CN103335843A - 一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法 - Google Patents

一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法 Download PDF

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孙云昊
金健
王小静
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Abstract

本发明公开了一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法，在轴承座的水平和垂直方向安装相对位移传感器和绝对位移传感器，测量轴承的相对位移和绝对位移；在激振器上安装力传感器，测量激振力；通过变频电机驱动主轴旋转，对滑动轴承实施同频两次激振，通过LABView软件采集相关的位移和力的数据，然后通过MATLAB软件对采集到的位移和力的数据分别做FFT变换，得到绝对位移矩阵、相对位移矩阵和激振力矩阵，最后通过下列算式得到油膜刚度和阻尼： 其中，，为激振力频率，m为滑动轴承的质量，K为油膜刚度，B为油膜阻尼。本发明提高滑动轴承油膜刚度和阻尼的测试精度，具有测试精度高，测量成本低的优点。

Description

一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法
技术领域
本发明涉及滑动轴承油膜刚度和阻尼测试领域，具体涉及一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法。
 
背景技术
滑动轴承，是在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在油润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，可以大大减小摩擦损失和表面磨损。
滑动轴承动态性能的优劣直接影响着机器质量以及工作效率，滑动轴承油膜对于滑动轴承的寿命及其动态性能都有非常大的影响，因此，对滑动轴承的油膜刚度和阻尼的测量十分重要。然而，现有的滑动轴承油膜刚度和阻尼的测试方法存在测试精度低，计算过程繁琐，测量成本高的缺点。
发明内容：
为了克服上述现有的技术缺点，本发明的目的在于提出了一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法，提高了滑动轴承油膜刚度和阻尼的测试精度，具有滑动轴承油膜刚度和阻尼测量成本低的优点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法，包括以下步骤：
第一步，将待测量滑动轴承4放在滑动轴承实验台的轴承座上，轴承座安装相对位移传感器5、绝对位移传感器6，相对位移传感器5、绝对位移传感器6用于测量滑动轴承4的相对位移                                               
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE002
和绝对位移
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE004
；在激振器2上安装力传感器3，用于测量激振力，将相对位移传感器5、绝对位移传感器6和力传感器3分别与数据采集卡1连接在一起，然后将采集卡1与电脑9连接。
第二步，滑动轴承的质量为m，设置主轴7的转速为n，设置激振器2的激振频率为
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE006
，设置激振力大小为F1，通过激振器2对滑动轴承4实施第一次激振，通过LABView软件采集得到第一次位移数据
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE008
和激振力数据
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE010
；
第三步，设置激振器2的激振频率为
Figure 901932DEST_PATH_IMAGE006
，设置激振力大小为F2，通过激振器2对滑动轴承4实施第二次激振，通过LABView软件采集得到第二次位移数据
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE012
和激振力数据
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE014
；
第四步，通过矩阵实验室（MATLAB）软件，对第一次采集到的位移数据
Figure 448451DEST_PATH_IMAGE008
和激振力数据以及第二次采集到的位移数据
Figure 819575DEST_PATH_IMAGE012
和激振力数据
Figure 787531DEST_PATH_IMAGE014
分别进行FFT变换为幅值谱，得到相应的矩阵，分别为：绝对位移数据矩阵，相对位移数据矩阵
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE018
和激振力数据矩阵
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE020
；
第五步，根据下列绝对位移数据矩阵
Figure 8297DEST_PATH_IMAGE016
，相对位移数据矩阵
Figure 719901DEST_PATH_IMAGE018
和激振力数据矩阵
Figure 585089DEST_PATH_IMAGE020
，计算滑动轴承的油膜刚度和油膜阻尼，其计算式分别为：
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE024
其中，K为滑动轴承油膜刚度，B为油膜阻尼，
Figure 848580DEST_PATH_IMAGE006
为激振力频率，m为滑动轴承的质量，Q由下列推导式计算得到
Figure 2013102465136100002DEST_PATH_IMAGE026
本方法优点：
在本发明中，采用了相对位移传感器5、绝对位移传感器6、力传感器3和数据采集卡1，对原始信号进行采集和分析，因此提高了测试精度。由于按照本发明中的计算式来测量滑动轴承油膜的刚度和阻尼，故而简化了计算过程，降低了测量成本。
附图说明
附图为本发明的数据采集卡1、力传感器3、相对位移传感器5、绝对位移传感器6的安装示意图。   
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，本实施例采用推力轴承实验台进行测试。
一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法，包括以下步骤：
第一步，参照附图，将待测量滑动轴承4放在滑动轴承实验台的轴承座上，轴承座安装相对位移传感器5、绝对位移传感器6，相对位移传感器5、绝对位移传感器6用于测量滑动轴承4的相对位移和绝对位移；在激振器2上安装力传感器3，用于测量激振力，将相对位移传感器5、绝对位移传感器6和力传感器3分别与数据采集卡1连接在一起，然后将采集卡1与电脑9连接。
第二步，滑动轴承的质量为m，设置主轴7的转速为n，设置激振器2的激振频率为
Figure 785772DEST_PATH_IMAGE006
，设置激振力大小为F1，通过激振器2对滑动轴承4实施第一次激振，通过LABView软件采集得到第一次位移数据
Figure 95531DEST_PATH_IMAGE008
和激振力数据
Figure 103938DEST_PATH_IMAGE010
；
第三步，设置激振器2的激振频率为
Figure 157345DEST_PATH_IMAGE006
，设置激振力大小为F2，通过激振器2对滑动轴承4实施第二次激振，通过LABView软件采集得到第二次位移数据
Figure 997125DEST_PATH_IMAGE012
和激振力数据
Figure 477785DEST_PATH_IMAGE014
；
第四步，通过矩阵实验室（MATLAB）软件，对第一次采集到的位移数据
Figure 957176DEST_PATH_IMAGE008
和激振力数据
Figure 814274DEST_PATH_IMAGE010
以及第二次采集到的位移数据
Figure 508560DEST_PATH_IMAGE012
和激振力数据
Figure 97805DEST_PATH_IMAGE014
分别进行FFT变换为幅值谱，得到相应的矩阵，分别为：绝对位移数据矩阵
Figure 143121DEST_PATH_IMAGE016
，相对位移数据矩阵
Figure 725281DEST_PATH_IMAGE018
和激振力数据矩阵；
第五步，根据下列绝对位移数据矩阵
Figure 362116DEST_PATH_IMAGE016
，相对位移数据矩阵
Figure 566832DEST_PATH_IMAGE018
和激振力数据矩阵
Figure 765732DEST_PATH_IMAGE020
，计算滑动轴承的油膜刚度和油膜阻尼，其计算式分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE022A
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
其中，K为滑动轴承油膜刚度，B为油膜阻尼，为激振力频率，m为滑动轴承的质量，Q由下列推导式计算得到
Figure DEST_PATH_IMAGE027
上式Q中，j为虚数单位，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
。
附图中：1为数据采集卡；2为激振器；3为力传感器；4为滑动轴承；5为相对位移传感器；6为绝对位移传感器；7为主轴； 8为变频驱动电机；9为电脑。 

