CN211599308U - 一种可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统 - Google Patents
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Abstract
一种可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，属于轴承润滑技术领域。其特征在于：包括滑动轴承、主轴、超声波收发器和收发器位置控制系统。超声波收发器设置在主轴内部，利用超声波收发器在线测量滑动轴承内部的油膜厚度，利用收发器位置控制系统实现滑动轴承内部环向方向与轴向方向各个位置处油膜厚度的在线测量。
Description
技术领域
一种可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，属于轴承润滑技术领域。
背景技术
滑动轴承作为机械设备中的重要零部件，其工作状态和寿命长短直接影响了机器本身的正常运行。轴承是否可靠，取决于轴颈与轴瓦之间的润滑油油膜厚度。油膜过薄，轴颈和轴瓦产生干摩擦，进而产生噪音，严重时还会导致轴承和润滑油温度升高，润滑油粘度降低，承载能力变差，产生粘瓦、烧轴等事故；油膜过厚，承载能力不足，容易造成资源浪费。因此，在实际生产过程中，需要时刻关注滑动轴承内部油膜厚度的变化以便实时调整工况，使机器在最佳状态下运行。
目前滑动轴承内部的油膜厚度主要通过模拟仿真获得，运用各类软件求解不同工况下的润滑流场控制方程，进而得到油膜厚度的变化，但由于实际操作工况的多变性和轴承加工的精度等因素，模拟仿真得到的数据与实际情况相差甚大，因此油膜厚度的实际测量更具有工程意义。而现有的油膜厚度测量方法主要针对一个点的油膜厚度进行测量，无法对油膜的整体情况做出相应的实时判断。申请号：201811350282.2的专利通过静载标定与动载标定的方法实现油膜厚度的测量，但该方法只适用于推力轴承等平行接触副的油膜厚度测量，不能实现滑动轴承等非平行接触副的油膜厚度在线测量，且通过该方法只能测得轴承进出口的油膜厚度，不能实现轴承内部任一点处油膜厚度的测量。
综上所述，油膜厚度是评估滑动轴承润滑状态的重要参考参数，在线监测油膜厚度是保证旋转机械安全长周期运行的关键，而现有的油膜厚度测量方法存在油膜厚度测量偏差大和无法对油膜厚度进行全面在线测量的问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可在线监测滑动轴承内部油膜厚度，实现轴承内部从点到面全面测量的滑动轴承系统，该滑动轴承系统具有可在线测量、测量精度高和测量范围广的优点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，其特征在于包括滑动轴承、主轴、超声波收发器和收发器位置控制系统。超声波收发器设置在主轴内部，利用超声波收发器在线监测滑动轴承内部的油膜厚度，利用收发器位置控制系统实现滑动轴承内部环向方向与轴向方向各个位置处油膜厚度的在线监测。
所述的主轴为空心型转轴，以方便超声波收发器安放于主轴内，同时实现超声波收发器导线的连接。
优选的，所述的主轴的内部空心处充满第一润滑油作为超声波收发器的传播介质。
所述的收发器位置控制系统包括伸入轴、联轴器、齿轮箱、手轮和导轨，超声波收发器固定在伸入轴上进入主轴内部，伸入轴通过联轴器与齿轮箱的从动轴连接固定，手轮与齿轮箱主动轴连接，通过手轮转动齿轮箱主动轴实现超声波收发器的环向旋转运动，伸入轴与齿轮箱轴向同步轴向运动，齿轮箱底部设置导轨，通过齿轮箱沿导轨的位置变化实现超声波收发器的轴向运动。
优选的，超声波收发器通过玻璃胶与伸入轴连接固定。
优选的，为了提高超声波收发器环向旋转运动的精确性，齿轮箱设置为减速齿轮箱。
优选的，为了提高超声波收发器轴向运动的精确性，导轨设置为有刻度的导轨。
优选的，当超声波收发器探头发射第一次超声波后，第一次超声波首先在主轴内部的第一润滑油内传播，到达第一润滑油与主轴空心内侧的第一固液交界面时，反射第一部分超声波，第一部分超声波返回到超声波收发器探头中转换成电信号，经处理后显示为第一反射波，第一穿透超声波穿过第一固液交界面后，到达主轴外侧和滑动轴承内部的第二润滑油的固液交界面时，反射第二部分超声波，超声波收发器探头接收到第二反射波。第二穿透超声波穿过第二润滑油内部，到达第二润滑油和滑动轴承内侧的第三固液交界面时反射第三部分超声波，超声波收发器探头接收到第三反射波。测量第二反射波与第三反射波之间的时间差t，同时结合第二润滑油内声速v，利用公式
实现测试点处滑动轴承内部油膜厚度h的实时测量。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：
1、本实用新型的可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，将超声波收发器设置在空心主轴内部，利用超声波收发器在线监测滑动轴承内部的油膜厚度，与传统的滑动轴承相比，该轴承具有可实时测量、测量精度高和测量范围广的优点。
2、所述的超声波收发器固定在伸入轴上进入滑动轴承内部，伸入轴通过联轴器与齿轮箱的从动轴连接固定，手轮与齿轮箱的主动轴连接，通过手轮转动齿轮箱的主动轴实现超声波收发器的环向旋转运动，与传统的滑动轴承相比，可以测量滑动轴承内部环向方向上任意一点处油膜厚度在线监测。
3、所述的伸入轴与齿轮箱轴向同步轴向运动，齿轮箱底部设置导轨，通过齿轮箱沿导轨的位置变化实现超声波收发器的精确轴向运动，与传统的滑动轴承相比，可以实现滑动轴承内部轴向方向上任意一点的油膜厚度在线监测。
附图说明
图1为可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统示意图。
图2为超声波收发器安装位置示意图。
图3为在线监测油膜厚度原理示意图。
其中：1、滑动轴承 2、主轴 3、超声波收发器 4、收发器位置控制系统 3-1、第一润滑油 3-2、第一固液交界面 3-3、第二固液交界面 3-4、第二润滑油 3-5、第三固液交界面3-6、第一次超声波 3-7、第一反射波 3-8、第一穿透超声波 3-9、第二反射波 3-10、第二穿透超声波 3-11、第三反射波 4-1、伸入轴 4-2、联轴器 4-3、齿轮箱 4-4、手轮 4-5、导轨。
