用冲击脉冲法测量轴承油膜厚度

介绍了在油膜厚度测试台上用瑞典SPM公司的BAS-10型轴承分析仪器对航海陀螺仪用精密球轴承C106018A_2之外沟与钢球接触点油膜厚度的测量原理和测量方法。对影响轴承油膜厚度的相关因素进行了试验分析,得出了相应的膜厚状态曲线。结果表明,用冲击脉冲法测量轴承油膜厚度是一种非常灵敏、有效和可靠的方法,测量精度可达到0.025μm。附图6幅,表2个。     

润滑油膜光干涉测量系统与技术研究进展

光干涉是润滑油膜厚度测量中最广泛采用的手段,干涉图像的光强与色度学信息反映出接触区内部油膜的厚度与形状。概述光干涉技术在油膜测量领域的发展历程,介绍比色法、光谱分析法、相对光强法等3种典型的光干涉油膜测量方法和新发展的双色光光强调制测量方案。阐述润滑油膜测量光干涉测量系统的理论建模方法和系统设计的关键,并展望光干涉油膜测量系统的发展方向,如开发专用的光干涉油膜测量仪器,实现多光源的同步测量等。     

利用反射系数测量油膜厚度的研究

测量油膜厚度传统方法是电学和光学方法,电学方法需一个电绝缘的平面或一个完全电隔离的接触单元来安装传感器,光学方法通常需要与油膜接触的实体是透明的或者实体上留有传递光线的窗口,这些不足之处限制了它们的应用范围。针对传统方法测量油膜厚度的局限性,提出利用反射系数测量油膜厚度的方法。根据油膜厚度,建立反射系数法的连续模型和弹簧模型,并比较2种模型的模拟结果。结果表明:连续模型只需要测量共振频率,无需测量信号的振幅,因此不易受噪声的干扰,且测量膜厚较为方便,但是若油膜共振频率大于60MHz,这时应采用弹簧模型来测量膜厚。     

基于电容法与光干涉法相结合的油膜测量方法

通过将电容法膜厚测量仪耦合在球-盘点接触光干涉试验台上,搭建油膜厚度测量装置。通过对目标球-盘接触副采取合理的导电措施以及台架绝缘设施来保证润滑油膜电信号的提取,该装置可实现相同工况下膜厚度值及其相应的电信号(如油膜分压值和电容值)。在纯滚动接触情况下,分别对油润滑和脂润滑下的油膜进行测量,得到光干涉膜厚、油膜分压值和电容值随随卷吸速度的变化规律,并分析接触副电容随膜厚的变化。结果显示,随卷吸速度的增加光干涉膜厚升高而油膜分压值和电容值减小,电容值随着膜厚的增加而逐渐降低。实验结果初步验证了该测量系统的可行性,可为后续实际接触副内润滑状态的评估提供方案。     

基于LabVIEW的面接触润滑油膜承载力测量系统的研制

以PCI-1428图像采集卡、PCI-1240运动控制卡、USB-5935数据采集卡作为硬件部分,采用图形化编程语言LabVIEW编写软件部分,构建面接触润滑油膜承载力测量系统.本测量系统由油膜厚度测量、伺服电机运动控制、油膜承载力测量三部分组成,实现在一定工况下对油膜承载力的测量.实验结果表明,本测量系统满足对实验台的要求,能够准确测量出油膜承载力.     

倾角对面接触润滑油膜厚度影响的实验测量

在全膜润滑和有限供油润滑条件下,利用面接触润滑油膜测量系统对不同滑块倾角下的油膜厚度进行测量。结果表明,在全膜润滑条件下,随倾角的增大膜厚表现为先上升再下降的趋势;当膜厚较高时,最高油膜承载力对应的收敛比接近理论值;当膜厚降至亚微米量级时,最高承载力对应的收敛比增加,与经典理论不符。而在有限供油条件下,随速度增加油膜厚度先增大后基本保持不变;随倾角变化,油膜厚度变化与全膜润滑相近。     

