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润滑与密封 2022年第10期47卷 141-146页

作者：曲璠李思晗刘希刘雨薇张俊华贾谦西安交通大学城市学院电气与信息工程系陕西西安710018 西安交通大学城市学院机器人与智能制造陕西省高校工程研究中心陕西西安710018 西安交通大学城市学院机械工程系陕西西安710018 广州海关技术中心广东广州510623

核主泵、水轮机等设备大多为立式轴系,轴系中的推力轴承为扇形可倾瓦轴承,基于承载和抗磨损角度考虑润滑膜的厚度值成为了反映表征推力轴承工作状态的一个重要指标。为精确检测可倾瓦推力轴承的润滑膜厚度,基于超声无损检测技术给出针... 详细信息

核主泵、水轮机等设备大多为立式轴系,轴系中的推力轴承为扇形可倾瓦轴承,基于承载和抗磨损角度考虑润滑膜的厚度值成为了反映表征推力轴承工作状态的一个重要指标。为精确检测可倾瓦推力轴承的润滑膜厚度,基于超声无损检测技术给出针对润滑膜厚度的检测模型,并构建推力轴承润滑膜厚度的超声检测系统。该系统主要由推力轴承试验台和超声在线检测装置组成。在推力轴承额定转速1800 r/min、试验时间6 min的条件下,采用超声测试获得推力瓦块进油边和出油边附近的润滑膜厚度,采用电涡流测试获得瓦块支点处的润滑膜厚度,并将超声测量数据与理论计算数据进行对比。超声测试结果计算获得的支点处润滑膜厚度值为47μm,与电涡流传感器测得的平均值51μm仅相差4μm,从试验角度证明了超声测试方法的可行性;另外,在测点1处润滑膜厚度的理论计算值与超声测试值相差8μm,在测点2处润滑膜厚度的理论计算值与超声测试值相差3μm,从理论角度证明了超声测试方法的可行性。

关键词：推力轴承润滑膜厚度超声检测润滑状态

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基于超声波的润滑膜厚度在线测量研究

基于超声波的润滑膜厚度在线测量研究

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作者：孙炜青岛理工大学

学位级别：硕士

为保证机械设备的安全有效运行,需要向摩擦副内部注入润滑剂,在两相对运动表面之间形成润滑层。润滑膜厚度是润滑层状态的重要表征之一,合适的润滑膜厚度不仅对于机械传动效率有重要影响,而且也为机械设备安全运行提供了保障,因此对膜... 详细信息

