1.本发明涉及载流固体薄膜润滑轴承技术领域，尤其涉及一种载流固体薄膜润滑轴承及其摩擦力控制方法。
背景技术：2.伴随着电动车及高铁的飞速发展，载流条件下的摩擦磨损现象已经成为了各类传动零部件中必须考虑的问题。尤其对于电动车中的油脂润滑轴承，由于其工作在复杂电场工况下，易在油脂润滑轴承内油脂处积累电荷，随着电荷的积累将发生击穿现象，造成润滑油脂性能的下降，同时也会造成油脂润滑轴承各个构件表面的损伤。
3.因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种载流固体薄膜润滑轴承及其摩擦力控制方法，旨在降低轴承构件表面因电荷积累产生击穿现象的发生率。
5.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
6.一种载流固体薄膜润滑轴承，其中，所述载流固体薄膜润滑轴承中至少一个接触面上设置有导电膜层。
7.所述载流固体薄膜润滑轴承，其包括相互套接的内圈和外圈，以及设置在所述内圈与所述外圈之间的多个滚子。
8.所述载流固体薄膜润滑轴承，其中，所述内圈的外表面与所述外圈的内表面均设置有所述导电膜层。
9.所述载流固体薄膜润滑轴承，其中，所述滚子的表面设置有所述导电膜层。
10.所述载流固体薄膜润滑轴承，其中，所述滚子的表面、所述内圈的外表面以及所述外圈的内表面均设置有所述导电膜层。
11.所述载流固体薄膜润滑轴承，其还包括第一电源，所述第一电源的第一端与所述外圈电连接；当通过传动轴与所述内圈装配时，所述第一电源的第二端与传动轴电连接，以使得所述第一电源、所述外圈、所述滚子、所述内圈和所述传动轴之间构成闭环的电流回路。
12.所述载流固体薄膜润滑轴承，其包括从内向外依次套接的轴颈、轴瓦和轴承座；所述轴颈的表面和/或所述轴瓦的表面设置有所述导电膜层。
13.所述载流固体薄膜润滑轴承，其还包括第二电源，所述第二电源的一端与所述轴承座电连接；当通过传动轴与所述轴颈装配时，所述第二电源的第二端与传动轴电连接，以使得所述第二电源、所述轴承座、所述轴瓦以及所述轴颈之间构成闭环的电流回路。
14.一种基于所述载流固体薄膜润滑轴承的摩擦力控制方法，其包括步骤：
15.将所述载流固体薄膜润滑轴承套设在传动轴上；
16.将第一电源的第一端与外圈电连接，并将第一电源的第二端与传动轴电连接；
17.开启电源并驱动传动轴转动。
18.有益效果：本发明通过导电膜层代替现有技术中向油脂润滑轴承内注入的油脂，来实现所述载流固体薄膜润滑轴承中的润滑；由于所述导电膜层不同于油脂，其具有良好的导电性，通过在所述载流固体薄膜润滑轴承中至少一个接触面上设置所述导电膜层，使得所述导电膜层对相邻两个构件进行隔离，同时避免具有所述导电膜层的接触面上的电荷积累，进而避免所述载流固体薄膜润滑轴承中通过所述导电膜层间接接触的两个构件产生击穿现象，有效降低所述载流固体薄膜润滑轴承构件表面的损伤发生率。
附图说明
19.图1是本发明中仅滚子的表面具有导电膜层时，所述载流固体薄膜润滑轴承的结构示意图；
20.图2是本发明中内圈的外表面、以及外圈的内表面均具有导电膜层时，所述载流固体薄膜润滑轴承的结构示意图；
21.图3是本发明中内圈的外表面、滚子的表面以及外圈的内表面均具有导电膜层时，所述载流固体薄膜润滑轴承的结构示意图；
22.图4是本发明中第二实施例中载流固体薄膜润滑轴承的结构示意图；
23.图5是本发明中电流对所述载流固体薄膜润滑轴承内摩擦力的控制曲线；
24.图6是本发明中不通电情况下，电流对所述载流固体薄膜润滑轴承内摩擦力稳定性的控制曲线；
