專利名稱：試驗(yàn)潤滑劑力學(xué)剪切穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在一臺試驗(yàn)儀，特別是在一臺殼牌四球試驗(yàn)儀中，試驗(yàn)潤滑劑力學(xué)剪切穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)接器。試驗(yàn)儀包括一根由電機(jī)驅(qū)動的主動軸；一個在主動軸對面并與之相隔一定距離的支座；以及一個將與主動軸軸線平行的試驗(yàn)力加在安裝于主動軸和支座之間的轉(zhuǎn)接器上的預(yù)應(yīng)力裝置。轉(zhuǎn)接器包括與主動軸相連的第一個端頭；與支座相連的第二個端頭；以及一個與端頭中之一個連接的外殼，外殼中存放被試驗(yàn)潤滑劑和潤滑劑試驗(yàn)用軸承裝置。
試驗(yàn)潤滑劑(潤滑液或潤滑脂)力學(xué)剪切穩(wěn)定性的試驗(yàn)儀是現(xiàn)有的。用得最普遍的是所謂的殼牌四球試驗(yàn)儀(例如參見德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN51350第一部分圖2)。一根作為試驗(yàn)軸的由電機(jī)驅(qū)動的主動軸，其軸線垂直地支承在一個外殼上。在它下面由一個旋轉(zhuǎn)盤構(gòu)成與之相隔一定距離的支座，旋轉(zhuǎn)盤上作用了一個垂直向上的試驗(yàn)力，可以通過一個可沿一個杠桿臂移動的砝碼有選擇地調(diào)整這個試驗(yàn)力。在采用殼牌四球試驗(yàn)儀時，試驗(yàn)軸承裝置由三個固定球和一個活動球組成，這些球均裝在充滿被試驗(yàn)潤滑劑的外殼中。此保證不轉(zhuǎn)動的外殼支靠在旋轉(zhuǎn)盤上；活動球則與主動軸不可相對轉(zhuǎn)動地連接在一起。在對潤滑劑進(jìn)行試驗(yàn)時，在主動軸旋轉(zhuǎn)并帶動活動球旋轉(zhuǎn)的情況下(轉(zhuǎn)速為每分鐘1420轉(zhuǎn))，將試驗(yàn)力逐級增加，直至此活動球與那些固定球熔接在一起，從而使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中斷。在采用此同一種四球系統(tǒng)的另外一種試驗(yàn)方法中，通過測量球痕直徑來確定三個固定球由于磨擦造成的損耗情況。
這種廣泛使用的具有四球系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單和緊湊的試驗(yàn)儀，只是在一定條件下才適用于試驗(yàn)液體的力學(xué)剪切穩(wěn)定性。人們可以測定在施加一定的剪切載荷之前和之后潤滑劑的運(yùn)動粘度，從而可以立即得出相對的粘度下降值。
本發(fā)明的目的是提供一種試驗(yàn)潤滑劑力學(xué)剪切穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)接器，這種轉(zhuǎn)接器可以沒有困難地裝在普通的試驗(yàn)儀中，尤其是在殼牌四球試驗(yàn)儀中使用。
達(dá)到上述目的所采取的措施是，在轉(zhuǎn)接器中裝一個球軸承或滾柱軸承作為試驗(yàn)用軸承裝置，以及調(diào)節(jié)外殼的溫度。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)接器中設(shè)有一個球軸承(主要用于試驗(yàn)油脂)或滾柱軸承(主要用于試驗(yàn)油液)，在轉(zhuǎn)接器裝入試驗(yàn)儀后，軸承可在試驗(yàn)載荷下由主動軸帶轉(zhuǎn)，在這種情況下使?jié)櫥蜉S承或滾柱軸承的潤滑劑受到了相應(yīng)的剪切應(yīng)力。本發(fā)明中對外殼進(jìn)行調(diào)溫的目的，是為了排出試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的熱量?？梢允雇鈿ぬ幱诤銣貭顟B(tài)(等工作溫度)，這樣可以保證試驗(yàn)條件具有重復(fù)性。
可以考慮用不同的調(diào)溫方法。最理想的結(jié)構(gòu)簡單的方法是采用冷卻劑來調(diào)節(jié)溫度，為此，在外殼上設(shè)有至少一個冷卻劑通道。
