一种喷油润滑下油温和环境温度的低温控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种润滑油低温控制技术领域，尤其涉及一种喷油润滑下油温和环境温度的低温控制方法及装置。
【背景技术】
[0002]为了研究低温下航空航天轴承的润滑性能，需要准确模拟航空航天轴承所处的低温环境，即需要对被测试的润滑油进行冷却降温，同时也要保证被润滑试件所处的环境温度也处于低温状态，以完成润滑油在低温环境下摩擦润滑特性的测试。
[0003]目前，常用的润滑油摩擦力测试机采用的是油浴润滑方式，将小球浸入被测试的润滑油中，通过小球的转动将润滑油带入球盘接触区。在小球所浸入的油槽壁外侧有蒸发器，在油槽底部下方有加热管。在做低温试验时，采用平衡调温技术(BTC)，在制冷系统连续工作的情况下，控制系统根据设定的温度点通过PID自动运算输出的结果去控制加热器的输出量，使润滑油油温最终达到动态平衡。但在润滑油内部主要利用热对流实现温度的均匀性。这种低温控制方法的缺点是:油浴润滑适合于被润滑试件运转速度较低的情况，即两个被润滑试件在接触点处的速度为12m/s，对于两个被润滑试件在接触点处的速度高于12m/s的情况，怎样实现低温下润滑油摩擦润滑特性的测试还未见到相关文献。
[0004]当两个被润滑试件在接触点处的速度高于12m/s时，一般采用喷油润滑，常见的喷油润滑方式，多为油雾润滑，是将低温压缩空气与微量润滑油混合得到雾化的低温气液两相流，再喷射到接触界面。这种方式的缺点在于油雾是空气和润滑油的混合物，而空气的比热容远小于润滑油的比热容，因此所测得的喷嘴处的温度是油雾的温度，并不能真实反应润滑油的实际温度。而且该方法对润滑油的收集和二次利用率较低，且泄露的油雾会对实验人员产生危害。
[0005]对被润滑件环境温度的控制，常见的是采用液氮冷却方式，但在低温氮气的流量控制上存在缺陷，只是通过杜瓦瓶中的电加热芯发热量的大小来控制低温氮气的产生量，由于滞后性的存在容易过度冷却，还需要用另一套大功率的加热棒来抵消过多低温气体带来的过度降温效果，其结构也比较复杂，占用的体积也比较大。
[0006]目前已公开的的油浴润滑、喷油(油雾)润滑不能满足高速下，尤其是两个被润滑试件接触点速度高于12m/s时润滑油低温摩擦润滑特性测试中油温的精确控制，对于同时精确控制低温下的油温和环境温度更是没有见到相关文献。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了克服上述现有技术上的缺陷，提出了一种喷油润滑下油温和环境温度的低温控制方法及装置。其能同时满足降低润滑油的温度和降低被润滑试件环境温度，并实现温度控制结构的一体化。
[0008]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种喷油润滑下油温和环境温度的低温控制方法及装置，包括壳体、制冷系统、电气系统、储油箱、酒精箱、空气循环冷却箱等；所述低温试验箱壳体经过钣金加工得到，材料为A3钢板，内部设有制冷系统、电气系统、储油箱、酒精箱和空气循环冷却箱；储油箱、酒精箱和空气循环冷却箱安装在壳体上部；制冷系统位于壳体底部；电气系统安装在壳体前面板上。
[0009]所述制冷系统包括两套制冷系统，分别用于酒精箱和空气循环冷却箱的冷却；所述制冷系统均具有冷凝器、储液器、压缩机及蒸发器等相关元器件；所述冷凝器、储液器及压缩机依次连接，安装在壳体内的底板上；所述的蒸发器分别安装在酒精箱壳体的内侧壁上及空气循环冷却箱壳体的内侧壁上；所述压缩机由线路连接至电气系统。
[0010]所述电气系统包括PID温度控制器、温度显示器、测温电阻、继电器、接触器、开关；所述PID温度控制器、温度显示器、开关均安装在前面板上；所述继电器、接触器安装在前面板内侧；所述PID温度控制器用来控制酒精箱和空气冷却箱的制冷系统的工作状态；所述温度显示器可以显示喷油口温度和被润滑件接触区内的温度；喷油口和被润滑件接触区内安装有所述测温电阻，用于实时测量喷油口处的油温和被润滑件接触区内的空气温度，并与PID温度控制器协作完成温度控制。
[0011]所述储油箱与酒精储存箱共存于一个大箱体内，用不锈钢隔板将储油箱和酒精箱隔开；所述箱体的材料为不锈钢材质，箱体外部包裹有聚苯乙烯泡沫板保温层。
