[发明专利]一种滚子轴承接触区润滑膜厚度的超声检测装置及方法

权利要求书

1.一种滚子轴承接触区润滑膜厚度的超声检测装置，其特征在于，包括第一电主轴(1)，第一电主轴(1)通过扭矩传感器(2)连接滚子(3)，滚子(3)与第二电主轴(6)的内圈(4)接触，内圈(4)上设置有超声传感器(5)，第二电主轴(6)连接有集流环和编码器(7)，集流环和编码器(7)通过脉冲发射接收仪(8)连接数据采集卡(9)，数据采集卡(9)连接PC(10)。

2.根据权利要求1所述的一种滚子轴承接触区润滑膜厚度的超声检测装置，其特征在于，所述超声传感器(5)设置在内圈(4)的内表面。

3.一种滚子轴承接触区润滑膜厚度的超声检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，通过弹流润滑理论获得滚子(3)与内圈(4)接触区的压力分布，并通过接触区以外的间隙方程获得滚子轴承的理论润滑膜形状；

步骤二，采用矩形超声波传感器(5)通过测量获取滚子(3)与内圈(4)名义接触区的实测平均反射系数；

步骤三，采用超声波声场仿真软件计算获得接触区润滑膜下界面平面内的理论声场分布以及名义接触区宽度方向的声场分布，根据名义接触区宽度方向的声场分布计算得到不同接触区油膜厚度下对应的名义接触区反射系数，比对名义接触区反射系数的实测值与计算值，从而获得最终接触区润滑膜的厚度。

4.根据权利要求3所述的一种滚子轴承接触区润滑膜厚度的超声检测方法，其特征在于，所述步骤一中，根据弹流润滑理论，假定接触区的润滑膜厚度为h₀，则接触区以外的间隙方程为：

$\begin{array}{cc}{h}_g=\frac{2{\mathrm{bp}}_0}{E^{\′}}\[\frac{x}{b}\sqrt{\frac{x^2}{b^2}-1}-ln(\frac{x}{b}+\sqrt{\frac{x^2}{b^2}-1})\]& \left|x\right|\>b\end{array}$

其中b为接触半宽，p₀为最大接触应力，E'为当量弹性模量，其中：

$b={\left(\frac{8{\mathrm{WR}}^{\′}}{{\mathrm{\πLE}}^{\′}}\right)}^{1/2}$

$p_0=\frac{E^{\′}b}{4R^{\′}}$

$\frac{1}{E^{\′}}=\frac{1}{2}(\frac{1-{{\mathrm{\μ}}_1}^2}{E_1}+\frac{1-{{\mathrm{\μ}}_2}^2}{E_2})$

其中W为载荷；R’为当量曲率半径；L为接触区长度；E’为当量弹性模量；b为接触半宽；E₁，E₂为滚子与内圈弹性模量；μ₁，μ₂为滚子与内圈泊松比，其中，当量曲率半径可表示为：

$R^{\′}=\frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}$

其中R₁和R₂分别表示滚子和内圈的半径；

接触区的压力分布为：

$p=p_0(1-\frac{x^2}{b^2}).$