[發(fā)明專利]柴油機(jī)工作過程氣缸油膜厚度超聲波測(cè)量模擬試驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711134020.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN107747924A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石勇;齊松博;袁志國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B17/02
• 分類號(hào): G01B17/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種模擬試驗(yàn)裝置，具體地說(shuō)是柴油機(jī)氣缸油膜厚度模擬試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

船舶柴油機(jī)氣缸工作壓力高、溫度高、潤(rùn)滑困難、工作條件惡劣，因此氣缸潤(rùn)滑是影響柴油機(jī)工作的主要因素之一。統(tǒng)計(jì)資料顯示，由于潤(rùn)滑原因所引起的故障占總故障的40％。柴油機(jī)工作中，由于氣缸壁與活塞環(huán)間壓力較大，大載荷沖擊以及表面間的線速度，導(dǎo)致油膜變的很薄，極易破損，使得接觸面處于干摩擦狀態(tài)，接觸面的溫度顯著升高與磨損明顯加劇，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作，嚴(yán)重情況下將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損毀。而當(dāng)油膜過厚時(shí)，又會(huì)導(dǎo)致工作過程中出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，承載能力下降，工作不穩(wěn)定等現(xiàn)象。由此可見，合適的氣缸油膜厚度是發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常工作的一個(gè)關(guān)鍵因素，對(duì)重要設(shè)備的潤(rùn)滑狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握潤(rùn)滑設(shè)備狀態(tài)就顯得非常重要，而目前用于氣缸油膜厚度監(jiān)測(cè)的檢測(cè)方法有多種，各具有不同的特點(diǎn)。

電學(xué)方法需一個(gè)導(dǎo)電的平面或一個(gè)完全電隔離的接觸單元來(lái)安裝傳感器，光學(xué)方法主要缺點(diǎn)是兩接觸體之一必須用透明材料制成，測(cè)量中，這就需要與油膜接觸的實(shí)體是透明的或者實(shí)體上留有傳遞光束的窗口，這與機(jī)械零件的實(shí)際工況有較大差別。

超聲檢測(cè)技術(shù)具有適用性廣、探傷靈敏度高、穿透能力強(qiáng)、非侵入性、檢測(cè)深度大、使用方便和安全性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用廣泛的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之一。國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出超聲波測(cè)量潤(rùn)滑劑厚度的方法，并進(jìn)行了大量研究。

1973年Tattersall H G.通過超聲脈沖法進(jìn)行粘結(jié)測(cè)試，若嵌入介質(zhì)I內(nèi)的介質(zhì)Ⅱ與I相比是薄層，則介質(zhì)Ⅱ可由輕質(zhì)彈簧替換。1985年Jong-Ryul Park 等主要研究介質(zhì)厚度、超聲波頻率和介質(zhì)聲阻抗對(duì)超聲波脈沖回波方法測(cè)量液體膜厚度的影響。2004年R.S.Dwyer-Joyce和B.W.Drinkwater等分別對(duì)油膜厚度進(jìn)行測(cè)量。分析不同理論測(cè)量方法適用的潤(rùn)滑油膜厚度范圍，并設(shè)計(jì)了用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)油膜層的測(cè)量裝置。

隨后幾年，Bruce W.Drinkwater研究團(tuán)隊(duì)對(duì)超聲測(cè)量法做了進(jìn)一步研究。 2005年，Jie Zhang,Bruce W.Drinkwater等針對(duì)超聲波技術(shù)缺乏校準(zhǔn)程序的缺點(diǎn)，探討潤(rùn)滑油膜厚度超聲測(cè)量技術(shù)的校準(zhǔn)，促進(jìn)了超聲測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。 2008年，他們對(duì)超聲傳感器線性陣列進(jìn)行研究，并將垂直入射擴(kuò)展到任何角度的斜入射超聲波測(cè)量，對(duì)厚度為2～9μm的油膜進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)且測(cè)量精度較高。 Hunter A J和Drinkwater B W研究了無(wú)損檢測(cè)中自動(dòng)聚焦問題，并利用超聲陣列對(duì)復(fù)雜的幾何形狀進(jìn)行了評(píng)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(shí)反射系數(shù)與剛度關(guān)系，得出反射系數(shù)不是直接與實(shí)際接觸的面積有關(guān)，而是取決于表面接觸微凸體的個(gè)數(shù)、形狀和分布。同年 Dwyer-Joyce.R.S研究了彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑中邊界潤(rùn)滑或混合潤(rùn)滑時(shí)超聲膜厚測(cè)量機(jī)理，且通過實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)超聲測(cè)量方法也進(jìn)行了研究發(fā)展。2001年張銳等人在反射傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上，提出頻域定征方法和反向算法對(duì)彈性單層介質(zhì)的聲速、厚度和密度等參數(shù)進(jìn)行定征。2007年，盧黎明研究利用脈沖發(fā)射法測(cè)量液體滑動(dòng)軸承的油膜厚度，實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果與理論結(jié)果相符。2009年，焦敬品，張強(qiáng)等人研究了超聲波在三層介質(zhì)中的傳播和影響反射系數(shù)的各種因素。對(duì)此方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得到兩側(cè)介質(zhì)材料改變對(duì)液體層厚度測(cè)量沒有影響和測(cè)量結(jié)果只與被測(cè)層的材料性質(zhì)有關(guān)的結(jié)論。2010年唐偉坤發(fā)表了題為“利用反射系數(shù)測(cè)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(rùn)滑劑膜厚對(duì)反射系數(shù)的影響規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供能對(duì)油膜變化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)分析的柴油機(jī)工作過程氣缸油膜厚度超聲波測(cè)量模擬試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：