一種噴油潤滑下油溫和環(huán)境溫度的低溫控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種潤滑油低溫控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種噴油潤滑下油溫和環(huán)境溫度的低溫控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了研究低溫下航空航天軸承的潤滑性能，需要準(zhǔn)確模擬航空航天軸承所處的低溫環(huán)境，即需要對被測試的潤滑油進(jìn)行冷卻降溫，同時(shí)也要保證被潤滑試件所處的環(huán)境溫度也處于低溫狀態(tài)，以完成潤滑油在低溫環(huán)境下摩擦潤滑特性的測試。
[0003]目前，常用的潤滑油摩擦力測試機(jī)采用的是油浴潤滑方式，將小球浸入被測試的潤滑油中，通過小球的轉(zhuǎn)動(dòng)將潤滑油帶入球盤接觸區(qū)。在小球所浸入的油槽壁外側(cè)有蒸發(fā)器，在油槽底部下方有加熱管。在做低溫試驗(yàn)時(shí)，采用平衡調(diào)溫技術(shù)(BTC)，在制冷系統(tǒng)連續(xù)工作的情況下，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的溫度點(diǎn)通過PID自動(dòng)運(yùn)算輸出的結(jié)果去控制加熱器的輸出量，使?jié)櫥陀蜏刈罱K達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。但在潤滑油內(nèi)部主要利用熱對流實(shí)現(xiàn)溫度的均勻性。這種低溫控制方法的缺點(diǎn)是:油浴潤滑適合于被潤滑試件運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低的情況，即兩個(gè)被潤滑試件在接觸點(diǎn)處的速度為12m/s，對于兩個(gè)被潤滑試件在接觸點(diǎn)處的速度高于12m/s的情況，怎樣實(shí)現(xiàn)低溫下潤滑油摩擦潤滑特性的測試還未見到相關(guān)文獻(xiàn)。
[0004]當(dāng)兩個(gè)被潤滑試件在接觸點(diǎn)處的速度高于12m/s時(shí)，一般采用噴油潤滑，常見的噴油潤滑方式，多為油霧潤滑，是將低溫壓縮空氣與微量潤滑油混合得到霧化的低溫氣液兩相流，再噴射到接觸界面。這種方式的缺點(diǎn)在于油霧是空氣和潤滑油的混合物，而空氣的比熱容遠(yuǎn)小于潤滑油的比熱容，因此所測得的噴嘴處的溫度是油霧的溫度，并不能真實(shí)反應(yīng)潤滑油的實(shí)際溫度。而且該方法對潤滑油的收集和二次利用率較低，且泄露的油霧會(huì)對實(shí)驗(yàn)人員產(chǎn)生危害。
[0005]對被潤滑件環(huán)境溫度的控制，常見的是采用液氮冷卻方式，但在低溫氮?dú)獾牧髁靠刂粕洗嬖谌毕?，只是通過杜瓦瓶中的電加熱芯發(fā)熱量的大小來控制低溫氮?dú)獾漠a(chǎn)生量，由于滯后性的存在容易過度冷卻，還需要用另一套大功率的加熱棒來抵消過多低溫氣體帶來的過度降溫效果，其結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，占用的體積也比較大。
[0006]目前已公開的的油浴潤滑、噴油(油霧)潤滑不能滿足高速下，尤其是兩個(gè)被潤滑試件接觸點(diǎn)速度高于12m/s時(shí)潤滑油低溫摩擦潤滑特性測試中油溫的精確控制，對于同時(shí)精確控制低溫下的油溫和環(huán)境溫度更是沒有見到相關(guān)文獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，提出了一種噴油潤滑下油溫和環(huán)境溫度的低溫控制方法及裝置。其能同時(shí)滿足降低潤滑油的溫度和降低被潤滑試件環(huán)境溫度，并實(shí)現(xiàn)溫度控制結(jié)構(gòu)的一體化。