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专利摘要

本发明涉及一种超低温真空轴承试验机。超低温真空轴承试验机包括：支撑模块；真空模块，包括由支撑模块支撑的真空容器和真空泵组；夹具模块，设置于真空容器内并用于夹持轴承试件；主轴模块，包括主轴和驱动机构，主轴穿设且固定有轴承试件的内圈，驱动机构位于真空容器外并由支撑模块支撑；内圈制冷模块，与主轴的一端连接，内圈制冷模块背离主轴的一端伸出真空容器外并由驱动机构驱动其转动；外圈制冷模块，设于夹具模块并用于对夹具模块制冷；加载模块，用于对夹具模块加载以至对轴承试件加载；及测量模块，设置于真空容器内并用于测量轴承试件的摩擦力矩。上述的超低温真空轴承试验机能实现真空、低温等特殊工况下轴承的摩擦力矩的测量。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210778383.X
申请日期:
2022-07-04
专利申请人:
清华大学
分类号:
G01M13/04 ; G01L5/00
发明/设计人:
陈宏展，崔文岩，马天宝
权利要求: 1.一种超低温真空轴承试验机，其特征在于，包括：支撑模块；真空模块，包括由所述支撑模块支撑的真空容器和与所述真空容器连接的真空泵组；夹具模块，设置于所述真空容器内并用于夹持轴承试件的外圈；主轴模块，包括主轴和驱动机构，所述主轴穿设且固定有所述轴承试件的内圈，所述驱动机构位于所述真空容器外并由所述支撑模块支撑；内圈制冷模块，与所述主轴的一端连接，所述内圈制冷模块背离所述主轴的一端伸出所述真空容器外并由所述驱动机构驱动其转动；外圈制冷模块，设于所述夹具模块并用于对所述夹具模块制冷；加载模块，用于对所述夹具模块加载以至对所述轴承试件加载；及测量模块，设置于所述真空容器内并用于测量所述轴承试件的摩擦力矩。2.根据权利要求1所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述内圈制冷模块包括：导冷室，设置于所述真空容器内并与所述主轴的一端连接；空心轴，与所述导冷室背离所述主轴的一端连接并与所述导冷室导通，所述空心轴背离所述导冷室的一端伸出所述真空容器外并由所述驱动机构驱动其转动，所述空心轴伸出所述真空容器外的一端套设有压力桶，所述压力桶与所述空心轴连通，所述压力桶用于与抽气泵连接；及液氮管，穿设于所述空心轴，所述液氮管的一端伸出所述空心轴并伸入所述导冷室内，所述液氮管的另一端伸出所述空心轴并用于连接液氮源；其中，所述导冷室的内腔的腔底设置有凸柱，所述凸柱设有通孔，所述通孔的两端分别与所述导冷室的内腔和所述空心轴导通，所述液氮管的一端伸出所述通孔并伸出至所述凸柱的径向外侧。3.根据权利要求2所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述内圈制冷模块还包括温度传感器和导电滑环，所述导电滑环设置在所述空心轴伸出所述真空容器的一端，所述导冷室设置有所述温度传感器，所述温度传感器通过穿设在所述空心轴的测温导线与所述导电滑环的内环连接，所述导电滑环的外环用于连接至测量控制系统；所述超低温真空轴承试验机还包括内圈加热模块，所述内圈加热模块包括电加热件，所述电加热件设置于所述导冷室内，所述电加热件通过穿设在所述空心轴的加热导线与所述导电滑环的内环连接。4.根据权利要求2所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述夹具模块包括夹具主体和夹具外壳，所述夹具主体的内侧壁设有环形槽，所述环形槽用于与所述轴承试件的外圈配合，所述夹具外壳套设且固定于所述夹具主体外。5.根据权利要求4所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述夹具外壳设有液氮通道；所述外圈制冷模块包括：进液管，所述进液管的一端与所述夹具外壳连接并与所述液氮通道连通，所述进液管的另一端用于连接至所述真空容器上设置的真空转接头以至与所述真空容器外部的液氮源连接；排气管，所述排气管的一端与所述夹具外壳连接并与所述液氮通道连通，排气管的另一端用于连接至所述真空容器上设置的真空转接头以至与所述真空容器外部连通；以及温度传感器，所述夹具模块设置有所述温度传感器，所述温度传感器用于通过所述真空容器上设置的真空线缆接头连接至测量控制系统；所述的超低温真空轴承试验机还包括外圈加热模块，所述外圈加热模块包括电加热件，所述电加热件设置于所述夹具外壳内，所述电加热件通过所述真空容器上设置的真空线缆接头连接至测量控制系统。6.根据权利要求1所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述主轴模块包括支撑轴承和轴承座，所述主轴的两端分别连接有支撑轴承，每个所述支撑轴承通过对应的所述轴承座连接于所述真空容器；所述主轴靠近所述内圈制冷模块的一端所连接的支撑轴承采用背装角接触轴承；所述主轴背离所述内圈制冷模块的一端所连接的支撑轴承采用圆柱滚子轴承。7.根据权利要求1所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述加载模块的数量为两个，其中一个为用于在所述轴承试件的径向加载的径向加载模块，另一个为用于在所述轴承试件的轴向加载的轴向加载模块；所述加载模块包括电磁铁和衔铁以及电缸，所述电磁铁设置于所述真空容器，所述衔铁与所述夹具模块连接，所述电缸的输出端与所述电磁铁连接，所述电缸用于驱动所述电磁铁向靠近或远离所述衔铁的方向移动。8.根据权利要求7所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述电磁铁与所述衔铁相对设置，所述电磁铁面向所述衔铁的表面和所述衔铁面向所述电磁铁的表面均为部分球面。9.根据权利要求7所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述电磁铁包括内磁铁、线圈及隔离壳体，所述线圈缠绕于所述内磁铁外侧，所述内磁铁和所述线圈均位于所述隔离壳体内，所述内磁铁的一端与所述衔铁相对设置，所述隔离壳体靠近所述衔铁的一端与所述内磁铁密封连接；所述加载模块还包括调节波纹管，所述调节波纹管设置在所述隔离壳体背离所述衔铁的一侧，所述调节波纹管的一端与所述隔离壳体密封连接，所述调节波纹管的另一端与真空容器密封连接，所述调节波纹管的内侧与真空容器外部连通且与所述隔离壳体内侧连通。10.根据权利要求1所述的超低温真空轴承试验机，其特征在于，所述测量模块包括：传力梁，所述传力梁的一端与所述夹具模块连接，另一端向所述夹具模块的径向外侧延伸；传感器支撑部，所述传感器支撑部设置于所述真空容器；力传感器，所述力传感器设置于所述传感器支撑部；压力杆，所述压力杆的一端与所述力传感器固定连接；以及施力球，所述压力杆的另一端面向所述传力梁并与所述施力球固定连接；所述轴承试件的内圈与外圈相对转动时的摩擦力矩能使所述传力梁向挤压所述施力球的方向转动。