[发明专利]一种动态测量滑动轴承油膜空化区域的装置及测量系统

说明书

本发明公开了一种动态测量滑动轴承油膜空化区域的装置及测量系统，其基于超声波法，利用不同介质声阻抗不同的原理，实现对油膜空化区域的动态监测与图像输出；所述装置包括基座、转子、超声波传感器、供油系统、传感器调节部分；所述转子可相对转动地固定设置在基座上，所述转子内部设置有空腔，所述空腔为由伸入部分和扩径部分组成的阶梯型中空结构；所述供油系统包括润滑油箱、离心泵和伸入轴，所述超声波传感器固定在所述伸入轴的伸入转子内部的一端的末端位置处；所述传感器调节部分包括直线导轨、齿轮箱、手轮和手轮轴，所述直线导轨固定安装在基座上，所述齿轮箱安装在直线导轨上。

技术领域

本发明涉及滑动轴承、滑动轴承的油膜空化试验装置技术领域，具体涉及一种动态测量滑动轴承油膜空化区域的装置及测量系统。

背景技术

在大型旋转机械中，由于油润滑滑动轴承承载能力高、使用寿命长、加工维修方便，因而被广泛应用。润滑油在轴承微小流道间隙较低压力状态下产生空化现象，形成气液两相共存的流态，这种微观的流动特性直接决定着轴承宏观动静力学特性，并影响着设备的运行性能。在旋转机械的实际运行中，滑动轴承空化同时还具有一定的可预测性，因此对易发生空化的轴承区域进行监测尤为重要。

常见的滑动轴承空化测试方法包括振动技术、可视化技术、超声波技术。振动技术通过分析滑动轴承在各个转速下的空化振动速率谱，标记滑动轴承所发生的空化，但是对于发生空化的区域不能实时显示；可视化技术使滑动轴承部分零件采用透明材质，利用高速CCD对图像瞬态采集并进行后处理，然而此方法对于试验条件与硬件设施条件极高并不能在实验室环境普遍使用。

超声波技术通过超声波传感器发射超声波信号，由于空气的声阻抗极低，超声波在轴承金属材料与空气的界面将发生全反射，导致超声波无法有效穿透空气介质进行传播，利用此特性可以判断空化是否发生以及空化区域边界。

发明内容

基于上述现有技术现状，本发明的目的在于提供一种动态测量滑动轴承油膜空化区域的装置及测量系统，其基于超声波在不同介质的声阻抗差异原理，实现对滑动轴承油膜空化区域的动态监测与图像输出；相较于高速摄影法和振动法，本发明所采用的超声波方案具有能够长时间和全方位的监测的优点，并降低了试验环境下滑动轴承油膜空化的测量成本，具有一定的优越性。

本发明采用的技术方案如下：一种动态测量滑动轴承油膜空化区域的装置，其特征在于包括基座、转子、超声波传感器、供油系统、传感器调节部分；

所述转子可相对转动地固定设置在基座上，所述转子内部设置有空腔，所述空腔为由伸入部分和扩径部分组成的阶梯型中空结构；所述转子通过第一角接触球轴承和第二角接触球轴承可相对转动地固定设置在基座上，所述第一角接触球轴承和第二角接触球轴承之间还设置有滑动轴承，第一和第二角接触球轴承相对于滑动轴承对称设置，且所述滑动轴承、第一和第二角接触球轴承均通过螺栓固定安装在基座上。

所述供油系统包括润滑油箱、离心泵和伸入轴，所述伸入轴内部设置有贯穿伸入轴的通道，且所述伸入轴的一端部伸入所述转子的内部空腔内，储存在所述润滑油箱内部的润滑油通过离心泵和伸入轴的内部通道向所述转子的内部空腔注入润滑油；所述润滑油箱存储同滑动轴承的油膜相同品类的润滑油，可以保证超声波在转子的空腔内和在滑动轴承的轴瓦与转子的缝隙内传播特性相同。

所述超声波传感器固定在所述伸入轴的伸入转子内部的一端的末端位置处；具体的，所述超声波传感器通过粘合方式安装在伸入轴末端，且超声波传感器信号发射方向与收集方向相对于伸入轴的轴向方向呈径向布置；选择的所述超声波传感器发射束角控制在10°以内，以适配本发明中转子和伸入轴的搭配关系，减少能量的耗散。