[發明專利]一種潤滑油膜厚度的電容測量裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 201810270967.X
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108317946B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 岑輝;白丹;郭瑞瑞;趙樂斌
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 深圳茂達智聯知識產權代理事務所(普通合伙) 44394
• 代理人: 胡慧

本發明公開了一種潤滑油膜厚度的電容測量裝置及其測試方法，利用電容測量裝置測量摩擦副系統工作時摩擦副之間的電容量，通過數據處理系統計算潤滑油膜的厚度。電容測量裝置包括主電源箱、三線電纜、BNT同軸連接器、補償箱、主控系統。主控系統中包括：參照電容控制器、濾波器、PCT控制器、數據處理系統；經數據處理系統輸出受試摩擦副形成的電壓，然后推導出被測脂膜厚度所對應的電容，最終計算出受試摩擦副潤滑油膜厚度；本發明所述的油膜厚度電容測量裝置在利用測量摩擦副之間的電容的同時，降低了制造成本，適用于無損檢測各類摩擦副的實時潤滑情況。

技術領域

本發明公開了一種潤滑油膜厚度的電容測量裝置及其測試方法，屬于電容檢測的技術領域。

背景技術

彈流潤滑油膜厚度是表征潤滑狀態的重要標志之一，決定著機械零件工作表面間的潤滑狀態，因而往往是彈流摩擦學研究中首先考慮的問題。油膜厚度是保證摩擦副可靠、穩定工作的最主要參數，為了保證軸承處于液體動力潤滑狀態，必須滿足最小油膜度處大于軸承兩表面高峰不平度的和，否則將出現接觸摩擦，甚至會損害部件。因此，摩擦副之間潤滑油膜厚度的測量，是對摩擦副運行狀態進行診斷的關鍵技術，也是檢測難度最大的參數。彈流潤滑油膜厚度值一般處于微米級別，采用直接測量方式比較困難。電容測試法是一種比較成熟的技術，是潤滑油膜測試技術中積累數據最多、使用經驗最為豐富的方法，是一種公認的有效檢測油膜厚度的方法。其原理是通過測量兩物體之間的電容值來判斷油膜厚度。如果已知潤滑油的介電常數，根據油膜的電容值隨油膜厚度增加而降低的變化關系，可相當準確地計算出油膜厚度。電容測試法是一種定量測量油膜厚度的簡便方法，測量的油膜電容值的數值在皮法與微法量級。

發明內容

本發明目的在于提供一種簡便可行的摩擦副間潤滑油膜厚度測試裝置及方法，結合電容測量技術，能夠用于檢測并獲取實際工況中摩擦副潤滑油膜厚度的信息。

為了達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種油膜厚度的電容測量裝置，包括一個與受試摩擦副相連的補償箱，所述補償箱通過一條三線電纜和BNT同軸連接器與主控系統連接，通過所述主控系統中參照電容控制器將所述受試摩擦副電壓傳輸至濾波器，受試摩擦副電壓信號經所述濾波器分別傳輸給PCT控制器以及數據處理系統，經過所述數據處理系統轉化為所述受試摩擦副的電容，最終通過公式計算出受試摩擦副之間的潤滑油膜厚度，所述參照電容控制器、濾波器以及PCT控制器由主電源箱供電。

優選的，所述補償箱中包含有8個并行排列的電容，用來補償連接電纜引線的電感，減少電纜本身對測量的影響，受試摩擦副電壓信號經補償箱處理后傳輸至參照電容控制器。

優選的，所述參照電容控制器擁有3個電容選項(100pF，1nF，10nF)，可產生不同的參照電壓V_r，進而利用參照電壓與受試摩擦副電壓V_t進行對比，經PCT控制器處理后得出PCT值，受試摩擦副電壓信號經過參照電容控制器處理后傳輸至濾波器。

優選的，所述濾波器為一個低通濾波器，擁有5個截止頻率選項：3、10、30、100KHz以及全通，低于濾波器選定截止頻率的受試摩擦副電壓信號將被傳輸至PCT控制器進行處理。

優選的，所述PCT控制器處理由濾波器傳輸的PCT信號，得出PCT電壓值V_p。

優選的，所述主電源箱可進行外接電源或者充電電池供電。主電源箱中配有電源適配器，可適應99-255V的外接電源；充電電池為12V鋰電池，閑置時可使用主電源箱中充電器進行充電。

一種采用前述裝置實現潤滑油膜的電容測試方法，包括下述步驟：

(1)對系統進行校準調試：將電容測試裝置與樣品電容(電容值C_s＝400nF)連接，開啟補償箱、參照電容控制器和濾波器電源，將參照電容值(C_r)設定為10nF，并將濾波器調至3KHz。