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種噴油潤滑下油溫和環(huán)境溫度的低溫控制方法及裝置，包括殼體、制冷系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、儲(chǔ)油箱、酒精箱、空氣循環(huán)冷卻箱等；所述低溫試驗(yàn)箱殼體經(jīng)過鈑金加工得到，材料為A3鋼板，內(nèi)部設(shè)有制冷系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、儲(chǔ)油箱、酒精箱和空氣循環(huán)冷卻箱；儲(chǔ)油箱、酒精箱和空氣循環(huán)冷卻箱安裝在殼體上部；制冷系統(tǒng)位于殼體底部；電氣系統(tǒng)安裝在殼體前面板上。
[0009]所述制冷系統(tǒng)包括兩套制冷系統(tǒng)，分別用于酒精箱和空氣循環(huán)冷卻箱的冷卻；所述制冷系統(tǒng)均具有冷凝器、儲(chǔ)液器、壓縮機(jī)及蒸發(fā)器等相關(guān)元器件；所述冷凝器、儲(chǔ)液器及壓縮機(jī)依次連接，安裝在殼體內(nèi)的底板上；所述的蒸發(fā)器分別安裝在酒精箱殼體的內(nèi)側(cè)壁上及空氣循環(huán)冷卻箱殼體的內(nèi)側(cè)壁上；所述壓縮機(jī)由線路連接至電氣系統(tǒng)。
[0010]所述電氣系統(tǒng)包括PID溫度控制器、溫度顯示器、測溫電阻、繼電器、接觸器、開關(guān)；所述PID溫度控制器、溫度顯示器、開關(guān)均安裝在前面板上；所述繼電器、接觸器安裝在前面板內(nèi)側(cè)；所述PID溫度控制器用來控制酒精箱和空氣冷卻箱的制冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)；所述溫度顯示器可以顯示噴油口溫度和被潤滑件接觸區(qū)內(nèi)的溫度；噴油口和被潤滑件接觸區(qū)內(nèi)安裝有所述測溫電阻，用于實(shí)時(shí)測量噴油口處的油溫和被潤滑件接觸區(qū)內(nèi)的空氣溫度，并與PID溫度控制器協(xié)作完成溫度控制。
[0011]所述儲(chǔ)油箱與酒精儲(chǔ)存箱共存于一個(gè)大箱體內(nèi)，用不銹鋼隔板將儲(chǔ)油箱和酒精箱隔開；所述箱體的材料為不銹鋼材質(zhì)，箱體外部包裹有聚苯乙烯泡沫板保溫層。
[0012]所述酒精箱為八邊形結(jié)構(gòu)，其中進(jìn)油冷卻管盤成螺旋狀安裝在箱體中，并在頂部設(shè)置有進(jìn)油管和出油管，盤成螺旋狀的進(jìn)油管為紫銅管，具有極佳的導(dǎo)熱性，可以快速傳導(dǎo)熱量，降低潤滑油的溫度；所述酒精箱正中安裝有攪拌器；所述攪拌器被安裝在頂蓋上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述加熱棒安裝在箱體攪拌器的旁邊；所述酒精箱的箱體內(nèi)側(cè)壁上安裝有蒸發(fā)器；所述箱體底部設(shè)置有排放口，采用螺帽密封；所述箱頂部設(shè)置有酒精灌入口，采用塑料帽密封。
[0013]所述儲(chǔ)油箱箱體底部設(shè)有排放口，采用螺帽密封；所述儲(chǔ)油箱箱體上部開有正方形開口，可以灌入潤滑油，并可以放入吸油泵和插入試驗(yàn)油回油管。
[0014]所述空氣冷卻箱箱體外面包裹有聚苯乙烯泡沫板保溫層，箱體中央安裝有耐高低溫的不銹鋼風(fēng)扇一部，箱體側(cè)壁上安裝有蒸發(fā)器；所述空氣冷卻箱頂部有進(jìn)氣管與出氣管各一個(gè)，進(jìn)氣管與出氣管的材料為PVC;在進(jìn)氣管與出氣管的PVC管上套上聚乙烯保溫管，保溫管的另一端與被潤滑件接觸區(qū)頂部的玻璃蓋板上的進(jìn)氣管與出氣管的管口相連接。
[0015]油溫控制方法:
(1)開啟制冷系統(tǒng)，設(shè)定PID溫度控制器控制溫度，將酒精箱內(nèi)的酒精進(jìn)行冷卻，同時(shí)開啟攪拌器；
(2)啟動(dòng)潤滑油供油電機(jī)和油泵，潤滑油通過進(jìn)油管進(jìn)入酒精箱中冷卻后從噴油嘴處噴出。在噴油嘴處的測溫電阻可以監(jiān)測油溫并實(shí)時(shí)反饋給PID溫度控制器，與設(shè)定的預(yù)期溫度進(jìn)行對比，通過PID運(yùn)算，決定電加熱棒通電時(shí)間。
