一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法技术

一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，其装置包括发射电路：用于产生超声脉冲波；接收放大电路：用于放大轴的底面反射信号；整形比较电路：用于将交变高频信号整形变为单向脉冲；温度补偿电路：用以校正温度对超声波速度的影响；厚度闸门控制电路：用于接收发射电路、经放大了的底面反射信号和温度补偿信号,输出一个宽度与传播时间成正比的方波,用以控制闸门电路的启闭；通过使用上述装置，测量轴颈截面的相互垂直方向的厚度来确定轴颈的轴心位置,从而确定轴颈的截面位置,将之与轴瓦的大小进行比较,得到润滑油膜的厚度。本发明专利技术的目的是为了提供一种基于超声波技术的、能很好的对滑动轴承液体润滑油膜厚度进行测定的技术。

【技术实现步骤摘要】
一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法
本专利技术涉及一种厚度检测技术，尤其涉及一种对油膜的厚度进行测定的技术，尤其涉及一种基于超声波技术的对滑动轴承液体润滑油膜厚度进行测定的系统及方法。
技术介绍
液体滑动轴承是一种依靠轴颈转动所造成的流体动压形成的油膜或外界供给有一定压力的流体形成的油膜将轴瓦和轴颈表面隔开的，不发生金属与金属直接接触的滑动轴承。它具有运转精度高、承受冲击载荷大、寿命长的特点，特别适用于高速、重载转动场合。但其润滑油膜的厚度在很大程度上反映着滑动轴承的润滑性能，为确保滑动轴承的良好运行而对润滑油膜的厚度进行动态在线监测和控制就显得十分必要。目前，监测油膜厚度的方法有多种，如电阻法、放电电压法、电容法、X光透射法、激光衍射法和干涉法等。然而这些方法都有其局限性，由于各种原因，人们至今未找到一种对滑动轴承油膜厚度的动态变化信息进行有效检测的成熟方法。目前用于检测油膜厚度的超声波只能检测平均油膜厚度，而且因滑动轴承间的润滑油很薄，标定困难，从而限制了超声波在检测滑动轴承油膜厚度方面的应用。本专利技术利用超声波是一种频率高于20000Hz的机械波，具有方向性好、穿透能力强、能在界面上产生反射、折射的特点提出一种新的用于润滑轴承间的润滑油膜厚度的超声波测定法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前超声波在检测滑动轴承油膜厚度过程中标定困难和应用受限的问题，提供的一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定系统及方法，结合超声波技术，可精确地对滑动轴承液体润滑油膜厚度进行测定。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，采用以下步骤：步骤1：发射电路产生脉冲信号，使探头发射同频率的超声波脉冲；步骤2：脉冲经润滑液传到被测轴颈表面，其中有部分超声波由轴颈表面反射回来，构成表面反射波S，其余超声波射入轴颈，再从轴颈的底面反射回来，构成底面反射波B；步骤3：反射波B和反射波S都被超声波探头接收并转换为电信号输入接收放大电路，经放大整形后，变为单向脉冲，再经过比较电路滤去幅度较小的噪声信号，同发射脉冲一起触发厚度闸门控制电路，输出一个宽度与超声波传播时间成正比的方波，控制闸门电路的启闭；步骤4：高频振荡器输出的一系列高频振荡信号，在闸门电路开启时间，这些高频信号通过闸门进入计数电路而被计数，进一步得到超声波在轴颈中运行的距离，再通过轴颈中相互垂直方向的超声波运行距离计算得到轴心的位置。它还包括步骤5：根据步骤4的结果，使显示器显示出轴心随时间变化的轨迹图，动态轴颈图与固定的轴瓦图之差图即为各点油膜厚度。通过测量轴颈截面的相互垂直方向的厚度来确定轴颈的轴心位置，从而确定轴颈的截面位置，将之与轴瓦的大小进行比较，即可知道润滑油膜的厚度。在滑动轴承的相互垂直的直径方向布置多个探头，多个探头指向轴承的圆心，以在线检测轴心的动态变化。轴心的轨迹及油膜的厚度根据以下步骤测定：步骤1)获得超声波在液体或轴颈中运行的距离如下：d＝1/2ct＝1/2cnτ；其中：c为材料中的超声波速度；n为计数器的计数；τ为高频振荡器产生的高频信号周期；步骤2)获得超声波在垂直两方向的轴颈内运行长度dm、dn和液体内运行长度Lm、Ln；以轴承的圆心为原点，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，构建坐标系；所获得的轴心的坐标位置(x0，y0)为：(式中：d为轴颈的直径)；轴心的象限位置可通过Lm-Δ，Ln-Δ的正负来确定(其中Δ为轴颈与轴瓦的平均间隙)；所获得的润滑油膜最小厚度为：(式中：D为轴瓦内径)任意α角度处的润滑油膜厚度为：式中：D为轴瓦内径；d为轴颈的直径；β为轴心与轴瓦圆心连线的角度；为图3中O、J两点连线的线段长度；为图3中0、O1两点连线的线段长度。