CN109186442A - 一种推力轴承油膜厚度的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种推力轴承油膜厚度的测量方法，具有如下步骤：传感器的设置与安装；得到在试验机模拟机组的静载条件下从零点逐级加载至额定载荷每级进、出油端的压缩量；得到静载标定进、出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量；得到进油温度、油膜温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线；得到动载标定(摩擦标定)与静载标定(试验机辅助标定)每级自动补偿的进、出油端的油膜厚度测量结果差异函数关系曲线；得到推力轴承的进、出油端油膜真实厚度。本发明采用动载标定与静载标定的方法解决了在水电站现场标定难的问题。

Description

一种推力轴承油膜厚度的测量方法

技术领域

本发明涉及一种推力轴承油膜厚度的测量方法，具体涉及一种弹性金属塑料推力轴承油膜厚度的测量方法。

背景技术

在推力轴承运行过程中，镜板与瓦面间的液体动压油膜除了有减轻摩擦，消除磨损等作用外，还起着承受载荷的作用。它的动态特性直接影响着整个机械系统能否正常运行及运行的品质。而油膜厚度是保证轴承可靠，稳定工作的最主要参数。为了保证轴承处于液体动力润滑状态，必须满足油膜厚度大于轴承两表面凸凹不平度的和，否则，将出现接触摩擦，甚至会损坏部件。只要有最小油膜的存在，推力轴承就能正常工作。因此，测量推力轴承油膜厚度，是对推力轴承运行状态进行诊断的关键技术，也是推力轴承在线监测最困难的参数。

目前，国内外测量推力轴承油膜厚度的方法亦多种多样，主要有电阻法、电容法、光干涉法、电涡流法、光纤位移传感器法等。电阻法很难区分油膜膜厚变化，且油膜所处的压力温度条件以及所含水分，杂质等都能引起电阻值较大变化；电容法实际应用中的主要问题是所测量的油膜厚度是平均值，而不是任何部位的真实值，且当油膜厚度小于0.005mm时会发生电击穿现象；光干涉法是众多油膜厚度测量方法中比较精确的一种，但是还处在试验性基础研究阶段，反射棱镜的安装、减震，油膜温度和压力变化引起的散射问题都需要一步一步解决；上述方法测量推力轴承油膜厚度均存在不足。

电涡流法也是推力轴承油膜厚度测量方法之一。它的基本原理是把接通高频正弦交变电流的扁平线圈置于金属导体附近时产生交变磁场。由于交变磁场的反作用，使产生磁场的通电线圈的有效阻抗发生变化。设金属导体材质均匀和各向同性，当金属导体电导率、磁导率、尺寸因子、线圈激励电流、角频率等参数不变时，线圈的特征阻抗就成为传感器探头与金属导体表面距离的单值函数。在一定范围内呈线性关系。利用该特征，通过电子线路将线圈阻抗的变化转化为电压的变化，即可实现传感器探头与被测导体相对位移量的测量。利用这一特征可实现油膜厚度的非接触测量。准确测量被测金属物体与传感器探头端面之间的静态或动态位移，结构简单、测量精度高、灵敏度高、动态响应好，是推力轴承油膜厚度测量应用较为广泛的一种方法。

对于采用电涡流法测量弹性金属塑料推力轴承油膜厚度，国内外制造厂家，科研机构一直在不断探索，但其准确性都有问题，大多数问题集中在所测量油膜厚度出现负值和零点标定困难等问题。

发明内容

鉴于已有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种推力轴承油膜厚度的测量方法，在现有电涡流测量方法的基础上进一步优化传感器设计和程序运算处理，建立一种实时、可靠、稳定的推力轴承油膜厚度的测量方法。本发明充分分析了弹性金属塑料推力轴承及传感器本身在运行时的“弹性变形”和“测量负值”等多种因素。通过静载标定和动载标定相结合，采用动压、静压测量瓦面压缩变形量的方法，输入热变形量函数，编写计算公式，分别测量出推力轴承的进油端和岀油端的油膜厚度。油膜厚度数值稳定，波动范围±0.002mm，可实现推力轴承准确的油膜厚度测量。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种推力轴承油膜厚度的测量方法，具有如下步骤：