为保证机械设备的安全有效运行,需要向摩擦副内部注入润滑剂,在两相对运动表面之间形成润滑层。润滑膜厚度是润滑层状态的重要表征之一,合适的润滑膜厚度不仅对于机械传动效率有重要影响,而且也为机械设备安全运行提供了保障,因此对膜厚在线监测具有重要意义。超声波技术具有无损性、强穿透性等特点,在关键摩擦副的润滑膜厚度测量领域具有广阔的应用前景。目前,基于超声波的膜厚测量还缺乏对动态膜厚实时测量方面的研究,而且传统超声波测量模型之间存在一段膜厚测量盲区,不能实现单个超声波探头的宽范围膜厚测量。为解决上述问题,本文搭建了一套基于LabVIEW软件的膜厚超声在线测量系统,并提出一种可覆盖测量盲区的复合模型。基于在线测量系统对不同周期和不同波形的动态变化膜厚进行了跟踪,研究了摩擦副材质、摩擦副厚度、配副类型和润滑剂类型对膜厚测量盲区的影响。主要内容包括:(1)结合声波传递方程和边界条件得到了反射系数幅值及相移的表达式,给出了三层介质模型中间膜厚的三种传统测量模型,并提出一种同时利用反射系数相位和幅值来计算膜厚的复合模型,为实现单个探头对宽域膜厚的无盲区测量奠定技术基础。(2)自主搭建了一套基于LabVIEW的膜厚超声在线测量系统,介绍了测量系统中的膜厚动态调整装置及其工作原理,并基于共振模型、复合模型和弹簧模型分别设计了在线测量软件的三个模块。通过跟踪阶梯增大膜厚的实验对在线测量系统进行了可靠性验证。(3)对正弦波、三角波、锯齿波和矩形波四种动态变化规律的膜厚进行了跟踪测量,发现矩形波变化膜厚的动态跟踪效果最好,锯齿波膜厚的跟踪效果最差。进一步研究了动态膜厚变化周期对跟踪测量精度的影响,最大测量误差随周期的增大而减小且均低于3%。(4)实验研究了摩擦副材质对测量范围及测量盲区的影响,并利用COMSOL Multiphysics软件对不同材质摩擦副时超声波传播过程进行了仿真。同时还利用实验和COMSOL软件研究了不同厚度摩擦副时的测量范围及测量盲区。研究表明膜厚测量盲区随摩擦副材质声阻抗和厚度的增大而增大。(5)利用实时测量系统分别研究了铝/PMMA、铝/玻璃和铝/304不锈钢三种配副时的膜厚测量盲区,并构建了超声波在不同摩擦副配副中的传播模型;基于在线测量系统和COMSOL软件对水、1#润滑油及2#润滑油三种润滑剂时的测量盲区进行了研究。研究结果表明摩擦副中的下摩擦副材料声阻抗越大,共振模型、复合模型及弹簧模型的测量范围就越大而测量盲区越小;随着润滑剂声阻抗的减小,三种模型的膜厚测量范围减小而测量盲区逐渐增大。本文自主设计并搭建了基于LabVIEW的膜厚超声实时测量系统,可实现动态变化膜厚的在线跟踪测量,提出的复合模型可覆盖传统模型中无法测量的膜厚盲区,实现单个超声波探头的宽范围膜厚无盲区测量。本文可为机械设备中重要旋转部件润滑膜厚度及状态健康的实时监测提供参考。

关键词：润滑膜厚度在线测量仿真计算超声波技术测量盲区

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基于超声法的静动态润滑膜厚度测量研究

基于超声法的静动态润滑膜厚度测量研究

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作者：王超青岛理工大学

学位级别：硕士

为提高轴承等机械元件的使用寿命,常常在其摩擦副间添加油、水等流体进行润滑,而当润滑膜厚度过大或过小时都会引起润滑质量下降,因此需要对膜厚进行测量。目前常用的膜厚测量方法主要有电学法、电磁法、光学法和超声波法等,相比于前三... 详细信息

为提高轴承等机械元件的使用寿命,常常在其摩擦副间添加油、水等流体进行润滑,而当润滑膜厚度过大或过小时都会引起润滑质量下降,因此需要对膜厚进行测量。目前常用的膜厚测量方法主要有电学法、电磁法、光学法和超声波法等,相比于前三种方法,非侵入性的超声波法具有更好的工业适用性。然而,应用超声法测量膜厚之前需要对超声波探头的测量精度及测量范围进行标定,但目前关于超声测量的标定装置研究较少且仅有的装置也存在量程小、膜厚无法连续调整等问题。为此,本文设计了两种膜厚标定装置,并基于超声法对膜厚进行了静态及动态测量研究,利用标定装置研究了超声膜厚测量的影响因素及影响规律。主要内容包括:(1)分析了声波在两层介质结构及三层介质结构中的传播特性,推导了两层介质分界面处反射系数、透射系数的表达式以及不同模型(TOF模型、共振模型和弹簧模型)的膜厚表达式。(2)设计了机械式与压电陶瓷式标定装置,并与信号采集单元、数据处理单元共同构建了超声膜厚测量系统。通过反射系数测量实验和基于三种模型(TOF模型、共振模型和弹簧模型)的膜厚测量实验验证了装置的可靠性及精确性。(3)研究了不同摩擦副材质(不锈钢、铝和亚克力)对超声膜厚测量精度的影响,结果表明两不锈钢板间的膜厚测量精度最高。为分析摩擦副材质对测量精度的影响机理,通过COMSOL仿真软件建立的超声测量模型(阻抗边界处声压传递模型及摩擦副材质内部声压衰减模型)对超声波探头接收到的反射信号进行了研究。(4)分析了超声膜厚测量范围随探头中心频率及摩擦副材质的变化规律,研究发现膜厚可测量值随探头中心频率的增大而减小,随摩擦副阻抗值的增大而减小。在给定期望测量膜厚范围条件下,提出了一种利用探头有效带宽精确选择探头型号的方法。(5)提出了一种动态反射信号的数据存储及处理方案,并基于超声共振原理对动态变化的膜厚进行了测量,结果初步证明了利用超声法测量动态膜厚的可行性。此外,对应用于滑动轴承的超声膜厚测量装置进行了方案设计,并提出了一种研究滑动轴承性能的实验台方案。本文设计、搭建的标定装置可弥补现有装置量程小、膜厚无法连续调整的不足。而提出的有效带宽选型法及动态信号存储理论,可为工程中不同膜厚测量时的探头选型与数据处理提供参考。

