底板13另一侧由四根柱支撑的一轴承座31，轴承座31通过轴承连接一空心主轴32，空心主轴32的下部固定连接在驱动装置2的从动带轮25内，空心主轴32的顶部通过一空心端盖33固定一蓝宝石/石英片34，在蓝宝石/石英片34下方的空心主轴32上开设有一个加载润滑剂的方形孔35。其中轴承座31的支撑也可以采用其它结构方式，加载润滑剂的方形孔35也可以是一个圆孔或其它形状的孔。如图2所示，本发明的加载装置4包括一放置在支撑底板13上直线轴承座41，在直线轴承座41内固定连接一上部穿入空心主轴32的直线轴承42，在直线轴承42内滑动连接一加载轴43，在加载轴43的顶部设置一陶瓷球44，陶瓷球44通过一空心的螺纹上盖45定位其上,且能够转动。加载轴43底部固定连接一杠杆46,杠杆46的另一端吊设有一砝码装置47，在杠杆46的中部铰接一支撑杆48，支撑杆48固定连接在直线轴承座41上。如图I所示，光学显微镜5设置在测试装置3的上方，光学显微镜5可以采用拉曼显微镜或红外显微镜。上述实施例中，如图2所示，加载轴43的圆心与空心主轴32的圆心之间为偏心设置，通过在支撑底板13上移动直线轴承座41，可以调节二者之间的偏心距离，最小的偏心距离为0，最大的偏心距离5mm，上述偏心距离即为接触区跑道的旋转半径。
本发明使用时，首先将加载轴43与空心主轴32之间的偏心距调到需要的值，然后用微量注射器通过方形孔35在接触区陶瓷球44和蓝宝石/石英片34之间加入微量被测试的润滑剂，接着通过二维位移平台12调节接触区的位置，使其处在显微镜5的正下方，然后调节显微镜5使接触区在显微镜5下聚焦。最后启动电机22，带动驱动带轮23转动，并通过同步带24带动从动带轮25旋转，从动带轮25进而带动测试空心主轴32的旋转，这样就可以通过显微镜5观察接触区及其周围的润滑剂结构及其成分分布等信息。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于包括一支撑架、一驱动装置、一测试装置、一加载装置和一光学显微镜； 所述支撑架包括一架体，所述架体的顶部设置有一常规的二维位移平台，所述二维位移平台上固定连接一支撑底板； 所述驱动装置包括一架体，所述架体的顶部固定有一电机，所述电机的输出端连接有一驱动带轮，所述驱动带轮通过一同步带连接一从动带轮； 所述测试装置包括一轴承座，所述轴承座通过轴承连接一空心主轴，所述空心主轴的下部固定连接在所述驱动装置的从动带轮内； 所述加载装置包括一直线轴承座，在所述直线轴承座内固定连接一上部穿入所述空心主轴的直线轴承，所述直线轴承内滑动连接一加载轴，所述加载轴的顶部设置一陶瓷球，所述陶瓷球通过一空心的螺纹上盖定位其上，且能够转动；所述加载轴底部固定连接一杠杆，所述杠杆的另一端吊设有一砝码装置，所述杠杆的中部铰接一支撑杆，所述支撑杆固定连接在所述直线轴承座上； 所述光学显微镜设置在所述测试装置的上方。
2.如权利要求I所述的一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于所述光学显微镜为拉曼显微镜或红外显微镜中的一种。
3.如权利要求I所述的一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于所述测试装置的轴承座通过四根圆柱支撑在所述支撑底板的一侧，所述轴承座的支撑也可以采用其它结构方式。
4.如权利要求I所述的一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于所述空心主轴的顶部通过一空心端盖固定一蓝宝石或石英片中的一种。
5.如权利要求I所述的一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于所述蓝宝石或石英片下方的所述空心主轴上开设有一个加载润滑剂的方形孔，也可以是一个圆孔或其它形状的孔。
6.如权利要求I或2或3或4或5所述的一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于所述加载装置的直线轴承座放置在所述所述支撑底板上，所述直线轴承座在所述支撑底板上可以进行调节。
7.如权利要求I或2或3或4或5所述的一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于在所述直线轴承座内的直线轴承的圆心与所述空心主轴的圆心之间为偏心设置，两圆心的间距为接触区跑道的旋转半径，两圆心之间最小圆心间距可以调节至0,最大的偏心距离为5mm。
8.如权利要求6所述的一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于在所述直线轴承座内的直线轴承的圆心与所述空心主轴的圆心之间为偏心设置，两圆心的间距为接触区跑道的旋转半径，两圆心之间最小圆心间距可以调节至0，最大的偏心距离为5mm。
全文摘要
本发明涉及一种测量超滑状态时接触区微观形貌及组分的装置，其特征在于它包括一支撑架、一驱动装置、一测试装置、一加载装置和一光学显微镜；支撑架包括在架体顶部设置的二维位移平台和支撑底板；驱动装置包括在架体顶部固定连接有驱动带轮的电机，通过同步带连接从动带轮；测试装置包括通过轴承座内的轴承连接一下部连接有从动带轮的空心主轴；加载装置包括在直线轴承座内通过直线轴承滑动连接一加载轴，加载轴的顶部设置一通过空心上盖转动定位的陶瓷球；加载轴底部固定连接一杠杆，杠杆的另一端吊设有一砝码装置，杠杆的中部铰接一支撑杆，支撑杆固定连接在直线轴承座上；光学显微镜设置在测试装置的上方。本发明可以广泛用于观察超滑状态时接触区的微观形貌及组分之中。
文档编号G01B11/24GK102768208SQ20121024591
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者张晨辉, 张韶华, 李津津, 雒建斌 申请人:清华大学