[0016]環(huán)境溫度控制方法:
(O開啟制冷系統(tǒng)，設(shè)定PID溫度控制器控制溫度，將空氣冷卻箱中的空氣冷卻，同時(shí)開啟循環(huán)風(fēng)扇將被潤滑件接觸區(qū)內(nèi)的熱空氣交換成冷空氣；
(2)在被潤滑件接觸區(qū)內(nèi)的測溫電阻將被潤滑件接觸區(qū)內(nèi)部溫度實(shí)時(shí)反饋給PID溫度控制器，與設(shè)定的預(yù)期溫度進(jìn)行對比，經(jīng)PID運(yùn)算，控制循環(huán)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的大小。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
1、可以實(shí)現(xiàn)噴油潤滑狀態(tài)下，對循環(huán)流動(dòng)潤滑油的低溫精確控制，控溫范圍-30° C-室溫，控溫精度±0.5° C，解決了當(dāng)兩個(gè)被潤滑試件在接觸點(diǎn)處的速度高于12m/s情況下潤滑油油溫的低溫控制難題；
2、實(shí)現(xiàn)了同時(shí)精確控制低溫下的油溫和環(huán)境溫度，能更加精確模擬航空航天軸承所處的低溫環(huán)境；
3、冷卻效率高，冷卻速度快。采用油箱與酒精箱相鄰的方式，由于熱傳導(dǎo)作用可使得油箱內(nèi)溫度較低，潤滑油先在油箱中進(jìn)行預(yù)冷，然后再進(jìn)入酒精箱冷卻，提高了冷卻效率和速度；
4、采用空氣冷卻箱冷卻空氣，并通過輸送冷空氣至被潤滑件接觸區(qū)冷卻的方法，在降低被潤滑件接觸區(qū)溫度的同時(shí)，也能去除被潤滑件接觸區(qū)內(nèi)的水份，減少被潤滑接觸區(qū)內(nèi)潤滑油水份的摻入量，提高試驗(yàn)結(jié)果的精確度，也避免了使用液氮的危險(xiǎn)性。并且被潤滑接觸區(qū)結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，控溫精度可以達(dá)到± 1°C，滿足摩擦潤滑測試要求。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的俯視示意圖；
圖2為本發(fā)明的前視示意圖。
[0019]圖中:111為低溫試驗(yàn)箱箱體，101為酒精加入口，102為出油管，103為攪拌電機(jī)，104為酒精箱，105為進(jìn)油管，106為回油管，107為供油電機(jī)和油泵，108為油箱，109、112為保溫泡沫板，110為電加熱棒，113為空氣冷卻箱，114為進(jìn)氣口，115為出氣口，116為循環(huán)風(fēng)扇，117為攪拌器；212為被潤滑件接觸區(qū)，201為接觸區(qū)測溫電阻，202為噴油嘴測溫電阻，203為噴油嘴，204為保溫層，205為玻璃蓋板，206為進(jìn)氣口，207為出氣口，208為被測潤滑試件(1)，209為被測潤滑試件(2)，210為保溫管道(1)，211為保溫管道(2) ;301為PID控制器、302、305為冷凝器，303為壓縮機(jī)，304為冷卻風(fēng)扇。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作以下進(jìn)一步說明:
如附圖1-2所示，本發(fā)明包括低溫箱箱體111，儲(chǔ)油箱108，酒精箱104，空氣冷卻箱113，制冷系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)及配套的被潤滑件接觸區(qū)保溫結(jié)構(gòu)212 ;所述低溫箱箱體經(jīng)過鈑金加工得到，材料為A3鋼板，外殼進(jìn)行噴塑處理；在低溫試驗(yàn)箱殼體內(nèi)部上層安裝有儲(chǔ)油箱108，酒精箱104和空氣冷卻箱113。
[0021]所述制冷系統(tǒng)有兩套相互獨(dú)立的制冷系統(tǒng)，分別用于酒精箱104和空氣冷卻箱113的冷卻；所述制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)302安裝在殼體的底板上；空氣冷卻箱113的制