关键词：润滑膜厚度超声波法标定装置静动态测量有效带宽

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动态膜厚的超声实时测量方法及测量盲区影响因素

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摩擦学学报（中英文） 2024年第2期44卷 214-232页

作者：孙炜梁鹏郭峰孔令胜姜芙林白清华刘晓玲青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东青岛266520

基于超声波技术的弹簧模型与共振模型之间存在一段膜厚测量盲区,本文中提出了1种复合模型可覆盖测量盲区.为实现膜厚在线监测,自主搭建了动态膜厚的超声实时测量系统,并研究了配副类型和润滑剂种类对测量盲区的影响.构建了超声测量试验... 详细信息

基于超声波技术的弹簧模型与共振模型之间存在一段膜厚测量盲区,本文中提出了1种复合模型可覆盖测量盲区.为实现膜厚在线监测,自主搭建了动态膜厚的超声实时测量系统,并研究了配副类型和润滑剂种类对测量盲区的影响.构建了超声测量试验的理论模型,对超声波在介质内的传播规律进行了仿真分析.结果表明,自主搭建的膜厚实时测量系统可精密跟踪不同周期及不同波形的膜厚;提出的复合模型可实现单个探头对宽范围膜厚的全域测量;随着下摩擦副声阻抗和润滑剂声阻抗的增大,膜厚测量盲区逐步缩小;但当润滑剂声阻抗过小时,容易出现无法监测的“测量真空区”.本文工作可为金属摩擦副在实际工况下的动态膜厚在线监测提供理论和技术参考.

关键词：润滑膜厚度在线测量仿真计算超声波技术测量盲区

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环境因素对推力轴承润滑膜超声检测精度的影响

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润滑与密封 2021年第12期46卷 157-162页

作者：周俊丽阮琪杨帅王贺贾谦国家能源集团神东煤炭集团质量技术检测检验中心内蒙古鄂尔多斯017209 中检西部检测有限公司陕西西安710032 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室陕西西安710049 西安交通大学城市学院机械工程系陕西西安710018

核主泵推力轴承摩擦副采用的润滑介质黏度较低且轴承工作于高温高压等极端工况下,采用超声技术对润滑膜分布进行精确测量时,要考虑环境因素的影响。建立核主泵推力轴承润滑膜分布的超声检测模型,并在模拟试验台上进行推力润滑状态的实... 详细信息

