[发明专利]滑动轴承油膜厚度分布的测量方法及系统

说明书

本发明提出了一种滑动轴承油膜厚度分布的测量方法及系统。该方法为以轴瓦支承件中心作为坐标原点，构建三维空间坐标系，于推力轴承座与轴瓦之间设置至少三个超声探头，测量初步滑动轴承油膜厚度；并计算超声探头在轴瓦聚焦中心点在轴瓦上表面处投影点的坐标；构建轴瓦上表面空间平面函数，将聚焦中心点的在轴瓦上表面处投影点的坐标代入轴瓦上表面空间平面函数中，得到最优轴瓦上表面空间平面函数系数，确定最优轴瓦上表面空间平面函数；根据推力头下表面空间平面函数以及所述最优轴瓦上表面空间平面函数，得到油膜厚度的空间分布。该方法能够得到油膜区域的全部空间分布，能够为推力轴承的健康运维提供有效依据和参考。

技术领域

本发明涉及机械工程测量领域，具体涉及一种滑动轴承油膜厚度分布的测量方法及系统。

背景技术

轴承作为一种常见的支承元件，常见于各种旋转机械，如：风机、发动机、汽轮机等。按照支承方式的不同，轴承又可分为滚动轴承和滑动轴承。由于滑动轴承在液体润滑条件下，滑动表面能够被润滑油分开而不发生直接接触，具有工作平稳、可靠、无噪声的优点，近年来得到了广泛应用。为了提高滑动轴承的使用寿命，常常在其摩擦副间添加油、水等流体进行润滑。当润滑油膜厚度过大或过小时都会引起润滑质量下降，因此需要对膜厚进行测量。目前常见的测量方法主要有电学法、电磁法、光学法和超声法。由于超声波能够进行非接触式、非侵入式的测量方式，以及超声传感器尺寸小巧，所受空间限制较小等原因，使得超声法具有更好的工业适用性。

在滑动轴承中，轴承油膜的形成受轴的转速、轴承负荷、轴承结构的影响，并且由于压力分布不均，会导致轴瓦倾斜，从而使得油膜厚度分布不均，随着轴瓦的摆动会形成不同的油楔，最小油膜往往出现在出油口处。然而，由于超声探头的聚焦区域往往大于最小膜厚处(楔口)的空间尺度，这导致最小膜厚难以测量。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种滑动轴承油膜厚度分布的测量方法及系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种滑动轴承油膜厚度分布的测量方法，包括以下步骤：

以轴瓦支承件中心作为坐标原点，构建三维空间坐标系；

于推力轴承座与轴瓦之间设置至少三个超声探头，确定超声探头的坐标，利用所述超声探头测量得到初步滑动轴承油膜厚度h_oi；

根据超声测距原理和几何关系得到超声探头在轴瓦聚焦中心点，计算所述聚焦中心点的在轴瓦上表面处投影点的坐标；

根据聚焦中心点的在轴瓦上表面处投影点的坐标与初步滑动轴承油膜厚度确定推力头下表面空间平面函数；

构建轴瓦上表面空间平面函数，将聚焦中心点的在轴瓦上表面处投影点的坐标代入轴瓦上表面空间平面函数中，得到轴瓦上表面空间平面函数系数；

重复执行上述步骤n次，得到n组轴瓦上表面空间平面函数系数，n为正整数；

从n组所述轴瓦上表面空间平面函数系数中提取最优的轴瓦上表面空间平面函数系数，确定最优轴瓦上表面空间平面函数；

根据推力头下表面空间平面函数以及所述最优轴瓦上表面空间平面函数，得到油膜厚度的空间分布。

该滑动轴承油膜厚度分布的测量方法不破坏滑动轴承本身结构，测量结果准确性高，能够解决由于超声探头聚焦区域大于最小膜厚区域面积导致膜厚测量困难的问题，能够得到油膜区域的全部空间分布，能够为推力轴承的健康运维提供有效依据和参考。

该滑动轴承油膜厚度分布的测量方法的优选方案：构建原始轴瓦侧面空间函数，将原始轴瓦侧面空间函数作为油膜厚度的空间分布函数的定义域，将油膜厚度的空间分布函数定义域内的最小值作为轴瓦与推力头产生的油楔的最小油膜厚度。