[发明专利]滑动轴承润滑膜的动态测量方法及测量用光纤传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承润滑膜的动态测量方法及测量用光纤传感器。

背景技术

高速流体动压滑动轴承广泛用于高速机床、高速离心机、汽轮发电机组、钢铁和化工联合企业的大型机械设备中。滑动轴承作为一种关键基础零部件既是这些关键设备的重要支撑零件，又是保证其完成旋转运动的关键摩擦副，对设备的正常运行起着至关重要的作用。滑动轴承的润滑膜的状态在很大的程度上反映着设备的运行状态。早在上个世纪的七、八十年代，人们就对其润滑油膜的压力分布，以及润滑油的进出口温度等参数进行了有效的监测，期求对滑动轴承工作状况下的润滑膜状态及其工作特性进行在线分析和认识，以掌握设备的运行状态。然而，对于反映润滑膜状态或特性最有效且最直接的参数-润滑膜厚度及其形状，人们苦于一直没有找到可行的方法，至今仍未实现对其动态变化信息的有效检测。前人大量的论文仅仅涉及润滑膜厚度的静态精密测量方法，以及润滑膜状态的计算机数值模拟分析，而对滑动轴承工作状况下润滑膜动态特性进行有效、精密测量至今未见报。

中国科学院光学研究所研制了一种用于检测大型涡轮机液压轴承运动状态的光纤传感器系统。该系统采用间接测量法，根据轴心轨迹判定油膜厚度的变化，传感探头采用遮光式位移传感器，三个传感探头光束中心线的法线两两互成120度，根据遮光法位移测量原理确定滑动轴承在任意位置上的三条切线方程，即可以确定轴心的位置坐标，根据轴瓦中心、轴承中心、最小油膜厚度所在点与轴瓦中心的连线与竖直方向的夹角为θ的几何关系，从而得到最小油膜厚度(如图1所示)。该测量方法所存在的问题是：为了采用遮光法确定切线方程，入射光纤传感器调节不便，同时需要使用较为复杂的传感器结构，造成测量成本过高，实用性不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种滑动轴承润滑膜多维特征的光纤动态测量方法及测量用光纤传感器，该方法可解决背景技术中用遮光法确定切线方程造成的传感器结构复杂，测量成本过高，实用性不强等问题。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种滑动轴承润滑膜的动态测量方法，包括下述步骤：

设润滑油完全充满轴颈与轴瓦的间隙，其形状等效为轴瓦圆与轴颈圆之间的间隙，

第一步：设轴瓦内表面圆心坐标为O(0，0)，轴颈截面圆的圆心坐标为O₁(x，y)，轴瓦半径为R，轴颈半径为r，在滑动轴承轴瓦两个端面上各安装两个互成90度角的双圈同轴反射式光纤传感器；相对该两个传感器的轴瓦端面的A、B两点的坐标为A(0，R)、B(R，0)；

第二步：用两个互成90度角的双圈同轴反射式光纤传感器直接测量出A到A′、B到B′两处的距离，令：|AA′|＝a，|BB′|＝b，根据A、B两点的坐标可得A′、B′两点的坐标分别为A′(0，(R-a))，B′((R-b)，0)；

第三步：将测量计算得到的A′、B′两点坐标值代入轴颈圆的标准方程(X-x)²+(Y-y)²＝r²中，进而可以计算出轴颈截面圆x、y的值；则可得轴颈的偏心距e，即轴瓦圆心和轴颈圆心的距离|OO’|为：

|OO,|=e=x2+y2---(2);]]>

第四步：由(2)式可得最小油膜厚度h_min表达式为：