基于壓電薄膜傳感器的滑動軸承動態(tài)油膜壓力分布實(shí)時(shí)測量方法研究.pdf

1、滑動軸承的油膜壓力分布,是滑動軸承的重要基本參數(shù)之一,一直是轉(zhuǎn)子動力學(xué)和軸承潤滑研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題,目前壓力分布的獲得主要依靠理論、仿真計(jì)算和間接測量,其精度和實(shí)用性存在較大局限,至今尚無有效的直接測量方法。本文提出了一種基于壓電薄膜傳感器的動態(tài)油膜壓力分布實(shí)時(shí)測量方法,設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)測量系統(tǒng),且對油膜的靜動特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量與研究分析。論文研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)針對徑向圓瓦滑動軸承油膜分布測量,設(shè)計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)及測定

2、性能實(shí)驗(yàn),將兩種壓電材料(PVDF和EMFI)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性能對比分析(包括輸出線性度,靈敏度隨頻率及溫度影響情況);設(shè)計(jì)多種4×4傳感器陣列以及排線方案,分析其各自特點(diǎn)。
　　(2)根據(jù)傳感器陣列排布,設(shè)計(jì)開發(fā)了能實(shí)時(shí)同步多通道測量和分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),包括信號前置放大電路、硬件方案、軟件顯示和信號片選電路。為了在有限空間內(nèi)減弱信號串?dāng)_、減少引線和增加傳感器單元數(shù)量,提出了信號片選方案,開發(fā)研制了信號片選電路,同時(shí)解決了時(shí)鐘信號、信號

3、串?dāng)_、信號切換不穩(wěn)定等關(guān)鍵問題,對研制的片選電路信號采集性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試和驗(yàn)證。
　　(3)在Bently轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺上,采用PVDF壓電薄膜傳感器進(jìn)行了動態(tài)油膜壓力的實(shí)驗(yàn)測量。分別在不持續(xù)注油和持續(xù)注油情況下,分析對比PVDF壓電薄膜傳感器輸出信號,初步證明了用壓電薄膜傳感器進(jìn)行動態(tài)油膜壓力測量的可行性。
　　(4)提出了采用壓電薄膜傳感器測量油膜力和油膜動特性系數(shù)的實(shí)驗(yàn)原理,設(shè)計(jì)傳感器安裝方式,在轉(zhuǎn)子—滑動軸承實(shí)驗(yàn)臺上,采

4、用靈敏度較高、對正壓力更敏感的EMFI壓電駐極體薄膜傳感器進(jìn)行動態(tài)油膜壓力分布實(shí)驗(yàn)測量,分析傳感器輸出信號,測量油膜的靜動特性系數(shù),驗(yàn)證了采用EMFI壓電駐極體薄膜傳感器測量滑動軸承動態(tài)油膜壓力分布的可行性。
　　(5)結(jié)合差分法和擾動法,理論計(jì)算求解雷諾方程,獲得軸承動態(tài)油膜壓力分布、油膜動特性系數(shù),同時(shí)采用美國 ARMD軸承軟件數(shù)值計(jì)算,將這些結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量值進(jìn)行對比分析,表明:三者的結(jié)果總體上具有一致性,證明現(xiàn)有計(jì)算方法基本