S1、传感器的设置与安装：

在两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端分别安装用以实时测量进油端油膜厚度变化的进油端电涡流位移传感器；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的出油端分别安装用以实时测量出油端油膜厚度变化的出油端电涡流位移传感器；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦上分别安装用以实时监测镜板与扇形金属塑料瓦的瓦面的接触情况的摩擦传感器；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端安装用以实时监测进油端进油温度，计算推力轴承进油端复合层热膨胀量的进油温度传感器；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦及所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦对称面上的两个扇形金属塑料瓦的出油端安装用以实时监测动压润滑油膜的温度，用来计算推力轴承进、岀油端复合层平均温度热膨胀量的油膜温度传感器；

S2、静载标定与运行

将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在试验机上，试验机停止的状态下，将作用在推力轴承上的单位压力调到0～0.3MPa，将所述进油端电涡流位移传感器和所述出油端电涡流位移传感器数据标零，完成静载标定；

所述推力轴承从零点开始逐级加载至试验机模拟机组的载荷，记录每级所述进油端电涡流位移传感器显示数值和所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量，绘制静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线；

启动试验机，模拟机组线速度和载荷，稳定运行1小时，记录步骤S1安装的各传感器的测量值，其中，出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值为出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量；

在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点，每级运行10min，所述逐级降载和所述逐级加载的每级变化的单位压力一致：

记录每级所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，以及根据进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量＝出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量×(静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量/静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量)，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量，绘制动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线；

记录所述进油温度传感器测量值，计算确定进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；

记录所述油膜温度传感器测量值，计算确定油膜温度与扇形金属塑料瓦出油端厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；

根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线、动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线、进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线、扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线、在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器显示数值和出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度，

公式一：某级的进油端的油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下进油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量的绝对值-对应该级的扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；

公式二：某级的出油端油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下出油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值的绝对值+对应该级的静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量-对应该级的扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；

得到在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度及曲线；

S3、动载标定与运行

将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在模拟机组上，启动模拟机组，按模拟机组线速度和自重载荷，稳定运行1小时，进行自由降速停机，当所述摩擦传感器产生摩擦信号时，将所述进油端电涡流位移传感器和所述出油端电涡流位移传感器数据标零，完成动载标定；

根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩变形之间的函数关系曲线，动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线，进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系和扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线，启动模拟机组，按模拟机组的线速度和模拟机组载荷运行，在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点，每级运行10min，记录在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器显示数值和出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度；

S4、静载标定运行与动载标定运行差异补偿

将步骤S2得到的在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度与步骤S3得到的在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度做差值，得到每级自动补偿的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度测量结果差异函数关系曲线；

S5、将步骤S3得到的在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度与步骤S4得到的每级自动补偿的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度测量结果差异函数关系曲线作和，得到推力轴承的进油端的油膜真实厚度和出油端油膜真实厚度。

所述进油端电涡流位移传感器位于推力轴承外径到推力轴承内外径中心点的四分之一到六分之一处的瓦宽度的位置，且距进油端边缘的距离为所述进油端电涡流位移传感器直径的3-4倍的位置；安装于进油端的进油侧，用以测量进油端油膜厚度；

所述出油端电涡流位移传感器位于推力轴承外径到推力轴承内外径中心点的四分之一到六分之一处的瓦宽度的位置，且距出油端边缘的距离为所述出油端电涡流位移传感器直径的3-4倍的位置；安装于出油端的出油侧，用以测量出油端油膜厚度。

所述摩擦传感器安装在扇形金属塑料瓦的出油端瓦基侧且与扇形金属塑料瓦的瓦面平齐，所述摩擦传感器包括信号芯和公共芯，所述信号芯和所述公共芯通过镜板导通形成电流回路传出电信号，用以表示镜板与扇形金属塑料瓦的瓦面的接触情况；