25.图7是本发明中通电情况下，电流对所述载流固体薄膜润滑轴承内摩擦力稳定性的控制曲线。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.本发明提供一种载流固体薄膜润滑轴承，如图1-图3所示，所述载流固体薄膜润滑轴承中至少一个接触面上设置有导电膜层1。本发明通过导电膜层1代替现有技术中向油脂润滑轴承内注入的油脂，来实现所述载流固体薄膜润滑轴承中的润滑；由于所述导电膜层1不同于油脂，其具有良好的导电性，通过在所述载流固体薄膜润滑轴承中至少一个接触面上设置所述导电膜层1，使得所述导电膜层1对相邻两个构件进行隔离，同时避免具有所述导电膜层1的接触面上的电荷积累，进而避免所述载流固体薄膜润滑轴承中通过所述导电膜层1间接接触的两个构件产生击穿现象，有效降低所述载流固体薄膜润滑轴承构件表面的损伤发生率。
28.本发明中所述导电膜层1为通过镀膜装置在所述载流固体薄膜润滑轴承中至少一个接触面上均匀沉积制备的固体薄膜，并保证所述载流固体薄膜润滑轴承中与所述导电膜层1相邻的两个构件相互之间未直接接触，而是被所述导电膜层1隔离，以通过所述导电膜层1间接接触。
29.本发明中一具体实施例，所述导电膜层1为碳膜层。应注意的是，本发明中并不局限于使用碳膜层来间隔所述载流固体薄膜润滑轴承中各个构件之间的直接接触，任何可以导电并且可以沉积在所述载流固体薄膜润滑轴承的构件表面的薄膜均可以作为本发明中润滑导电用的导电膜层1。
30.本发明中第一实施例，如图1、图2和图3所示，所述载流固体薄膜润滑轴承包括相套接的内圈2、外圈3，以及设置于所述内圈2与所述外圈3之间的若干个滚子4，即所述载流固体薄膜润滑轴承为滚动轴承。
31.本实施例中实施方式一
32.如图1所示，所述滚子4的表面设置有所述导电膜层1，使得所述滚子4与所述内圈2之间被所述导电膜层1相隔离，且所述滚子4与所述外圈3之间也被所述导电膜层1相隔离。通过所述导电膜层1提升所述滚子4与所述内圈2之间接触面的导电性，同时提升所述滚子4与所述外圈3之间接触面的导电性，避免电荷在所述内圈2与所述滚子4之间的积累、以及电荷在所述滚子4与所述内圈2之间的积累，从而避免所述滚子4和所述内圈2之间的接触面、以及所述滚子4与所述外圈3之间的接触面因击穿现象造成损伤。
33.本实施例中实施方式二
34.如图2所示，所述内圈2的外表面和所述外圈3的内表面上均设置有所述导电膜层1，使得所述内圈2与所述滚子4之间被所述导电膜层1相隔离，所述外圈3与所述滚子4之间也被所述导电膜层1相隔离。通过所述导电膜层1提升所述滚子4与所述内圈2之间接触面、以及所述滚子4与所述外圈3之间接触面的导电性，避免电荷在所述滚子4与所述内圈2之间、以及所述滚子4与所述外圈3之间积累，从而避免所述滚子4与所述内圈2之间接触面、以及所述滚子4与所述外圈3之间接触面因击穿现象造成损伤，有效降低所述载流固体薄膜润滑轴承产生击穿现象的发生率。
35.进一步的，所述内圈2的全部表面和所述外圈3的全部表面均可以设置所述导电膜层1。
36.本实施例中实施方式三
37.如图3所示，所述内圈2的外表面、所述滚子4的表面以及所述外圈3的内表面均设置有所述导电膜层1，以使得所述内圈2与所述滚子4的接触为导电膜层1与导电膜层1之间的接触，且所述滚子4与所述外圈3的接触也为导电膜层1与导电膜层1之间的接触。通过所述导电膜层1提升所述内圈2与所述滚子4之间接触面的导电性，同时提升所述滚子4与所述外圈3之间接触面的导电性，避免电荷在所述内圈2与所述滚子4之间积累、以及电荷在所述滚子4与所述内圈2之间的积累，从而避免所述内圈2外表面，所述滚子4的表面以及所述外圈3的内表面产生损伤。