一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定系统，包括：发射电路：用于产生超声脉冲波；接收放大电路：用于放大轴的底面反射信号；整形比较电路：用于将交变高频信号整形变为单向脉冲；温度补偿电路：用以校正温度对超声波速度的影响；厚度闸门控制电路：接收经放大了的底面反射信号和温度补偿信号，输出一个宽度与传播时间成正比的方波，用以控制闸门电路的启闭。闸门电路：它由厚度闸门控制电路输出的方波控制启闭，让高频振荡器产生的高频信号通过并进入计数运算电路；计数运算电路：计数高频信号数，计算超声波经过的轴的厚度d以及探头到轴的距离L液，再由dm和dn，Lm和Ln确定出轴心的坐标位置。还包括显示器：显示出以轴承圆心为原点、以水平方向和垂直方向为X、Y轴的坐标系中随时间变化的轴心位置及轴颈的大小，同时显示轴瓦的固定大小，轴瓦与轴颈之间的差即为润滑油膜的厚度。在计数运算电路前设置方波信号扩展电路，使震荡频率至少为1000MHz，测量精度达到0.1μm。部署有如权利要求5所述的滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法。与现有技术相比，本专利技术所具有的技术效果为：1)本专利技术能很好地解决超声波只能测润滑油膜平均厚度的问题，实现液体滑动轴承润滑油膜厚度的在线精确检测，测量精度达到0.1μm2)本专利技术能很好地解决滑动轴承间润滑油膜厚度薄，很难标定的问题；3)本专利技术通过测量轴颈截面的相互垂直方向的厚度来确定轴颈的轴心位置，从而确定轴颈的截面位置，将之与轴瓦的大小进行比较，实现对油膜厚度的标定；在滑动轴承的相互垂直的直径方向布置2个经过精确调整的探头，不断发射超声波，实现在线检测润滑油膜的厚度，以检测油膜厚度的动态变化情况；在计数电路前加二级方波信号扩展电路，提高开门时间准确度，将振荡频率提高到1000MHz以上，可使测量精度达到0.1μm。附图说明图1是本专利技术中超声波脉冲反射式测厚系统框图；图2本专利技术中液体滑动润滑油膜厚度测量系统框图；图3本专利技术中轴承运行中的轴心轨迹示意图。具体实施方式一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，采用以下步骤：步骤1：主控器发出脉冲触发，经发射电路产生较窄的脉冲信号，使探头发射同频率的超声波脉冲；步骤2：脉冲经润滑液传到被测轴颈表面，其中有部分超声波由轴颈表面反射回来，构成表面反射波S，其余超声波射入轴颈，再从轴颈的底面反射回来，构成底面反射波B；步骤3：反射波B和反射波S都被超声波探头接收并转换为电信号输入接收放大电路，经放大整形后，变为单向脉冲，再经过比较电路滤去幅度较小的噪声信号，同发射脉冲一起触发厚度闸门控制电路，输出一个宽度与超声波传播时间成正比的方波，控制闸门电路的启闭；步骤4：高频振荡器输出的一系列高频振荡信号，在闸门电路开启时间，这些高频信号通过闸门进入计数电路而被计数，进一步得到超声波在轴颈中运行的距离，再通过轴颈中相互垂直方向的超声波运行距离计算得到轴心的位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，其特征在于，采用以下步骤：/n步骤1：发射电路产生脉冲信号，使探头发射同频率的超声波脉冲；/n步骤2：脉冲经润滑液传到被测轴颈表面，其中有部分超声波由轴颈表面反射回来，构成表面反射波S，其余超声波射入轴颈，再从轴颈的底面反射回来，构成底面反射波B；/n步骤3：反射波B和反射波S都被超声波探头接收并转换为电信号输入接收放大电路，经放大整形后，变为单向脉冲，再经过比较电路滤去幅度较小的噪声信号，同发射脉冲一起触发厚度闸门控制电路，输出一个宽度与超声波传播时间成正比的方波，控制闸门电路的启闭；/n步骤4：高频振荡器输出的一系列高频振荡信号，在闸门电路开启时间，这些高频信号通过闸门进入计数电路而被计数，进一步得到超声波在轴颈中运行的距离，再通过轴颈中相互垂直方向的超声波运行距离计算得到轴心的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，其特征在于，采用以下步骤：
步骤1：发射电路产生脉冲信号，使探头发射同频率的超声波脉冲；
步骤2：脉冲经润滑液传到被测轴颈表面，其中有部分超声波由轴颈表面反射回来，构成表面反射波S，其余超声波射入轴颈，再从轴颈的底面反射回来，构成底面反射波B；
步骤3：反射波B和反射波S都被超声波探头接收并转换为电信号输入接收放大电路，经放大整形后，变为单向脉冲，再经过比较电路滤去幅度较小的噪声信号，同发射脉冲一起触发厚度闸门控制电路，输出一个宽度与超声波传播时间成正比的方波，控制闸门电路的启闭；
步骤4：高频振荡器输出的一系列高频振荡信号，在闸门电路开启时间，这些高频信号通过闸门进入计数电路而被计数，进一步得到超声波在轴颈中运行的距离，再通过轴颈中相互垂直方向的超声波运行距离计算得到轴心的位置。