所述摩擦传感器中的摩擦元件采用φ0.3～0.5mm碳纤维导线和接线铜管，将碳纤维导线用接线铜管连接，将加工成3～5个孔的PPESK材料柱状体轴向穿入连接好的碳纤维导线和接线铜管并用密封胶固定，之后，嵌入到固定架安装孔内，用顶丝固定，将固定架安装在扇形金属塑料瓦的出油端瓦基侧，所述摩擦传感器的摩擦测点与扇形金属塑料瓦的瓦面同时精加工，保证所述摩擦传感器的摩擦导电芯端面与扇形金属塑料瓦的瓦面平齐。

所述进油温度传感器与与其相对应的所述进油端电涡流位移传感器位于扇形金属塑料瓦的进油端且所述进油温度传感器靠近所述推力轴承的中心一侧。

位于所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦上的油膜温度传感器与与其相对应的所述出油端电涡流位移传感器位于扇形金属塑料瓦的出油端且所述油膜温度传感器靠近所述推力轴承的中心一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明公开的一种推力轴承油膜厚度的测量方法，各传感器的安装方式与现有技术测量方法相比具有不破坏瓦面的优点；采用动载标定(摩擦标定零点)与静载标定(试验机辅助标定零点)的方法解决了在水电站现场标定(零点)难的问题；采集、分析弹性金属塑料瓦在动压和静压条件下，压缩形变和热膨胀变形的变化规律，进行公式设计和测量，弥补了弹性金属塑料推力轴承在水电站机组油膜厚度状态监测应用的空白。试验表明，推力轴承进油端和岀油端油膜厚度变化节点的精准测量，对机组在线监测和健康预警诊断，保证机组高可靠运行具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的具体实施方式中各传感器的安装布置图；

图2为本发明的具体实施方式中推力轴承静载压缩示意图；

图3为本发明的具体实施方式中推力轴承动载压缩示意图；

图4为本发明的具体实施方式中静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线；

图5为本发明的具体实施方式中动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线；

图6为本发明的具体实施方式中在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度曲线；

图7为本发明的具体实施方式中在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度及曲线；

图8为本发明的具体实施方式中每级自动补偿的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度测量结果差异函数关系曲线；

图9为本发明的具体实施方式中推力轴承的进油端的油膜真实厚度和出油端油膜真实厚度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图9所示，一种推力轴承油膜厚度的测量方法，具有如下步骤：

S1、传感器的设置与安装：

在两个相对设置的扇形金属塑料瓦1的进油端分别安装用以实时测量进油端油膜厚度变化的进油端电涡流位移传感器2；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦1的出油端分别安装用以实时测量出油端油膜厚度变化的出油端电涡流位移传感器3；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦1上分别安装用以实时监测镜板8与扇形金属塑料瓦1的瓦面7的接触情况的摩擦传感器6；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦1的进油端安装用以实时监测进油端进油温度，计算推力轴承进油端复合层热膨胀量的进油温度传感器5；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦1及所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦1对称面上的两个扇形金属塑料瓦1的出油端安装用以实时监测动压润滑油膜的温度，用来计算推力轴承进、岀油端复合层平均温度热膨胀量的油膜温度传感器4；

S2、静载标定与运行

将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在试验机上，在试验机停止的状态下，将作用在推力轴承上的单位压力调到0.3MPa，将所述进油端电涡流位移传感器2和所述出油端电涡流位移传感器3数据标零，完成静载标定；

所述推力轴承从零点开始逐级加载至试验机模拟机组的载荷，即从零点开始每级增加0.5MPa直至4MPa(机组的载荷)，记录每级所述进油端电涡流位移传感器2显示数值和所述出油端电涡流位移传感器3显示数值的绝对值，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦1静载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦1静载压缩量，如下表所示，绘制静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线，如图4所示；