38.进一步的，所述内圈2的全部表面、所述滚子4的全部表面和所述外圈3的全部表面均可以设置所述导电膜层1。
39.针对本实施例所述载流固体薄膜润滑轴承，如图3所示，通过传动轴8与所述内圈2装配，即将所述传动轴8插入所述内圈2的中心孔内，所述传动轴8与所述内圈2的内表面配合安装，使得当所述传动轴8转动时可以带动所述内圈2和所述滚子4转动。所述载流固体薄膜润滑轴承还包括第一电源9；所述第一电源9分别与所述传动轴8和所述外圈3电连接，并使得所述第一电源9、所述外圈3、所述滚子4、所述外圈3和所述传动轴8之间构成闭环的电
流回路。
40.将所述外圈3固定，旋转所述传动轴8的同时开启所述第一电源9，所述传动轴8带动所述载流固体薄膜润滑轴承运行(所述外圈3静止，所述内圈2和所述滚子4转动，即所述外圈3为不动件，所述内圈2和所述滚子4为转动件)，即可实现所述载流固体薄膜润滑轴承的载流控制。通过改变所述第一电源9的电流大小，可以实现在不同电流强度下对所述载流固体薄膜润滑轴承的摩擦力调控。本发明中，通过电流回路，可以显著的降低所述载流固体薄膜润滑轴承运行过程中转动件与不动件之间接触面的摩擦力。
41.基于上述任意一项所述载流固体薄膜润滑轴承，本发明还提供一种摩擦力控制方法，所述摩擦力控制方法具体包括如下步骤：
42.s100、将载流固体薄膜润滑轴承套设在传动轴上；
43.s200、将第一电源的第一端与外圈电连接，第二端与传动轴电连接，以使得第一电源、传动轴、内圈、滚子和外圈之间构成闭环的电流回路；
44.s300、开启第一电源并驱动传动轴转动，所述载流固体薄膜润滑轴承运行，调节所述第一电源的输出电流，即可实现载流固体薄膜润滑轴承摩擦力控制调节。
45.进一步的，对所述载流固体薄膜润滑轴承的摩擦力测试过程如下：
46.将载流固体薄膜润滑轴承的外圈3与拉力测量装置连接，以使得滚子4和外圈3之间的摩擦力矩与所述拉力测量装置和外圈之间作用力的力矩相平衡；
47.所述拉力测量装置与所述外圈3连接，当所述传动轴8转动，以驱动所述内圈2和所述滚子4转动时，所述滚子4对所述外圈3产生第一作用力，而所述拉力测量装置对所述外圈3产生第二作用力，所述第一作用力的力矩与所述第二作用力的力矩相平衡，保证所述外圈3被所述拉力测量装置定位。具体的，所述拉力测量装置与所述外圈3的连接点至所述滚子4的中心点之间的连线垂直于所述传动轴8的中心轴线，使得所述外圈3在所述拉力测量装置的定位作用下，保持静止状态，所述滚子4与所述外圈3之间相互摩擦产生的摩擦力矩与所述拉力测量装置产生的力矩平衡。通过读取所述拉力测量装置的读数，即可获得所述滚子4相对于所述外圈3转动时，所述外圈3所承受的作用力的大小f。一具体实施例，所述拉力测量装置为拉力传感器。
48.具体的，开启所述第一电源9，在所述滚子4和所述外圈3之间增加电场；驱动所述传动轴8转动，以使得所述传动轴带动所述内圈2所述滚子4转动，而所述外圈3在所述拉力测量装置的定位作用下保持静止状态。
49.获取所述拉力测量装置的读数；根据所述读数，以及外圈与所述拉力测量装置的连接点至所述传动轴的中心轴线的距离，计算滚子与外圈之间的摩擦力大小；
50.具体的，通过测量所述拉力测量装置与所述外圈3之间的连接点到所述传动轴的中心轴线的距离l，获取所述拉力测量装置产生的力臂；根据力矩＝力*力臂，以及所述拉力测量装置的读数f即可获取所述拉力测量装置产生的力矩，进而获取所述滚子4与所述外圈3之间导电膜层1接触面产生的摩擦力矩，从而计算：所述滚子4相对于所述外圈3转动时，所述滚子4与所述外圈3之间导电膜层1接触面产生的摩擦力f’的大小(f*l＝f’*l’，其中，l’为所述滚子4的半径)。
