[發(fā)明專利]一種滾子軸承接觸區(qū)潤滑膜厚度的超聲檢測裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710210652.1
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106871829A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武通海;張凱;竇潘;陳渭;孟慶虎;孟慶豐
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種滾子軸承接觸區(qū)潤滑膜厚度的超聲檢測裝置，其特征在于，包括第一電主軸(1)，第一電主軸(1)通過扭矩傳感器(2)連接滾子(3)，滾子(3)與第二電主軸(6)的內(nèi)圈(4)接觸，內(nèi)圈(4)上設(shè)置有超聲傳感器(5)，第二電主軸(6)連接有集流環(huán)和編碼器(7)，集流環(huán)和編碼器(7)通過脈沖發(fā)射接收儀(8)連接數(shù)據(jù)采集卡(9)，數(shù)據(jù)采集卡(9)連接PC(10)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾子軸承接觸區(qū)潤滑膜厚度的超聲檢測裝置，其特征在于，所述超聲傳感器(5)設(shè)置在內(nèi)圈(4)的內(nèi)表面。

3.一種滾子軸承接觸區(qū)潤滑膜厚度的超聲檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，通過彈流潤滑理論獲得滾子(3)與內(nèi)圈(4)接觸區(qū)的壓力分布，并通過接觸區(qū)以外的間隙方程獲得滾子軸承的理論潤滑膜形狀；

步驟二，采用矩形超聲波傳感器(5)通過測量獲取滾子(3)與內(nèi)圈(4)名義接觸區(qū)的實測平均反射系數(shù)；

步驟三，采用超聲波聲場仿真軟件計算獲得接觸區(qū)潤滑膜下界面平面內(nèi)的理論聲場分布以及名義接觸區(qū)寬度方向的聲場分布，根據(jù)名義接觸區(qū)寬度方向的聲場分布計算得到不同接觸區(qū)油膜厚度下對應(yīng)的名義接觸區(qū)反射系數(shù)，比對名義接觸區(qū)反射系數(shù)的實測值與計算值，從而獲得最終接觸區(qū)潤滑膜的厚度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種滾子軸承接觸區(qū)潤滑膜厚度的超聲檢測方法，其特征在于，所述步驟一中，根據(jù)彈流潤滑理論，假定接觸區(qū)的潤滑膜厚度為h₀，則接觸區(qū)以外的間隙方程為：

$\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為接觸半寬，p₀為最大接觸應(yīng)力，E'為當(dāng)量彈性模量，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為載荷；R’為當(dāng)量曲率半徑；L為接觸區(qū)長度；E’為當(dāng)量彈性模量；b為接觸半寬；E₁，E₂為滾子與內(nèi)圈彈性模量；μ₁，μ₂為滾子與內(nèi)圈泊松比，其中，當(dāng)量曲率半徑可表示為：

$R^{\′}=\frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}$

其中R₁和R₂分別表示滾子和內(nèi)圈的半徑；

接觸區(qū)的壓力分布為：

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