要使球軸承或滾柱軸承上的溫度分布盡可能地均勻，應(yīng)至少使一個冷卻劑通道經(jīng)過球軸承或滾柱軸承的至少一個端面和外圓表面。
也可以考慮通過多個冷卻劑通道冷卻外殼，但這需要有與之相應(yīng)的多個接頭。因此最好只設(shè)唯一的一個冷卻劑通道，通道設(shè)計(jì)成鋸齒狀盤旋的，以便能在結(jié)構(gòu)簡單的情況下獲得均勻的溫度分布。
本發(fā)明最佳設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，在外殼中裝一個近似于罐狀的外殼嵌件，將球軸承或滾柱軸承裝在此嵌件中，這時，在外殼嵌件的外側(cè)和外殼內(nèi)側(cè)之間，至少設(shè)一個冷卻劑通道。因此冷卻劑通道的制造非常簡單，尤其是在下列情況下，即在外殼嵌件的底部和側(cè)壁的外側(cè)，設(shè)一些槽，它們用外殼內(nèi)側(cè)加以覆蓋，以此方式至少構(gòu)成一個冷卻劑通道。在外殼嵌件側(cè)壁的外圓周上加工槽，要比在外殼內(nèi)側(cè)加工相應(yīng)的內(nèi)圓周槽更為簡便。其它的優(yōu)點(diǎn)還有這種結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度特別好；以及可以方便地清潔這些冷卻劑通道。為此，只需將外殼嵌件從外殼中取出，使槽處于敞開可接近的狀態(tài)。
轉(zhuǎn)接器可設(shè)一個帶旋轉(zhuǎn)過墻裝置的殼蓋，因此，一方面可用殼蓋以較簡單的方法關(guān)閉外殼內(nèi)腔，另一方面又可以使裝在外殼中的球軸承或滾柱軸承旋轉(zhuǎn)。
為了使支座免受扭轉(zhuǎn)力，設(shè)置一個固定在外殼上的防轉(zhuǎn)杠桿，此杠桿可直接固定在試驗(yàn)儀外殼上。
為了能快速和方便地使轉(zhuǎn)接器適應(yīng)于設(shè)計(jì)成各種不同形式的試驗(yàn)儀主動軸或支座，建議至少將端頭中的一個通過一種插塞連接與外殼或旋轉(zhuǎn)過墻裝置相連。
如果此轉(zhuǎn)接器從一開始就肯定地用于一種確定的試驗(yàn)儀上，也可以考慮將各自的端頭設(shè)計(jì)成整體式的，尤其是與外殼相配的那個端頭。
此外，可以在與球軸承或滾柱軸承的兩個軸承環(huán)中之一個不可相對轉(zhuǎn)動地連接著的旋轉(zhuǎn)過墻裝置上設(shè)支承盤，通過它可與兩個端頭中之一個不可相對轉(zhuǎn)動地連接。可以在支承盤上設(shè)一個定心錐，它插在端頭上的一個與之相配的錐孔中。
下面借助于附圖所示之最佳實(shí)施例闡明本發(fā)明。其中


圖1本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)形式的縱剖面示意圖；圖2第二種結(jié)構(gòu)形式的縱剖面圖；圖3圖2所示轉(zhuǎn)接器的冷卻劑通道走向的平面布置與展開圖；以及圖4另一種結(jié)構(gòu)形式的縱剖面圖。
圖1所示的轉(zhuǎn)接器10用來試驗(yàn)力學(xué)剪切穩(wěn)定性，而且首先是用來試驗(yàn)油的力學(xué)剪切穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)接器10中設(shè)有一個裝在外殼14中的圓錐滾柱軸承12，外殼14由下殼體16和殼蓋18組成。滾柱軸承12由一個軸承外環(huán)20、一個軸承內(nèi)環(huán)24和在它們之間按一般方式安裝的圓錐滾柱22組成。軸承外環(huán)20裝在一個外殼嵌件26中，外殼嵌件上設(shè)有一個在圖1中系向上開口的臺階狀孔28。軸承內(nèi)環(huán)24與一個向上凸出的端頭30不可相對旋轉(zhuǎn)地連接，端頭30從一個殼蓋18上的支承孔32中密封地向外伸出。端頭向上構(gòu)成錐形，以便能快速和方便地插入在圖中沒有進(jìn)一步表示的殼牌四球試驗(yàn)儀主動軸34上的一個與其相配的錐孔32中。主動軸34在圖1中用虛線表示。