具体实施方式
图1～3是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1～3对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，该可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，其特征在于包括滑动轴承(1)、主轴(2)、超声波收发器(3)和收发器位置控制系统(4)。超声波收发器(3)设置在主轴(2)内部，利用超声波收发器(3)在线监测滑动轴承(1)内部的油膜厚度，利用收发器位置控制系统(4)实现滑动轴承(1)内部环向方向与轴向方向各个位置处油膜厚度的在线监测。
主轴(2)设置为空心型转轴，以方便超声波收发器(3)安放于主轴(2)内，同时实现超声波收发器(3)导线的连接，主轴(2)的内部空心处充满第一润滑油(3-1)作为超声波收发器(3)的传播介质。
收发器位置控制系统(4)包括伸入轴(4-1)、联轴器(4-2)、齿轮箱(4-3)、手轮(4-4)和导轨(4-5)，超声波收发器(3)通过玻璃胶固定在伸入轴(4-1)上进入主轴(2)内部，伸入轴(4-1)通过联轴器(4-2)与齿轮箱(4-3)的从动轴连接固定，手轮(4-4)与齿轮箱(4-3)主动轴连接，通过手轮(4-4)转动齿轮箱(4-3)的主动轴实现超声波收发器(3)的环向旋转运动，实现滑动轴承(2)内部环向方向上任意一点处油膜厚度在线监测，伸入轴(4-1)与齿轮箱(4-3)轴向同步运动，将齿轮箱(4-3)底部与带有刻度的导轨(4-5)连接，通过齿轮箱(4-3)沿导轨(4-5)的位置变化实现固定在伸入轴(4-1)上的超声波收发器(3)的轴向运动，为了提高超声波收发器(3)环向旋转运动的精确性，齿轮箱(4-3)设置为减速齿轮箱。
如图2～3所示，当超声波收发器(3)发射第一次超声波(3-6)后，第一次超声波(3-6)首先在主轴(2)内部的第一润滑油(3-1)内传播，到达第一润滑油(3-1)与主轴(2)空心内侧的第一固液交界面(3-2)时，反射第一部分超声波，第一部分超声波返回到超声波收发器(3)探头中转换成电信号，经处理后显示为第一反射波(3-7)，第一穿透超声波(3-8)穿过第一固液交界面(3-2)后，到达主轴(2)外侧和滑动轴承(1)内部的第二润滑油(3-4)之间的第二固液交界面(3-3)时，反射第二部分超声波，超声波收发器(3)探头接收到第二反射波(3-9)。第二穿透超声波(3-10)穿过第二润滑油(3-4)，到达第二润滑油(3-4)和滑动轴承(1)内侧的第三固液交界面(3-5)时反射第三部分超声波，超声波收发器(3)探头接收到第三反射波(3-11)。测量第二反射波(3-9)与第三反射波(3-11)之间的时间差t，同时结合第二润滑油(3-4)内的声速v，利用公式h＝v·t/2实现测试点处的滑动轴承(1)内部油膜厚度h的实时测量。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，其特征是：包括滑动轴承(1)、主轴(2)、超声波收发器(3)和收发器位置控制系统(4)，超声波收发器(3)设置在主轴(2)内部，利用超声波收发器(3)在线测量滑动轴承(1)内部的油膜厚度，利用收发器位置控制系统(4)实现滑动轴承(1)内部环向方向与轴向方向各个位置处油膜厚度的在线测量，主轴(2)设置为空心型转轴，主轴(2)的内部空心处充满第一润滑油(3-1)作为超声波收发器(3)的传播介质。
2.根据权利要求1所述的可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，其特征是：收发器位置控制系统(4)包括伸入轴(4-1)、联轴器(4-2)、齿轮箱(4-3)、手轮(4-4)和导轨(4-5)，超声波收发器(3)通过玻璃胶固定在伸入轴(4-1)上进入主轴(2)内部，伸入轴(4-1)通过联轴器(4-2)与齿轮箱(4-3)的从动轴连接固定，手轮(4-4)与齿轮箱(4-3)主动轴连接，通过手轮(4-4)转动齿轮箱(4-3)的主动轴实现超声波收发器(3)的环向旋转运动。
3.根据权利要求2所述的可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，其特征是：收发器位置控制系统(4)中的齿轮箱(4-3)底部与带有刻度的导轨(4-5)连接，齿轮箱(4-3)设置为减速齿轮箱。
4.根据权利要求1所述的可在线监测油膜厚度的滑动轴承系统，其特征是：测量第二反射波(3-9)与第三反射波(3-11)的之间的时间差t，同时结合第二润滑油(3-4)内的声速v，利用公式h＝v·t/2实现测试点处滑动轴承(1)内部油膜厚度h的实时测量。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112629454A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-09 | 三峡大学 | 一种滑动轴承液体润滑油膜厚度的测定方法 |
| CN113027921A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-25 | 太原重工股份有限公司 | 获取静动压轴承油膜压力分布的方法和装置 |
| CN113848060A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-28 | 中国石油大学(华东) | 一种动态测量滑动轴承油膜空化区域的装置及测量系统 |
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- 2020-02-18 CN CN202020180448.7U patent/CN211599308U/zh not_active Expired - Fee Related
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