[發明專利]解決圓柱滾子軸承超聲膜厚測量空間分辨率不足的方法

有效

• 申請號: 201910185036.4
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109737901B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 武通海;羅朝鵬;竇潘;鄒來勝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G06F30/23
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

1.解決圓柱滾子軸承超聲膜厚測量空間內分辨率不足的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)向內圈-空氣界面發射超聲波，采集并存儲反射信號作為參考信號；

(2)向內圈-潤滑油膜-滾子發射超聲波，采集并存儲反射信號作為待測信號；

(3)對步驟(1)和步驟(2)采集得到的參考信號和待測信號分別進行快速傅里葉變換FFT得到各自的幅值譜；將反射信號和參考信號的幅值譜相除得到反射系數幅值譜；

(4)獲得某一工況下傳感器實測得到的中心頻率對應的平均反射系數R_s；

(5)獲取步驟(4)工況下的基本參數，包括載荷W、轉速U，計算得到幾何反射系數R_g；

(6)獲取步驟(4)工況下的滾子形變基本參數，根據彈流潤滑理論獲得滾子軸承接觸區及非接觸區理論潤滑油膜形狀，根據射線模型計算獲得只考慮非接觸膜厚影響平均反射系數R_j關于接觸區真實反射系數R_c的方程表達式；并通過計算獲得一系列非接觸區膜厚對應的反射系數R_l；

所述步驟(6)具體包括以下步驟：

根據彈流潤滑理論，假定接觸區的潤滑膜厚度為h₀，則接觸區以外的間隙方程為：

其中b為接觸半寬，p₀為最大接觸應力，E'為當量彈性模量，其中：

其中W為載荷；R’為當量曲率半徑；L為接觸區長度；E’為當量彈性模量；b為接觸半寬；E₁，E₂為滾子與內圈彈性模量；ν₁，ν₂為滾子與內圈泊松比，其中，當量曲率半徑可表示為：

其中R₁和R₂分別表示滾子和內圈的半徑；

接觸區的壓力分布為：

從而根據式(10)由非接觸區間隙油膜厚度h_g獲得非接觸區反射系數R_l；

式中：h_g為非接觸區間隙油膜厚度，B為潤滑油體積模量，f為超聲波中心頻率，z為內圈或滾子材料的聲阻抗參數，R_l為對應的反射系數；

即可獲得只考慮間隙厚度影響平均反射系數R_j關于R_c的方程：

式中：l為傳感器物理寬度；

(7)獲取步驟(4)工況下只考慮非接觸區膜厚影響平均反射系數R_j；

(8)解步驟(6)中的方程表達式，即可獲得真實接觸區反射系數R_c并計算潤滑膜厚h₀。

2.根據權利要求1所述的解決圓柱滾子軸承超聲膜厚測量空間內分辨率不足的方法，其特征在于，所述步驟(5)具體包括以下步驟：

根據基本參數載荷W，轉速U，根據式(1)獲得幾何反射系數R_g：

R_g＝aW+c (1)

W表示載荷,單位N

式中系數a和c隨著轉速U的關系由式(2)(3)表達：

a＝-10^(-7)U+1.3×10^(-5) (2)

c＝-5×10^(-5)U+0.715 (3)。

3.根據權利要求1所述的解決圓柱滾子軸承超聲膜厚測量空間內分辨率不足的方法，其特征在于，所述步驟(7)具體包括以下步驟：

獲得幾何反射系數R_g和實測平均反射系數R_s，則可根據式(12)計算R_j：

R_j＝R_s/R_g (12)。

4.根據權利要求1所述的解決圓柱滾子軸承超聲膜厚測量空間內分辨率不足的方法，其特征在于，所述步驟(8)具體包括以下步驟：

解步驟(6)中的方程表達式，獲得校正后的接觸區反射系數R_c，則可根據式(13)計算潤滑膜厚h₀：