51.测试实施例一，如图5所示，图5展示了电流对所述载流固体薄膜润滑轴承内摩擦力的控制曲线；图中横坐标为时间(s)，纵坐标为摩擦力(n)。测试过程中，将所述外圈3与所
述拉力测量装置连接，使得所述外圈3保持静止不动，开启所述第一电源9并转动所述传动轴，从而测试得到所述滚子4与所述外圈3之间导电膜层1接触面的摩擦力。当所述第一电源9供应电流为4a，所述传动轴转动的转速为200rpm时，在开启所述第一电源9的瞬间，摩擦力由平均0.07n下降到0.05n，可见摩擦力平均值显著下降了28％。
52.测试实施例二，如图6所示，图6展示了不通电情况下，所述载流固体薄膜润滑轴承内摩擦力稳定性的控制曲线；图中横坐标为时间(min)，纵坐标为摩擦力(n)，整体测试时间为4个小时。可见，在不通电、且所述传动轴转动的转速为300rpm的4个小时的摩擦过程中，所述载流固体薄膜润滑轴承的摩擦力逐渐增大，并出现一些不平稳的突跳。
53.测试实施例三，如图7所述，图7展示了通电情况下，电流对所述载流固体薄膜润滑轴承内摩擦力稳定性的控制曲线，图中横坐标为时间(min)，纵坐标为摩擦力(n)，整体测试时间为4个小时。可见，在通电、且所述第一电源9供应电流为4a，所述传动轴转动的转速为300rpm的4个小时摩擦过程中，本发明所述载流固体薄膜润滑轴承的摩擦力(图中以100表示)保持在一个较低的稳定值；而对于无油脂润滑，且无所述导电膜层1润滑的无润滑轴承(图中以200表示)来说，其在通电情况下，仅20分钟即发生了摩擦力的突跳，无润滑轴承发生了失效。
54.本发明中第二实施例，如图4所示，所述载流固体薄膜润滑轴承包括从内向外依次套接的轴颈5、轴瓦6和轴承座7，即所述载流固体薄膜润滑轴承为滑动轴承。
55.本实施例中实施方式一
56.所述轴颈5的外表面设置有所述导电膜层1，使得所述轴颈5与所述轴瓦6之间被所述导电膜层1相隔离。通过所述导电膜层1提升所述轴颈5与所述轴瓦6之间接触面的导电性，避免电荷在所述轴颈5与所述轴瓦6之间积累，从而避免所述轴颈5与所述轴瓦6之间的接触面因击穿现象造成损伤，有效降低所述载流固体薄膜润滑轴承内因电荷积累产生击穿现象的发生率。
57.本实施例中实施方式二
58.所述轴瓦6的内表面设置有所述导电膜层1，使得所述轴颈5与所述轴瓦6之间被所述导电膜层1相隔离。通过所述导电膜层1提升所述轴颈5与所述轴瓦6之间接触面的导电性，避免电荷在所述轴颈5与所述轴瓦6之间积累，从而避免所述轴颈5与所述轴瓦6之间的接触面因击穿现象造成损伤，有效降低所述载流固体薄膜润滑轴承内因电荷积累产生击穿现象的发生率。
59.本实施例中实施方式三
60.如图4所示，所述轴颈5的外表面和所述轴瓦6的外表面均设置有所述导电膜层1，以使得所述轴颈5与所述轴瓦6之间的接触为导电膜层1与导电膜层1之间的接触。通过所述导电膜层1提升所述轴颈5与所述轴瓦6之间接触面的导电性，避免电荷在所述轴颈5与所述轴瓦6之间积累，从而避免所述轴颈5的外表面和所述轴瓦6的内表面产生损伤。
61.针对本实施例所述载流固体薄膜润滑轴承，如图4所示，通过传动轴11与所述轴颈5装配，即将所述传动轴11插入所述轴颈5的中心孔内，所述传动轴11与所述轴颈5的内表面配合安装，使得当所述传动轴11转动时可以带动所述轴颈5转动。所述载流固体薄膜润滑轴承还包括第二电源10；所述第二电源10分别与所述传动轴11和所述轴承座7电连接，并使得所述第二电源10、所述轴承座7、所述轴瓦6、所述轴颈5和所述传动轴之间构成闭环的电流
回路。