载荷/MPa	进油端/mm	出油端/mm
			0.5	0.002	0.004
1	0.005	0.007
			1.5	0.008	0.009
2	0.01	0.011
			2.5	0.011	0.014
3	0.012	0.016
			3.5	0.013	0.019
4	0.014	0.021

启动试验机，模拟机组线速度和载荷，稳定运行1小时，记录步骤S1安装的各传感器的测量值，其中，出油端电涡流位移传感器3显示数值的绝对值为出油端扇形金属塑料瓦1动载压缩量；

在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点，即从4MPa(机组的载荷)开始每级降低0.5MPa直至零点，每级运行10min，所述逐级降载和所述逐级加载的每级变化的单位压力一致：

记录每级所述出油端电涡流位移传感器3显示数值的绝对值，以及根据进油端扇形金属塑料瓦1动载压缩量＝出油端扇形金属塑料瓦1动载压缩量×(静载标定进油端扇形金属塑料瓦1静载压缩量/静载标定出油端扇形金属塑料瓦1静载压缩量)，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦1动载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦1动载压缩量，如下表所示，绘制动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线，如图5所示；

记录所述进油温度传感器5测量值，计算确定进油温度与扇形金属塑料瓦1厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦1进油温度的热变形量；

记录所述油膜温度传感器4测量值，计算确定油膜温度与扇形金属塑料瓦1出油端厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦1进油端、出油端平均温度的热变形量；

根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线、动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线、进油温度与扇形金属塑料瓦1厚度增量之间的函数关系曲线、扇形金属塑料瓦1进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线、在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器2显示数值和出油端电涡流位移传感器3显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度，

公式一：某级的进油端的油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下进油端电涡流位移传感器2对应该级的显示数值+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦1静载压缩量+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦1动载压缩量的绝对值-对应该级的扇形金属塑料瓦1进油温度的热变形量；

公式二：某级的出油端油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下出油端电涡流位移传感器3对应该级的显示数值的绝对值+对应该级的静载标定出油端扇形金属塑料瓦1静载压缩量-对应该级的扇形金属塑料瓦1进油端、出油端平均温度的热变形量；

得到在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度，如下表所示，在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度曲线，如图6所示；

载荷/MPa	进油端/mm	出油端/mm
			0.5	0.305	0.089
1	0.178	0.06
			1.5	0.136	0.045
2	0.111	0.036
			2.5	0.092	0.032
3	0.081	0.027
			3.5	0.07	0.023
4	0.060	0.020

S3、动载标定与运行

将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在模拟机组上，启动模拟机组，按模拟机组线速度16.2m/s和自重载荷2MPa，稳定运行1小时，进行自由降速停机，当所述摩擦传感器6产生摩擦信号时，将所述进油端电涡流位移传感器2和所述出油端电涡流位移传感器3数据标零，完成动载标定；

根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩变形之间的函数关系曲线，动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线，进油温度与扇形金属塑料瓦1厚度增量之间的函数关系和扇形金属塑料瓦1进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线，启动模拟机组，按模拟机组的线速度和模拟机组载荷运行，在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点，每级运行10min，记录在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器2显示数值和出油端电涡流位移传感器3显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度；

得到按模拟机组线速度16.2m/s和自重载荷2MPa标定，在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度，如下表所示，在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度曲线，如图7所示；

载荷/MPa	进油端/mm	出油端/mm
			0.5	0.284	0.079
1	0.157	0.048
			1.5	0.11	0.036
2	0.085	0.027
			2.5	0.065	0.023
3	0.051	0.017
			3.5	0.042	0.013
4	0.033	0.010

S4、将步骤S2得到的在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度与步骤S3得到的在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度做差值，如下表所示，得到每级自动补偿的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度测量结果差异函数关系曲线，如图8所示；

S5、将步骤S3得到的在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度与步骤S4得到的每级自动补偿的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度测量结果差异函数关系曲线作和，得到推力轴承的进油端的油膜真实厚度和出油端油膜真实厚度，如下表所示，得到推力轴承的进油端的油膜真实厚度和出油端油膜真实厚度曲线，如图9所示。

