[发明专利]一种圆柱滚子轴承润滑油膜厚分布的检测方法

摘要

一种圆柱滚子轴承润滑油膜厚分布的检测方法，先确定探头选择标准；将超声传感器探头分别安装在圆柱滚子轴承滚子两端部和中间位置，保证各个探头的水浴耦合条件，同时轴承润油充分，在轴承静止状态下同步记录此时各个超声传感器探头的反射信号幅值A0i；轴承加载后稳定运行，同步记录此时各个超声传感器反射信号的幅值A1i，计算对应位置的超声信号反射率Ri＝A1i/A0i；根据超声信号反射率与界面接触刚度理论，将对应的反射率Ri换算为对应位置的油膜刚度，进而根据油膜刚度与膜厚理论，得到对应位置的油膜厚度；建立笛卡尔坐标系，并绘制线接触全域范围的润滑油膜厚分布。本发明能应用于实际工况的在线监测，简单准确。

主权项

一种圆柱滚子轴承润滑油膜厚分布的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选定水浸式聚焦超声传感器探头，并确定其几何参数和工作参数，几何参数包括超声传感器发射端柱面半径与焦距，其中发射端柱面半径与圆柱滚子轴承外圈半径一致，焦距大于轴承外圈厚度；工作参数为超声传感器的发射频率f1，记超声信号的脉冲发射周期T1，T1＝1/f1，滚子外圈接触点通过超声传感器探头聚焦面积的时间周期T2，为了保证获得至少N个有效超声信号，工作参数要求时间周期T2大于N*T1，N通常大于5个，即是发射频率f1大于N/T2；步骤二、圆柱滚子轴承超声传感器探头安装及润滑油膜对超声信号反射率的初值记录，在圆柱滚子轴承滚子两端部和中间位置分别安装超声传感器探头，其几何参数与工作参数在步骤一中被确定，保证超声传感器探头良好的水浴耦合条件，同时轴承润油充分，圆柱滚子轴承静止状态下，通过超声信号脉冲发射‑接收装置，同步激励超声传感器探头发射超声信号，并同步接收润滑油膜反射信号，记录此时各个超声传感器探头的反射信号幅值A0i，i＝1，2，3...M，M为超声传感器个数，作为超声信号未运行工况下的初值；步骤三、圆柱滚子轴承运行工况下润滑油膜对超声信号反射率的工作值纪录，圆柱滚子轴承加载后稳定运行，此时同步记录各个超声传感器反射信号幅值A1i，计算对应位置的超声信号反射率Ri＝A1i/A0i；步骤四、圆柱滚子轴承线接触全域范围油膜分布绘制，通过步骤一确定的超声发射频率f与步骤三得到的各个超声传感器反射率Ri，利用公式(3)可以计算得到各个超声传感器对应位置的膜厚信息hi；建立笛卡尔坐标系oxy，以各个超声传感器探头与轴承一侧的距离为横坐标x，以润滑油油膜厚度h为纵坐标，各个超声传感器对应的安 装位置xi，其膜厚为hi，则坐标系oxy中各点坐标为(xi，hi)，将各点连成光滑二次曲线，即得到被测圆柱滚子轴承外圈润滑油膜厚分布图， K = ρ c 2 h - - - ( 1 ) R = 1 1 + ( K πfz ) 2 - - - ( 2 ) h = ρ c 2 π fz ′ ( R 2 1 - R 2 ) - - - ( 3 ) 式中，ρ表示润滑油密度，c表示超声波在润滑油中的速度，K表示润滑油油膜刚度，h表示润滑油油膜厚度，f表示超声波发射频率，z表示超声波在轴承钢中的声抗，R表示入射超声信号反射率。