從外殼嵌件26向下伸出另一個端頭36，它密封地穿過下殼體16上的孔38。在此實(shí)施例中，密封是必須的，以便使外殼14內(nèi)的冷卻劑存放腔40與外界隔絕。腔40系由外殼嵌件上的一個朝下的環(huán)形槽構(gòu)成，下殼體16從下面將此槽封閉住。通過一根未在圖上表示的冷卻劑輸入管，將冷卻劑送入腔40中；同樣未在圖中表示的一根冷卻劑排出管，將冷卻劑送回一個同樣未在圖中表示的調(diào)節(jié)冷卻劑溫度的致冷器中。
與端頭30類似，端頭36同樣朝其末端形成一個錐頂，以便能快速和簡便地插入一個在圖1中只用虛線表示的支座44上與之相配的錐孔32中。
外殼嵌件26中孔28的上面用殼蓋18封蓋。殼蓋18上有一個同心的圓柱形凹槽46，軸承內(nèi)環(huán)24略微伸入其中，在槽中還有制在圖1中端頭30下端的徑向法蘭48和與此軸承內(nèi)環(huán)24的不可相對轉(zhuǎn)動的連接部分。凹槽46與孔28共同構(gòu)成了一個與外界隔絕的試驗(yàn)油存放腔50。通過一個表示在圖1中的殼蓋18上的孔60，可插入一個溫度傳感器，用來測量油溫。此溫度傳感器可與致冷器連接，以便調(diào)節(jié)冷卻劑溫度。
在直徑較小的凹槽46和圖1中向下伸出的空心圓環(huán)狀殼蓋邊52之間形成的臺階54，與軸承外環(huán)20的上端面貼靠，并以此方式將滾柱軸承12固定在外殼14中。
為了試驗(yàn)一種液體的力學(xué)剪切穩(wěn)定性，可在將殼蓋18取下時在腔50中注入這種被試液體，緊接著將此殼蓋18旋緊在孔上。然后，將轉(zhuǎn)接器10置入相應(yīng)的試驗(yàn)儀中，施加所需試驗(yàn)力F，使主動軸34和支座44彼此沿軸向壓緊，最后，使主動軸34以所需轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
隔一定時間后從中取出一些油的樣品，按照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN51562測定其在100℃時之運(yùn)動粘度，并與最初的運(yùn)動粘度作比較，以算出相對的粘度下降值。由于本發(fā)明轉(zhuǎn)接器的尺寸較小，故只需很少一點(diǎn)油量，例如40毫升。因?yàn)樵谳^短時間后便能清楚地得出粘度的變化情況，所以在大多數(shù)情況下這種試驗(yàn)在短時間后，例如經(jīng)兩個小時的運(yùn)轉(zhuǎn)，便已經(jīng)可以結(jié)束。轉(zhuǎn)速是恒定的，例如為每分鐘1480轉(zhuǎn)；力F最大為10千牛頓。這些參數(shù)在不會使軸承有破壞危險(xiǎn)的情況下，在油中造成了高的剪切載荷。因此同一個軸承可不作改變地重復(fù)多次用于測試工作中。
圖2和圖3中對用編號110標(biāo)示的本發(fā)明轉(zhuǎn)接器的結(jié)構(gòu)形式作了較詳細(xì)的表示。其與圖1中起相同作用的零件采用同一個編號，但均加上100。主要區(qū)別是外殼114的冷卻。在設(shè)計(jì)成罐狀的外殼嵌件126罐底162的外側(cè)和罐側(cè)壁164的外側(cè)，設(shè)置一個貫通槽166，由圖3可見它的迷宮式走向。從一個在圖2中未表示的底162和164之間夾角區(qū)的輸入口(圖3中表示為168)起，此槽鋸齒狀盤旋地首先沿側(cè)壁164外圓周，緊接著繼續(xù)在底162下側(cè)仍按鋸齒形曲折纏繞，最后在底部中心的出口170處結(jié)束。此出口170面對著一個在下殼體116中的短軸向孔172。軸向孔172與一個徑向孔174交會，而此徑向孔則一直通到下殼體116的外圓周上，并在那里可以圖上未進(jìn)一步表示的方式與一個冷卻劑導(dǎo)管相連通。
裝在罐狀外殼嵌件126安放孔128中的滾柱軸承112和與之相應(yīng)地灌在腔150中的油，被以此方式可靠地保持恒溫，并將試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的摩擦熱可靠地帶走。插在孔160中的溫度傳感器，用于對轉(zhuǎn)接器110進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度調(diào)節(jié)。
在裝上下殼體116后，下嵌體內(nèi)側(cè)使貫通槽116與外界隔絕，從而以此方式構(gòu)成了貫通的冷卻劑通道。為了可靠地密封腔150，在側(cè)壁164外側(cè)槽166上部，設(shè)有一個“O”形密封圈178，它緊密地靠在下殼體116內(nèi)側(cè)。