62.将所述轴承座7固定，旋转所述传动轴11的同时开启所述第二电源10，所述传动轴11带动所述载流固体薄膜润滑轴承运行(所述轴瓦6静止，所述轴颈5转动，即所述轴瓦6为不动件，所述轴颈5为转动件)，即可实现所述载流固体薄膜润滑轴承的载流控制。通过改变所述第二电源10的电流大小，可以实现在不同电流强度下对所述载流固体薄膜润滑轴承的摩擦力调控。本发明中，通过形成电流回路，可以显著的降低所述载流固体薄膜润滑轴承运行过程中转动件与不动件之间接触面的摩擦力，并且提升其工作稳定性。
63.综上所述，本发明提供了一种载流固体薄膜润滑轴承及其摩擦力控制方法，本发明通过导电膜层来代替现有技术中向油脂润滑轴承内注入的油脂，实现所述载流固体薄膜润滑轴承中的润滑；由于所述导电膜层不同于油脂，其具有良好的导电性，通过在所述载流固体薄膜润滑轴承中任意两个接触面之间设置所述导电膜层，避免所述载流固体薄膜润滑轴承中各接触面之间的电荷积累，从而避免所述载流固体薄膜润滑轴承在复杂电场环境下因击穿现象造成的损伤。
64.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
技术特征：1.一种载流固体薄膜润滑轴承，其特征在于，所述载流固体薄膜润滑轴承中至少一个接触面上设置有导电膜层。2.根据权利要求1所述载流固体薄膜润滑轴承，其特征在于，其包括相互套接的内圈和外圈，以及设置在所述内圈与所述外圈之间的多个滚子。3.根据权利要求2所述载流固体薄膜润滑轴承，其特征在于，所述内圈的外表面与所述外圈的内表面均设置有所述导电膜层。4.根据权利要求2所述载流固体薄膜润滑轴承，其特征在于，所述滚子的表面设置有所述导电膜层。5.根据权利要求2所述载流固体薄膜润滑轴承，其特征在于，所述滚子的表面、所述内圈的外表面以及所述外圈的内表面均设置有所述导电膜层。6.根据权利要求2所述载流固体薄膜润滑轴承，其特征在于，其还包括第一电源，所述第一电源的第一端与所述外圈电连接；当通过传动轴与所述内圈装配时，所述第一电源的第二端与传动轴电连接，以使得所述第一电源、所述外圈、所述滚子、所述内圈和所述传动轴之间构成闭环的电流回路。7.根据权利要求1所述载流固体薄膜润滑轴承，其特征在于，其包括从内向外依次套接的轴颈、轴瓦和轴承座；所述轴颈的表面和/或所述轴瓦的表面设置有所述导电膜层。8.根据权利要求7所述载流固体薄膜润滑轴承，其特征在于，其还包括第二电源，所述第二电源的一端与所述轴承座电连接；当通过传动轴与所述轴颈装配时，所述第二电源的第二端与传动轴电连接，以使得所述第二电源、所述轴承座、所述轴瓦以及所述轴颈之间构成闭环的电流回路。9.一种基于权利要求6所述载流固体薄膜润滑轴承的摩擦力控制方法，其特征在于，其包括步骤：将所述载流固体薄膜润滑轴承套设在传动轴上；将第一电源的第一端与外圈电连接，并将第一电源的第二端与传动轴电连接；开启电源并驱动传动轴转动。
技术总结本发明公开一种载流固体薄膜润滑轴承及其摩擦力控制方法，所述载流固体薄膜润滑轴承中至少一个接触面上设置有导电膜层。本发明通过导电膜层代替现有技术中向油脂润滑轴承内注入的油脂，来实现所述载流固体薄膜润滑轴承中的润滑；由于所述导电膜层不同于油脂，其具有良好的导电性，通过在所述载流固体薄膜润滑轴承中至少一个接触面上设置所述导电膜层，使得所述导电膜层对相邻两个构件进行隔离，同时避免具有所述导电膜层的接触面上的电荷积累，进而避免所述载流固体薄膜润滑轴承中通过所述导电膜层间接接触的两个构件产生击穿现象，有效降低所述载流固体薄膜润滑轴承构件表面的损伤发生率。的损伤发生率。的损伤发生率。
技术研发人员：刁东风 薛沛东
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