核主泵推力轴承摩擦副采用的润滑介质黏度较低且轴承工作于高温高压等极端工况下,采用超声技术对润滑膜分布进行精确测量时,要考虑环境因素的影响。建立核主泵推力轴承润滑膜分布的超声检测模型,并在模拟试验台上进行推力润滑状态的实测。在对测试结果的分析中考虑测量时温度和压力等环境因素的影响,分析环境因素对超声检测精度的影响程度。结果表明:在启、停阶段推力轴承处于边界润滑状态,考虑温度和压力影响时润滑膜厚值最大会增大加38.5%;在额定转速下推力轴承处于流体润滑状态,考虑温度和压力影响时润滑膜厚值最大会增大加39.8%。

关键词：环境因素核主泵推力轴承超声检测润滑膜厚度

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摩擦副材质对超声波测量膜厚的影响

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实验室研究与探索 2021年第2期40卷 28-33页

作者：王超梁鹏郭峰王玉玲姜芙林青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东青岛266520

设计了一套机械可调式标定装置,基于该装置实验研究了3种摩擦副材质对超声测量精度的影响,并利用COMSOL Multiphysics仿真软件对实验结果进行了分析。结果表明:利用超声波探头得到的膜厚测量值相对误差普遍低于5%,说明探头测量精度较高... 详细信息

设计了一套机械可调式标定装置,基于该装置实验研究了3种摩擦副材质对超声测量精度的影响,并利用COMSOL Multiphysics仿真软件对实验结果进行了分析。结果表明:利用超声波探头得到的膜厚测量值相对误差普遍低于5%,说明探头测量精度较高;利用超声技术测量液体膜厚度时需考虑两侧摩擦副材质对测量精度的影响,两不锈钢板间的膜厚测量精度最高(最大相对误差为5.27%),而两PMMA板间的最低(最大相对误差为10.81%);此外,设计的机械可调式标定装置具有成本低、测量范围广、测量精度高等特点。

关键词：润滑膜厚度超声波测量法无损检测摩擦副材质

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一种多波长光干涉测量润滑膜厚度的装置及其测量方法

一种多波长光干涉测量润滑膜厚度的装置及其测量方法

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作者：陈英俊黄平何军 525000 广东省茂名市官渡二路139号

本发明公开了一种多波长光干涉测量润滑膜厚度的装置，包括固定平台、电机、同步带、玻璃盘、油槽、杠杆和微动支架，电机的轴与玻璃盘所在的轴通过所述同步带连接，玻璃盘的下方镀有半反半透膜，油槽安装在杠杆的右端，半反半透膜与钢... 详细信息

标准号: CN104807411A

本发明公开了一种多波长光干涉测量润滑膜厚度的装置，包括固定平台、电机、同步带、玻璃盘、油槽、杠杆和微动支架，电机的轴与玻璃盘所在的轴通过所述同步带连接，玻璃盘的下方镀有半反半透膜，油槽安装在杠杆的右端，半反半透膜与钢球在杠杆的作用下构成点接触的摩擦副，油槽内设有钢球、微型轴承和润滑剂，钢球部分浸泡在润滑剂中且钢球被所述微型轴承三点支撑，杠杆的左端安装有载荷。本发明无需动态标定光干涉图像中条纹的干涉级次、对设备动态性能要求低，实施方便，综合利用了不同波长单色光在不同膜厚大小处分辨率不同的特点，使得在整个测量范围内有较高分辨率和精度，采用的波长数越多则测量越准确，提高了测量精度。

关键词：钢球杠杆油槽微型轴承半透膜光干涉润滑剂同步带玻璃电机波长单色光润滑膜厚度测量范围测量精度动态标定动态性能高分辨率固定平台波长数点接触对设备摩擦副分辨率波长条纹镀有级次膜厚微动右端支架左端浸泡图像干涉连接支撑

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冷轧铝塑性变形区润滑膜厚度研究

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上海第二工业大学学报 2014年第2期31卷 125-128页

作者：王文霞王蔚上海第二工业大学机电工程学院上海201209

探讨了冷轧铝过程中轧制塑性变形区域润滑膜形成的特点。根据考虑到表面粗糙度因素而改进的Reynold润滑膜计算方程及材料塑性变形特点,研究发现,由于材料的塑性变形,轧制区入口与出口的润滑膜厚度不同,轧制压下量越大,两者的差别越大,因... 详细信息

