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专利摘要

一种轴承滚道界面薄吸附油膜厚度的测量方法，属于润滑油膜厚度测量领域。针对现有润滑油膜厚度测量方法无法实现两层介质油膜厚度测量的问题提出本发明。包括：使超声波经钢介质层入射到油膜吸附层；分别建立钢介质层和油膜吸附层入射波和反射波的叠加位移场，并求导获得应力场；再根据超声传播在界面处的位移与应力连续性理论建立钢介质层和油膜吸附层叠加位移场和应力场的对应关系；以及根据自由界面理论得到油膜吸附层应力场针对油膜吸附层厚度的表达式；由以上建立的关系式求解得到包含吸附油膜层厚度信息的钢介质层反射系数的表达式，进一步分析得到油膜吸附层厚度。本发明用于薄吸附油膜厚度的测量。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210986354.2
申请日期:
2022-08-17
专利申请人:
哈尔滨工业大学
分类号:
G01B17/02 ; G06F17/10
发明/设计人:
古乐，汪剑云，贺彦博，张传伟，李臻，郑德志，王黎钦
权利要求: 1.一种轴承滚道界面薄吸附油膜厚度的测量方法，其特征在于包括，使超声波经钢介质层入射到油膜吸附层；建立钢介质层入射波和反射波的叠加位移场；再建立油膜吸附层入射波和反射波的叠加位移场；对钢介质层叠加位移场和油膜吸附层叠加位移场求导，获得钢介质层应力场和油膜吸附层应力场；再根据超声传播在界面处的位移与应力连续性理论建立钢介质层和油膜吸附层叠加位移场和应力场的对应关系；以及根据自由界面理论得到油膜吸附层应力场针对油膜吸附层厚度的表达式；由以上建立的关系式求解得到包含吸附油膜层厚度信息的钢介质层反射系数的表达式，进一步分析得到油膜吸附层厚度。2.根据权利要求1所述的轴承滚道界面薄吸附油膜厚度的测量方法，其特征在于，设定钢介质层入射波的位移场usi为：式中Ia表示钢介质层入射波幅值，f表示超声波频率，t表示时间，cs表示钢介质层超声波声速；x表示以钢介质层和油膜吸附层的界面处为原点，向钢介质层为负方向，向油膜吸附层为正方向的坐标轴的坐标位置；在稳态下省略时间项，得到钢介质层叠加位移场如下：式中us(x)表示钢介质层叠加位移场；Rs表示钢介质层反射系数，为钢介质层反射波与入射波的幅值比；同理得到油膜吸附层叠加位移场如下：式中uo(x)表示油膜吸附层叠加位移场，To表示油膜吸附层透射系数，c0表示油膜吸附层超声波声速；Ro表示油膜吸附层反射系数。3.根据权利要求2所述的轴承滚道界面薄吸附油膜厚度的测量方法，其特征在于，对钢介质层叠加位移场和油膜吸附层叠加位移场求导，获得钢介质层应力场σs(x)和油膜吸附层应力场σo(x)如下：式中Es为钢介质层杨氏模量，Eo为油膜吸附层杨氏模量：式中ρo为油膜吸附层密度，ρs为钢介质层密度。4.根据权利要求3所述的轴承滚道界面薄吸附油膜厚度的测量方法，其特征在于，根据超声传播在界面处的位移与应力连续性理论得到：根据自由界面理论得到：σo(h)＝0 (9)式中h表示油膜吸附层厚度。5.根据权利要求4所述的轴承滚道界面薄吸附油膜厚度的测量方法，其特征在于，联立(2)～(8)式得到：联立式(9)和式(5)得到：将式(11)代入式(10)得到：求解式(12)，得到钢介质层反射系数Rs的表达式：由此得到油膜吸附层厚度h为：式中r表示超声波从钢介质层入射到钢-油界面再反射到钢介质层的钢介质-油界面反射系数：6.根据权利要求5所述的轴承滚道界面薄吸附油膜厚度的测量方法，其特征在于，带有油膜吸附层时钢介质层反射系数Rs的获得方法包括：式中Am为超声波从钢介质层入射到油膜吸附层的反射波信号的傅里叶变换值，Aref为参考信号的傅里叶变换值，所述参考信号为没有油膜吸附层时钢介质层参考界面反射波信号；Rref为钢介质层的参考界面的反射系数。7.根据权利要求6所述的轴承滚道界面薄吸附油膜厚度的测量方法，其特征在于，钢介质层反射波和油膜吸附层反射波的测量方法包括：使脉冲发生接收器发出电压激励信号作用于接触式超声直探头，接触式超声直探头发出超声波经钢介质层入射到钢界面或者油膜吸附层；钢介质层参考界面反射波和从钢层入射到油膜层的反射波被接触式超声直探头接收到，再通过脉冲发生接收器线性放大后被信号采集卡采集并存储到电脑中。