椭圆接触弹流润滑油膜形状的实验研究

采用多光束干涉测量技术,在自制光弹流实验机上进行了椭圆接触弹流润滑油膜形状的实验测量,观察了椭圆接触区短轴与卷吸方向之间的夹角θ、速度、施加载荷等对油膜形状的影响。结果表明：夹角θ较小时,油膜厚度整体上更大,接触区较窄,入口区油膜更陡峭;低速时,夹角及载荷基本不影响膜厚;高速、轻载时,夹角θ对膜厚影响更显著;载荷及夹角越大,动压油膜越难建立。     

微小间隙的光干涉法测量

本文用自行设计的光干涉弹流试验机测量了椭圆接触弹流润滑的油膜厚度的形状和分布.对国产牵引油进行了较详细的研究,并将其和润滑油进行了对比分析.分析了不同国产润滑油和牵引油的弹流液体膜的变化情况.滚动速度对微小液膜厚度有显著影响;法向载荷和滚滑比对膜厚影响较小.较大的滚动速度产生较厚的油膜;载荷增大,弹流膜厚度减薄;滑滚比升高,液膜减薄.     

润滑油膜厚度的光学相干层析成像测量

为了对滑动轴承的润滑油膜厚度进行精确测量,搭建了光纤结构的谱域光学相干层析成像(OCT)检测系统。该检测系统通过谱域OCT对油膜进行高分辨率成像,根据一维深度图像和二维层析图像中油膜和轴承表面的相对位置得到油膜厚度。分析了SD-OCT的检测原理,并对油膜厚度进行了测量,通过干涉光谱解耦法减小噪声对测量结果的影响。实验结果表明,该系统的测量误差小于2μm,具有良好的重复性和可靠性。该测量方法能够对油膜进行快速准确测量,有望应用于机械设备轴承运行状况的在线监测。     

乏油与表面划痕对纯滑动弹流接触的影响的实验研究

实验研究全膜和乏油条件下钢球表面划痕对弹流润滑的影响。使用光干涉技术观测轻载和重载时全膜和乏油条件下划痕在不同位置处接触区油膜的形状,使用MBI软件测量油膜中截面曲线。结果表明:与光滑表面结果相比,划痕在轻载条件下对油膜波动的影响更大;与全膜润滑结果相比,乏油降低了划痕对油膜分布产生的波动,并且改变了凹谷的弹性变形。     

内燃机凸轮挺柱副润滑油膜厚度的电阻法测量

本文首次将电阻测量法用于内燃机凸轮挺柱副润滑油膜厚度的定性测量。作者在实验室中建立了凸轮挺柱副润滑油膜厚度电阻法测量的试验台。测量所得到的结果与作者采用分区考虑旋转膜和挤压膜的理论计算结果比较接近。同时作者还比较了用于凸轮挺柱副油膜厚度测量的电阻法、电容法和光干涉法等各自的优缺点，得出一些有益的结论。     

单色光干涉面接触润滑膜厚在线测量

提出了滑块-玻璃盘形成的面接触润滑油膜厚度光干涉在线测量方法。以单色激光为光源,根据油膜厚度变化引起平行干涉条纹平移的物理特征,基于光流和动态时间规整技术构造复合算法,测量干涉图像相邻帧空间域上一维光强曲线的位移,从而得到相邻帧之间的油膜厚度差。从零速度开始记录每一帧干涉图像对应的膜厚变化,实时计算出当前帧对应的膜厚,实现了膜厚的在线测量。当前算法的测量结果与离线膜厚测量结果进行了对比,验证了该系统的测量准确性。进行了阶跃载荷、匀加速及匀减速工况下的膜厚测量,揭示了膜厚变化规律。     

