[發明專利]一種超聲波測氣缸活塞環油膜厚度測試裝置

有效

• 申請號: 201711133964.3
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107941179B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 楊曉濤;齊松博;石勇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供一種超聲波測氣缸活塞環油膜厚度測試裝置，立柱分別與上定位板和底座相連，千分頭固定在上定位板上，立柱內壁設置導軌，滑塊安裝在導軌上并與導軌相配合實現相對移動，千分頭通過連桿連接滑塊，冷卻水箱位于臺架內部，冷卻水箱上安裝圓管，超聲波換能器的一端連接滑塊，其另一端穿過圓管伸入至冷卻水箱里，底座安裝在氣缸套上；冷卻水箱里設置溫度傳感器，外部水箱的出水口通過電子調速泵連接冷卻水箱的進水口，冷卻水箱的出水口連通外部水箱的進水口，溫度傳感器和電子調速泵均連接溫度流量控制系統，超聲波換能器連接超聲波發射與接收裝置。本發明最小位移可達1μm級別；裝置測量穩定，排除了溫度對油膜厚度測量的影響。

技術領域

本發明涉及的是一種油膜測試裝置，具體地說是氣缸活塞環油膜測試裝置。

背景技術

超聲檢測技術具有適用性廣，探傷靈敏度高，檢測深度大、使用方便和安全性好等優點，是目前應用最廣泛、使用頻度最高的無損檢測技術之一。目前，國內已建立一支龐大而且優秀的超聲檢測專業隊伍和科研隊伍，超聲檢測的應用范圍日益擴大，相關基礎研究和應用技術研究正逐步深入，許多成果已達到或接近國外水平。

對超聲波探測技術的研究最早開始在國外。1973年Tattersall H G.通過超聲脈沖法進行粘結測試，若嵌入介質I內的介質Ⅱ與I相比是薄層，則介質Ⅱ可由輕質彈簧替換，1985年Jong-Ryul Park等主要研究介質厚度、超聲波頻率和介質聲阻抗對超聲波脈沖回波方法測量液體膜厚度的影響。2004年R.S.Dwyer-Joyce和B.W.Drinkwater等分別對油膜厚度進行測量。分析不同理論測量方法適用的潤滑油膜厚度范圍，并設計了用于靜態和動態油膜層的測量裝置。

隨后幾年，Bruce W.Drinkwater研究團隊對超聲測量法做了進一步研究。2005年，Jie Zhang,Bruce W.Drinkwater等針對超聲波技術缺乏校準程序的缺點，探討潤滑油膜厚度超聲測量技術的校準，促進了超聲測量技術的發展。2008年，他們對超聲傳感器線性陣列進行研究，并將垂直入射擴展到任何角度的斜入射超聲波測量，對厚度為2～9μm的油膜進行了實驗且測量精度較高。Hunter A J和Drinkwater B W研究了無損檢測中自動聚焦問題，并利用超聲陣列對復雜的幾何形狀進行了評估。

2011年，D.Gasni,M.K.Wan Ibrahim,R.S.Dwyer-Joyce研究了彈簧模型中粗糙表面接觸時反射系數與剛度關系，得出反射系數不是直接與實際接觸的面積有關，而是取決于表面接觸微凸體的個數、形狀和分布。同年Dwyer-Joyce.R.S研究了彈性流體動力潤滑中邊界潤滑或混合潤滑時超聲膜厚測量機理，且通過實驗對其進行驗證。

國內學者對超聲測量方法也進行了研究發展。2001年張銳等人在反射傳遞函數的基礎上，提出頻域定征方法和反向算法對彈性單層介質的聲速、厚度和密度等參數進行定征。2007年，盧黎明研究利用脈沖發射法測量液體滑動軸承的油膜厚度，實驗獲得的結果與理論結果相符。2009年，焦敬品，張強等人研究了超聲波在三層介質中的傳播和影響反射系數的各種因素。對此方法進行實驗分析，得到兩側介質材料改變對液體層厚度測量沒有影響和測量結果只與被測層的材料性質有關的結論。2010年唐偉坤發表了題為“利用反射系數測量油膜厚度的研究”的文章。2013年申洪苗分析了超聲波頻率、超聲波入射角度和潤滑劑膜厚對反射系數的影響規律。

以上所述的測量方法所使用的裝置，雖然可以比較準確的測出油膜厚度，但仍有一定的局限性。無論安裝測量方式還是工作環境，都有一定的改進空間。而且超聲波換能器工作環境溫度要求較為嚴格，要避免溫度變化造成的干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供最小位移量可小至1μm，從而提升測量結果數據可靠性和精確性的一種超聲波測氣缸活塞環油膜厚度測試裝置。

本發明的目的是這樣實現的：