探讨了冷轧铝过程中轧制塑性变形区域润滑膜形成的特点。根据考虑到表面粗糙度因素而改进的Reynold润滑膜计算方程及材料塑性变形特点,研究发现,由于材料的塑性变形,轧制区入口与出口的润滑膜厚度不同,轧制压下量越大,两者的差别越大,因此,更容易导致润滑失效。

关键词：轧制塑性变形润滑膜厚度冷轧铝润滑

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一种主动调控摩擦副之间润滑膜厚度的摩擦实验台

一种主动调控摩擦副之间润滑膜厚度的摩擦实验台

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作者：解国新崔子燚郭丹雒建斌 100084 北京市海淀区清华园1号

本发明涉及一种主动调控摩擦副之间润滑膜厚度的摩擦实验台，属于机械摩擦技术领域。本试验台中，玻璃盘通过固定螺钉固定在转轴的上端部，玻璃盘与转轴联动。铰链置于润滑试验台上，杠杆穿过铰链，油杯置于杠杆的一端，砝码挂在杠杆的... 详细信息

标准号: CN104297454A

本发明涉及一种主动调控摩擦副之间润滑膜厚度的摩擦实验台，属于机械摩擦技术领域。本试验台中，玻璃盘通过固定螺钉固定在转轴的上端部，玻璃盘与转轴联动。铰链置于润滑试验台上，杠杆穿过铰链，油杯置于杠杆的一端，砝码挂在杠杆的另一端。钢球置于油杯上表面和润滑试验台的下表面之间，压电陶瓷杆的下部通过紧定螺钉固定在压电陶瓷支架上，压电陶瓷支架的下部设有微调螺旋杆；压电陶瓷杆的下端部通过信号线与压电陶瓷控制器相连。本发明摩擦实验台，能够粗调钢球与玻璃盘点接触副的间隙，通过杠杆原理，将压电陶瓷产生的位移在杠杆近端进一步缩小，实现对球-盘点接触副间隙更加精准的控制。

关键词：压电陶瓷杠杆摩擦实验玻璃钢球铰链下部油杯支架转轴压电陶瓷控制器润滑膜厚度杠杆原理固定螺钉螺钉固定摩擦技术润滑试验螺旋杆摩擦副上表面试验台下端部信号线上端对球精准联动润滑接触微调砝码调控固定试验

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薄摩擦材料层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法

薄摩擦材料层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法

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作者：孟庆丰耿涛张凯袁小阳 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号

本发明公开了一种薄摩擦材料层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法，该方法在基本刚度模型法需要取得轴瓦-空气界面参考反射回波信号的基础上，由厚衬层轴瓦试件或理论计算得到基体-衬层界面的回波信号幅值谱，然后分别取得参考回波... 详细信息

标准号: CN103822600A

本发明公开了一种薄摩擦材料层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法，该方法在基本刚度模型法需要取得轴瓦-空气界面参考反射回波信号的基础上，由厚衬层轴瓦试件或理论计算得到基体-衬层界面的回波信号幅值谱，然后分别取得参考回波、不同膜厚回波时叠加信号与基体-衬层界面回波的频域幅值比，并按叠加信号频谱分析方法得到包含膜厚信息的回波成分与基体-衬层界面回波在一具体频率处的幅值比，由此得到膜厚测量中的反射系数值并最终确定润滑膜厚度值。本发明实现了反射回波信号叠加时的流体润滑滑动径向与推力轴承亚微米及微米级润滑膜厚度的测量。

关键词：润滑膜厚度衬层幅值回波叠加反射回波信号界面回波膜厚轴瓦超声检测方法参考回波滑动轴承具体频率空气界面理论计算流体润滑膜厚信息摩擦材料推力轴承信号频谱层结构模型法微米级系数值厚衬频域试件分析

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