基于超聲波技術(shù)的徑向滑動(dòng)軸承潤滑液工作狀態(tài)研究.pdf

1、流體潤滑油膜對(duì)于減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)件之間的摩擦和磨損具有重要的作用。油膜厚度過薄會(huì)導(dǎo)致機(jī)件表面的相互接觸，進(jìn)而產(chǎn)生較高摩擦和磨損，油膜厚度過大又會(huì)導(dǎo)致不必要的攪油能量損失。為了保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件能得到良好的潤滑，同時(shí)又不損失過多的能量，需要確保潤滑油膜的厚度。測(cè)量潤滑油膜的厚度不僅有助于改進(jìn)機(jī)件的設(shè)計(jì)，而且掌握潤滑油膜的工作狀態(tài)。潤滑油膜的破裂會(huì)導(dǎo)致潤滑失效，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)件的毀壞，所以對(duì)潤滑油膜厚度的測(cè)量是非常有必要的。超聲波是一種非破壞性的

2、、安全以及便攜的技術(shù)。由于成本的降低和脈沖能力以及數(shù)字化技術(shù)的普及，超聲波設(shè)備的使用越來越廣泛。由于超聲波的特性大部分都取決于傳播介質(zhì)，這使超聲波技術(shù)非常適于用來檢測(cè)潤滑油膜的厚度。此技術(shù)通過檢測(cè)由潤滑油膜反射的一部分聲波就可測(cè)量油膜厚度。但是由于在試驗(yàn)臺(tái)搭建、超聲波使用及其準(zhǔn)確度驗(yàn)證等方面存在許多困難，此技術(shù)目前在油膜厚度檢測(cè)方面的使用還有很多工作要做。
　　本文利用高頻超聲波對(duì)徑向滑動(dòng)軸承內(nèi)潤滑液的油膜厚度和氣穴效應(yīng)進(jìn)行了研究

3、。并簡(jiǎn)化了測(cè)量系統(tǒng)，降低了測(cè)量成本，提高了超聲波技術(shù)的便捷性，為實(shí)現(xiàn)徑向滑動(dòng)軸承油膜厚度的車載測(cè)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為后人的研究提供了理論依據(jù)，也為軸承的設(shè)計(jì)和特殊使用條件下潤滑劑的選用提供了理論參考。最重要的是，掌握了潤滑狀態(tài)可以調(diào)節(jié)維護(hù)修理的周期，預(yù)防由于潤滑失效導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。首先根據(jù)所測(cè)目標(biāo)是徑向滑動(dòng)軸承的瞬時(shí)油膜厚度而選擇將超聲波傳感器安裝在軸頸內(nèi)部，與軸頸一起旋轉(zhuǎn)；然后通過對(duì)徑向滑動(dòng)軸承模擬儀的形狀和尺寸進(jìn)行分析，選擇了單獨(dú)

4、的壓電元件作為超聲波傳感器進(jìn)行超聲波信號(hào)的發(fā)射和接收；在此基礎(chǔ)上根據(jù)壓電元件與油膜之間的距離選擇了壓電元件的頻率；隨后根據(jù)壓電元件在工作時(shí)需要進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的特性選擇了合適的滑環(huán)解決與電源之間的電路連接問題；利用Labview軟件編寫程序?qū)υ囼?yàn)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并在其中運(yùn)用彈簧模型利用反射率計(jì)算油膜厚度；設(shè)計(jì)了不同的試驗(yàn)臺(tái)對(duì)彈簧模型中的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量；設(shè)計(jì)了特定的試驗(yàn)臺(tái)考察溫度對(duì)壓電元件的影響；搭建試驗(yàn)臺(tái)并在驗(yàn)證其可靠性的基礎(chǔ)上對(duì)載荷、轉(zhuǎn)速和溫

5、度的變化對(duì)徑向滑動(dòng)軸承的瞬時(shí)油膜厚度和氣穴效應(yīng)的影響進(jìn)行了測(cè)量，并對(duì)可能導(dǎo)致潤滑失效的工作條件進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示，超聲波技術(shù)是一種十分可靠的油膜潤滑狀態(tài)測(cè)量技術(shù)，但是由于超聲波波長限制，本文所開發(fā)的利用超聲波技術(shù)和彈簧模型相結(jié)合測(cè)量油膜厚度的技術(shù)，只適用于微米級(jí)別的油膜厚度，且溫度的升高會(huì)導(dǎo)致超聲波傳感器產(chǎn)生的超聲脈沖的能量呈線性降低。徑向滑動(dòng)軸承的載荷變大、溫度升高、轉(zhuǎn)速降低都會(huì)導(dǎo)致最小油膜厚度的減小、軸頸與軸瓦上加載點(diǎn)位置之間的距