為了使腔150與外界隔絕，在下殼體116外側(cè)它的上邊緣區(qū)，設(shè)有第二個“O”形密封圈181，它緊密地靠在殼蓋118向下伸出的殼蓋邊152的內(nèi)側(cè)上。
下端頭138設(shè)計(jì)成一個單獨(dú)分開的零件，它借助于一個插銷1180通過與之相配的插孔182與下殼體116相連。這就可以快速更換端頭138，以適應(yīng)于不同的端頭尺寸。
與此相應(yīng)，上端頭130也是可拆卸地與法蘭148相連，此法蘭與軸承內(nèi)環(huán)112不可相對轉(zhuǎn)動地連接在一起。此處于外殼內(nèi)部的法蘭148，通過一個至少可在相當(dāng)程度上封油的旋轉(zhuǎn)穿墻裝置184從外殼114中通出，并在那里轉(zhuǎn)變成支承盤186。在支承盤上設(shè)有一個中央定心錐188，它與一個在端頭130下端面上相配的錐形孔插接。螺釘192使這兩個零件成為不可相對轉(zhuǎn)動的連接。
為了使安裝下端頭138的支座免受旋轉(zhuǎn)力，故使外殼114與一根防轉(zhuǎn)杠桿194剛性連接(用固定螺釘196)，杠桿直接支承在一個未在圖中表示的裝用此轉(zhuǎn)接器110的試驗(yàn)儀外殼或框架上。
圖4中表示的轉(zhuǎn)接器采用標(biāo)號210。與圖1和圖2中起相同作用的零件采用同樣的標(biāo)號，但均相應(yīng)地增加200或100。轉(zhuǎn)接器210與轉(zhuǎn)接器110有許多相同之處。它們的主要區(qū)別在于，轉(zhuǎn)接器210中裝球軸承，特別是裝有徑向止推球軸承22，所以采用此轉(zhuǎn)接器210還可試驗(yàn)油脂的力學(xué)剪切穩(wěn)定性。
另外一個區(qū)別是防轉(zhuǎn)杠桿294在外殼216上的固定方式不同。如圖2所示，平靠在下殼體116外圓周上折彎的杠桿194的端部198，被用螺釘固定在下殼體116上；而按圖4，杠桿294的圓環(huán)形端部300則圍繞著下殼體216，它所具有的止轉(zhuǎn)裝置是設(shè)在下殼體216外圓周上的圓柱銷302。
由圖4可見在下殼體中用虛線表示的一個冷卻劑輸入通道304，它與圖3中所表示的輸入口168相通。圖4中還表示了冷卻劑排出通道306。此外，由圖4還可見溫度傳感器插口308，它與腔250相通。此溫度傳感器可與調(diào)節(jié)冷卻劑溫度用的致冷器連接起來，以便精確地控制溫度。
外殼嵌件226的結(jié)構(gòu)與圖2和3中的相似。上端頭230也是以同樣的方式與法蘭248不可相對轉(zhuǎn)動地連接起來，所以可以方便地更換端頭的頭部。
下端頭238則正相反，它與下殼體216設(shè)計(jì)為一個整體而成為單一的下端頭238。
外殼嵌件226和下殼體216之間的密封采用“O”形密封圈278來實(shí)現(xiàn)。
上述這些轉(zhuǎn)接器，可以在采用普通的試驗(yàn)儀尤其是采用殼牌四球試驗(yàn)儀的情況下，用來試驗(yàn)油脂或油的力學(xué)剪切穩(wěn)定性。為此并不需要對它們作其它的改造，因?yàn)榘幢景l(fā)明的轉(zhuǎn)接器可以直接裝入試驗(yàn)儀中。至多必須更換各種端頭以適應(yīng)各種個別情況。向下伸出的軸狀下端頭，與下部的支座構(gòu)成了一個在力學(xué)上穩(wěn)定的連接。對本發(fā)明的轉(zhuǎn)接器，特別是它們的軸承進(jìn)行外冷，可以避免產(chǎn)生不可允許的高溫(尤其是在試驗(yàn)油脂時會有很大量的摩擦能釋放出來)。軸承可以不作改變地重復(fù)多次用于測試工作中。
權(quán)利要求1.在一臺試驗(yàn)儀，特別是在一臺殼牌四球試驗(yàn)儀中，試驗(yàn)潤滑劑力學(xué)剪切穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)接器，試驗(yàn)儀包括一根由電機(jī)驅(qū)動的主動軸；一個在主動軸對面并與之相隔一定距離的支座；以及一個將與主動軸軸線平行的試驗(yàn)力(F)加在安裝于主動軸和支座之間的轉(zhuǎn)接器上的預(yù)應(yīng)力裝置；轉(zhuǎn)接器包括與主動軸相連的第一個端頭；與支座相連的第二個端頭；以及一個與端頭中之一個連接的外殼，外殼中存放被試驗(yàn)潤滑劑和潤滑劑試驗(yàn)軸承裝置，其特征為在轉(zhuǎn)接器中裝一個球軸承或滾柱軸承作為試驗(yàn)用軸承裝置；外殼是進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的。