载荷/MPa	进油端/mm	出油端/mm
			0.5	0.299	0.086
1	0.177	0.06
			1.5	0.136	0.045
2	0.111	0.036
			2.5	0.092	0.031
3	0.079	0.027
			3.5	0.068	0.024
4	0.062	0.021

其中，4MPa时，出油端油膜真实厚度为0.021mm，而步骤S2得到的在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下4MPa时的出油端油膜厚度为0.020mm，0.021mm位于0.020±0.002mm范围内，满足要求。

所述进油端电涡流位移传感器2位于推力轴承外径到推力轴承内外径中心点的四分之一到六分之一处的瓦宽度的位置，且距进油端边缘的距离为所述进油端电涡流位移传感器2直径的3-4倍的位置；安装于进油端的进油侧，用以测量进油端油膜厚度；

所述出油端电涡流位移传感器3位于推力轴承外径到推力轴承内外径中心点的四分之一到六分之一处的瓦宽度的位置，且距出油端边缘的距离为所述出油端电涡流位移传感器3直径的3-4倍的位置；安装于出油端的出油侧，用以测量出油端油膜厚度。

所述摩擦传感器6安装在扇形金属塑料瓦1的瓦面7靠近出油端一侧且与扇形金属塑料瓦1的瓦面7平齐，所述摩擦传感器6包括信号芯和公共芯，所述信号芯和所述公共芯通过镜板8导通形成电流回路传出电信号，用以表示镜板8与扇形金属塑料瓦1的瓦面7的接触情况；

所述摩擦传感器6中的摩擦元件采用φ0.3～0.5mm碳纤维导线和接线铜管，将碳纤维导线用接线铜管连接，将加工成3～5个孔的PPESK材料柱状体轴向穿入连接好的碳纤维导线和接线铜管并用密封胶固定，之后，嵌入到固定架安装孔内，用顶丝固定，将固定架安装在扇形金属塑料瓦1的出油端瓦基侧，所述摩擦传感器6的摩擦测点与扇形金属塑料瓦1的瓦面7同时精加工，保证所述摩擦传感器6的摩擦导电芯端面与扇形金属塑料瓦1的瓦面7平齐。

所述进油温度传感器5与与其相对应的所述进油端电涡流位移传感器2位于扇形金属塑料瓦1的进油端且所述进油温度传感器5靠近所述推力轴承的中心一侧。

位于所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦1上的油膜温度传感器4与与其相对应的所述出油端电涡流位移传感器3位于扇形金属塑料瓦1的出油端且所述油膜温度传感器4靠近所述推力轴承的中心一侧。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种推力轴承油膜厚度的测量方法，其特征在于具有如下步骤：

S1、传感器的设置与安装：

在两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端分别安装用以实时测量进油端油膜厚度变化的进油端电涡流位移传感器；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的出油端分别安装用以实时测量出油端油膜厚度变化的出油端电涡流位移传感器；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦上分别安装用以实时监测镜板与扇形金属塑料瓦的瓦面的接触情况的摩擦传感器；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端安装用以实时监测进油端进油温度，计算推力轴承进油端复合层热膨胀量的进油温度传感器；

在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦及所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦对称面上的两个扇形金属塑料瓦的出油端安装用以实时监测动压润滑油膜的温度，用来计算推力轴承进、岀油端复合层平均温度热膨胀量的油膜温度传感器；

S2、静载标定与运行

将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在试验机上，试验机停止的状态下，将作用在推力轴承上的单位压力调到0～0.3MPa，将所述进油端电涡流位移传感器和所述出油端电涡流位移传感器数据标零，完成静载标定；

所述推力轴承从零点开始逐级加载至试验机模拟机组的载荷，记录每级所述进油端电涡流位移传感器显示数值和所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量，绘制静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线；

启动试验机，模拟机组线速度和载荷，稳定运行1小时，记录步骤S1安装的各传感器的测量值，其中，出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值为出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量；