2.根据权利要求1所述的滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，其特征在于，
它还包括步骤5：根据步骤4的结果，使显示器显示出轴心随时间变化的轨迹图，动态轴颈图与固定的轴瓦图之差图即为各点油膜厚度。


3.根据权利要求1所述的滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，其特征在于：通过测量轴颈截面的相互垂直方向的厚度来确定轴颈的轴心位置，从而确定轴颈的截面位置，将之与轴瓦的大小进行比较，即可知道润滑油膜的厚度。


4.根据权利要求1至3其中之一所述的滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，其特征在于：在滑动轴承的相互垂直的直径方向布置多个探头，多个探头指向轴承的圆心，以在线检测轴心的动态变化。


5.根据权利要求1至3其中之一所述的滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法，其特征在于：轴心的轨迹及油膜的厚度根据以下步骤测定：
步骤1)获得超声波在液体或轴颈中运行的距离如下：
d＝1/2ct＝1/2cnτ；
其中：c为材料中的超声波速度；n为计数器的计数；τ为高频振荡器产生的高频信号周期；
步骤2)获得超声波在垂直两方向的轴颈内运行长度dm、dn和液体内运行长度Lm、Ln；以轴承的圆心为原点，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，构建坐标系；
所获得的轴心的坐标位置(x0，y0)为：

(式中：d为轴颈的直径)；
轴心的象限位置可通过Lm-Δ，Ln-Δ的正负来确定(其中Δ为轴颈与轴瓦的平均间隙)；
所获得的润滑油膜最小厚度为：

(式中：D为轴瓦内径)
任意α角度处的润滑油膜厚度为：



式中：D为轴瓦内径；d为轴颈的直径；β为轴心与轴瓦圆心连线的角度。


6.一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王骁鹏，刘志苹，彭锟，钱伟，蒋梵，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42