2.按照權(quán)利要求1所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為外殼上設(shè)有至少一個冷卻劑通道。
3.按照權(quán)利要求2所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為至少使一個冷卻劑通道經(jīng)過球軸承或滾柱軸承的至少一個端面和外圓表面。
4.按照權(quán)利要求3所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為冷卻劑通道設(shè)計(jì)成鋸齒狀盤旋的。
5.按照權(quán)利要求3或4所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為在外殼中裝一個近似于罐狀的外殼嵌件，外殼嵌件中裝有球軸承或滾柱軸承，這時，在外殼嵌件的外側(cè)和外殼內(nèi)側(cè)之間，至少設(shè)一個冷卻劑通道。
6.按照權(quán)利要求5所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為在外殼嵌件的底部和側(cè)壁的外側(cè)設(shè)一些槽，它們用外殼內(nèi)側(cè)加以覆蓋，并以此方式至少構(gòu)成一個冷卻劑通道。
7.至少按照前列諸權(quán)利要求之一所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為殼蓋設(shè)旋轉(zhuǎn)過墻裝置。
8.至少按照前列諸權(quán)利要求之一所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為在外殼上固定一個防轉(zhuǎn)杠桿。
9.至少按照前列諸權(quán)利要求之一所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為至少將端頭中的一個通過一種插塞連接與外殼或旋轉(zhuǎn)過墻裝置相連。
10.至少按照權(quán)利要求1-8之一所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為與外殼相配的那個端頭與外殼設(shè)計(jì)成一個整體。
11.至少按照前述諸權(quán)利要求之一所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為在與球軸承或滾柱軸承的兩個軸承環(huán)之一不可相對轉(zhuǎn)動地連接的旋轉(zhuǎn)過墻裝置上設(shè)一個支承盤，通過它可以與兩個端頭中之一個不可相對轉(zhuǎn)動地連接。
12.按照權(quán)利要求11所述之轉(zhuǎn)接器，其特征為支承盤上設(shè)一個定心錐，它插入端頭上的一個與之相配的錐孔中。
專利摘要一種用于在一臺試驗(yàn)儀中試驗(yàn)潤滑劑力學(xué)剪切穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)接器，包括一根由電機(jī)驅(qū)動的主動軸；一個支座；以及一個將試驗(yàn)力加在安裝于主動軸和支座之間的轉(zhuǎn)接器上的預(yù)應(yīng)力裝置；轉(zhuǎn)接器包括與主動軸相連的第一個端頭；與支座相連的第二個端頭；以及一個與端頭中之一個連接的外殼，外殼中存放被試驗(yàn)潤滑劑和潤滑劑試驗(yàn)用軸承裝置。建議在轉(zhuǎn)接器中裝一個球軸承或滾柱軸承，并調(diào)節(jié)外殼的溫度。
文檔編號G01L11/00GK2047015SQ8920130
公開日1989年11月1日 申請日期1989年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月25日
發(fā)明者赫爾穆特·英格蘭 申請人:奧普蒂莫儀器有限公司