偏心圆凸轮油膜润滑测试系统

为准确测量凸轮-挺杆接触的油膜厚度,设计制造凸轮-挺杆润滑油膜光干涉测量系统。该系统采用偏心球-玻璃盘接触副模拟凸轮-平底挺杆的点接触,通过同步带轮带动偏心球转动,实现偏心球运动过程中摩擦力、载荷的测量,同时通过双色光干涉技术对偏心圆凸轮-挺杆接触的油膜厚度进行测量。使用该系统对不同条件下偏心圆凸轮-挺杆机构油膜厚度、摩擦力进行测量,测量结果表明:载荷越大,油膜厚度越小;转速越高,膜厚越大,"鼻尖"处的惯性力越大;相同工况下,偏心距较大时,在区间0°～90°、270°～360°膜厚较高,在90°～270°区间膜厚略低;随转速的增大摩擦力最大值所在的位置前移。     

对数母线滚子光弹流润滑的实验研究

为了研究对数母线滚子凸度量对滚子摩擦副润滑油膜的影响 ,本文在自制的有限长线接触光干涉弹流试验机上 ,测量了中载、富油润滑和纯滚动工况下对数修形圆锥滚子与玻璃盘之间的油膜形状与膜厚。实验结果表明对数母线轮廓滚子的凸度量对其端部的油膜厚度和膜形分布有较大的影响 ,在给定的工况条件下 ,存在一个使滚子轴向油膜厚度最为均匀的最佳凸度量 ,此最佳凸度量比在相同工况条件下用静弹性接触力学方法求得的最佳凸度量大     

超声法测量油膜厚度的系统设计

为了测量机械设备中油膜的厚度,基于超声波反射系数法设计了一种超声膜厚测量系统。在μC/OS-II操作系统基础上实现一定的人机交互功能以及上位机串口控制功能,完成了模拟静态油膜结构的测量。测量结果的相对误差在5%以内,证明了超声膜厚测量系统的可行性。     

回转机械支承油膜稳定性在线监测

探讨了回转机械油膜失稳的特征，提出了在线提取自由衰减响应的一种信号处理方法，用获取的对数衰减率作为油膜稳定性裕度和趋势分析的特征参数，现场实例表明提出的油膜稳定性在线监测方法的有效性。     

自旋润滑油膜测量系统

设计制造了一种纯自旋弹流润滑油膜测量系统,介绍了其油膜厚度多光束干涉测量原理和主要的机械结构组成。初步测量结果表明接触区在纯自旋条件下可形成弹流润滑油膜,出现扇形的对称气穴区。     

零卷吸往复运动下的弹流润滑实验研究

使用常规球-盘光干涉试验机,研究零卷吸往复运动中油膜的变化情况。实验采用伺服电机驱动钢球与蓝宝石盘,以三角波的形式进行往复运动,两者速度相同但是方向相反。实验过程中采用光干涉技术测量球-盘之间的膜厚,实验后使用双光干涉法测量接触区中截面油膜厚度。实验发现,往复条件下的油膜凹陷小于对应的稳态油膜凹陷,而且接触区发生了速度滑移,导致所产生的油膜凹陷形状和位置区别于零卷吸凹陷;乏油的发生导致接触区中出现大面积的干接触和混合润滑接触。     

面接触油膜润滑测量系统

介绍了一种能够实现面接触油膜润滑测量的试验系统,该系统以静止的刚性滑块和旋转的透明玻璃盘组成润滑副。滑块的定位采用柔性并联机构,可进行面接触倾角的微小调节。油膜厚度测量采用多光束干涉技术。照明采用激光外部同轴照明,可有效扩大图像视场和膜厚的测量范围。利用该系统测量了恒倾角面接触薄膜润滑的膜厚特性和摩擦力特性,结果与已有理论有较好的一致性。     

油膜厚度超声测量电路及实验

为解决工业设备中润滑油膜厚度不易测量的问题,以谐振模型和弹簧模型为理论依据,设计并制作了油膜厚度超声测量电路,其中包括脉冲发生与控制电路、超声激励电路和反射波接收电路。利用所设计的超声测量系统进行实验,完成了对油膜厚度的测量。测量结果的相对误差在5%以内,证明了所设计的测量电路和测量方法是可行的。