Claims (1)

1.一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，将待测量滑动轴承4放在滑动轴承实验台的轴承座上，轴承座安装相对位移传感器（5）、绝对位移传感器（6），相对位移传感器（5）、绝对位移传感器（6）分别用于测量滑动轴承（4）的相对位移                                               
Figure 2013102465136100001DEST_PATH_IMAGE002
、绝对位移
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；在激振器（2）上安装力传感器（3），用于测量激振力；将相对位移传感器（5）、绝对位移传感器（6）和力传感器（3）分别与数据采集卡（1）连接，然后将采集卡（1）与电脑（9）连接。
第二步，滑动轴承的质量为m，设置主轴（7）的转速为n，设置激振器（2）的激振频率为
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，设置激振力大小为F1，通过激振器（2）对滑动轴承（4）实施第一次激振，通过LABView软件采集得到第一次位移数据和激振力数据；
第三步，设置激振器（2）的激振频率为
Figure 25590DEST_PATH_IMAGE006
，设置激振力大小为F2，通过激振器（2）对滑动轴承（4）实施第二次激振，通过LABView软件采集得到第二次位移数据和激振力数据；
第四步，通过矩阵实验室（MATLAB）软件，对第一次采集到的位移数据
Figure 152946DEST_PATH_IMAGE008
和激振力数据
Figure 52769DEST_PATH_IMAGE010
以及第二次采集到的位移数据
Figure 805830DEST_PATH_IMAGE012
和激振力数据
Figure 107499DEST_PATH_IMAGE014
分别进行FFT变换，得到相应的矩阵，分别为：绝对位移数据矩阵，相对位移数据矩阵和激振力数据矩阵
Figure 2013102465136100001DEST_PATH_IMAGE020
；
第五步，根据下列绝对位移数据矩阵
Figure 405756DEST_PATH_IMAGE016
，相对位移数据矩阵
Figure 973966DEST_PATH_IMAGE018
和激振力数据矩阵
Figure 343768DEST_PATH_IMAGE020
，计算滑动轴承油膜刚度、油膜阻尼，其计算式分别为：
其中，K为滑动轴承油膜刚度，B为油膜阻尼，
Figure 358997DEST_PATH_IMAGE006
为激振力频率，m为滑动轴承的质量，Q由下列推导式计算得到：
Figure 2013102465136100001DEST_PATH_IMAGE026
上式Q中，j为虚数单位。
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