在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点，每级运行10min，所述逐级降载和所述逐级加载的每级变化的单位压力一致：

记录每级所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，以及根据进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量＝出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量×(静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量/静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量)，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量，绘制动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线；

记录所述进油温度传感器测量值，计算确定进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；

记录所述油膜温度传感器测量值，计算确定油膜温度与扇形金属塑料瓦出油端厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；

根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线、动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线、进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线、扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线、在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器显示数值和出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度，

公式一：某级的进油端的油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下进油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量的绝对值-对应该级的扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；

公式二：某级的出油端油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下出油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值的绝对值+对应该级的静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量-对应该级的扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；

得到在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度；

S3、动载标定与运行

将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在模拟机组上，启动模拟机组，按模拟机组线速度和自重载荷，稳定运行1小时，进行自由降速停机，当所述摩擦传感器产生摩擦信号时，将所述进油端电涡流位移传感器和所述出油端电涡流位移传感器数据标零，完成动载标定；

根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩变形之间的函数关系曲线，动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线，进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系和扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线，启动模拟机组，按模拟机组的线速度和模拟机组载荷运行，在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点，每级运行10min，记录在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器显示数值和出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度；

S4、静载标定运行与动载标定运行差异补偿

将步骤S2得到的在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度与步骤S3得到的在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度做差值，得到每级自动补偿的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度测量结果差异函数关系曲线；

S5、将步骤S3得到的在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷开始所述逐级降载直至零点的条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度与步骤S4得到的每级自动补偿的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度测量结果差异函数关系曲线作和，得到推力轴承的进油端的油膜真实厚度和出油端油膜真实厚度。

2.根据权利要求1所述的推力轴承油膜厚度的测量方法，其特征在于：所述进油端电涡流位移传感器位于推力轴承外径到推力轴承内外径中心点的四分之一到六分之一处的瓦宽度的位置，且距进油端边缘的距离为所述进油端电涡流位移传感器直径的3-4倍的位置；安装于进油端的进油侧，用以测量进油端油膜厚度；

所述出油端电涡流位移传感器位于推力轴承外径到推力轴承内外径中心点的四分之一到六分之一处的瓦宽度的位置，且距出油端边缘的距离为所述出油端电涡流位移传感器直径的3-4倍的位置；安装于出油端的出油侧，用以测量出油端油膜厚度。

3.根据权利要求1所述的推力轴承油膜厚度的测量方法，其特征在于：所述摩擦传感器安装在扇形金属塑料瓦的出油端瓦基侧且与扇形金属塑料瓦的瓦面平齐，所述摩擦传感器包括信号芯和公共芯，所述信号芯和所述公共芯通过镜板导通形成电流回路传出电信号，用以表示镜板与扇形金属塑料瓦的瓦面的接触情况；

所述摩擦传感器中的摩擦元件采用φ0.3～0.5mm碳纤维导线和接线铜管，将碳纤维导线用接线铜管连接，将加工成3～5个孔的PPESK材料柱状体轴向穿入连接好的碳纤维导线和接线铜管并用密封胶固定，之后，嵌入到固定架安装孔内，用顶丝固定，将固定架安装在扇形金属塑料瓦的出油端瓦基侧，所述摩擦传感器的摩擦测点与扇形金属塑料瓦的瓦面同时精加工，保证所述摩擦传感器的摩擦导电芯端面与扇形金属塑料瓦的瓦面平齐。

4.根据权利要求1所述的推力轴承油膜厚度的测量方法，其特征在于：所述进油温度传感器与与其相对应的所述进油端电涡流位移传感器位于扇形金属塑料瓦的进油端且所述进油温度传感器靠近所述推力轴承的中心一侧。

5.根据权利要求1所述的推力轴承油膜厚度的测量方法，其特征在于：位于所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦上的油膜温度传感器与与其相对应的所述出油端电涡流位移传感器位于扇形金属塑料瓦的出油端且所述油膜温度传感器靠近所述推力轴承的中心一侧。