[0012]所述酒精箱为八边形结构，其中进油冷却管盘成螺旋状安装在箱体中，并在顶部设置有进油管和出油管，盘成螺旋状的进油管为紫铜管，具有极佳的导热性，可以快速传导热量，降低润滑油的温度；所述酒精箱正中安装有搅拌器；所述搅拌器被安装在顶盖上的电机驱动；所述加热棒安装在箱体搅拌器的旁边；所述酒精箱的箱体内侧壁上安装有蒸发器；所述箱体底部设置有排放口，采用螺帽密封；所述箱顶部设置有酒精灌入口，采用塑料帽密封。
[0013]所述储油箱箱体底部设有排放口，采用螺帽密封；所述储油箱箱体上部开有正方形开口，可以灌入润滑油，并可以放入吸油泵和插入试验油回油管。
[0014]所述空气冷却箱箱体外面包裹有聚苯乙烯泡沫板保温层，箱体中央安装有耐高低温的不锈钢风扇一部，箱体侧壁上安装有蒸发器；所述空气冷却箱顶部有进气管与出气管各一个，进气管与出气管的材料为PVC;在进气管与出气管的PVC管上套上聚乙烯保温管，保温管的另一端与被润滑件接触区顶部的玻璃盖板上的进气管与出气管的管口相连接。
[0015]油温控制方法:
(1)开启制冷系统，设定PID温度控制器控制温度，将酒精箱内的酒精进行冷却，同时开启搅拌器；
(2)启动润滑油供油电机和油泵，润滑油通过进油管进入酒精箱中冷却后从喷油嘴处喷出。在喷油嘴处的测温电阻可以监测油温并实时反馈给PID温度控制器，与设定的预期温度进行对比，通过PID运算，决定电加热棒通电时间。
[0016]环境温度控制方法:
(O开启制冷系统，设定PID温度控制器控制温度，将空气冷却箱中的空气冷却，同时开启循环风扇将被润滑件接触区内的热空气交换成冷空气；
(2)在被润滑件接触区内的测温电阻将被润滑件接触区内部温度实时反馈给PID温度控制器，与设定的预期温度进行对比，经PID运算，控制循环风扇转速的大小。
[0017]本发明的有益效果为:
1、可以实现喷油润滑状态下，对循环流动润滑油的低温精确控制，控温范围-30° C-室温，控温精度±0.5° C，解决了当两个被润滑试件在接触点处的速度高于12m/s情况下润滑油油温的低温控制难题；
2、实现了同时精确控制低温下的油温和环境温度，能更加精确模拟航空航天轴承所处的低温环境；
3、冷却效率高，冷却速度快。采用油箱与酒精箱相邻的方式，由于热传导作用可使得油箱内温度较低，润滑油先在油箱中进行预冷，然后再进入酒精箱冷却，提高了冷却效率和速度；
4、采用空气冷却箱冷却空气，并通过输送冷空气至被润滑件接触区冷却的方法，在降低被润滑件接触区温度的同时，也能去除被润滑件接触区内的水份，减少被润滑接触区内润滑油水份的掺入量，提高试验结果的精确度，也避免了使用液氮的危险性。并且被润滑接触区结构简单，体积较小，控温精度可以达到± 1°C，满足摩擦润滑测试要求。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的俯视示意图；
图2为本发明的前视示意图。
[0019]图中:111为低温试验箱箱体，101为酒精加入口，102为出油管，103为搅拌电机，104为酒精箱，105为进油管，106为回油管，107为供油电机和油泵，108为油箱，109、112为保温泡沫板，110为电加热棒，113为空气冷却箱，114为进气口，115为出气口，116为循环风扇，117为搅拌器；212为被润滑件接触区，201为接触区测温电阻，202为喷油嘴测温电阻，203为喷油嘴，204为保温层，205为玻璃盖板，206为进气口，207为出气口，208为被测润滑试件(1)，209为被测润滑试件(2)，210为保温管道(1)，211为保温管道(2) ;301为PID控制器、302、305为冷凝器，303为压缩机，304为冷却风扇。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作以下进一步说明:
如附图1-2所示，本发明包括低温箱箱体111，储油箱108，酒精箱104，空气冷却箱113，制冷系统，电气系统及配套的被润滑件接触区保温结构212 ;所述低温箱箱体经过钣金加工得到，材料为A3钢板，外壳进行喷塑处理；在低温试验箱壳体内部上层安装有储油箱108，酒精箱104和空气冷却箱113。
[0021]所述制冷系统有两套相互独立的制冷系统，分别用于酒精箱104和空气冷却箱113的冷却；所述制冷系统的压缩机302安装在壳体的底板上；空气冷却箱113的制