本發(fā)明涉及物理特征測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

滑動(dòng)軸承是一種回轉(zhuǎn)軸支承元件，憑借其工作平穩(wěn)、可靠、噪音低、結(jié)構(gòu)簡單、便于拆裝等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械中。但是，滑動(dòng)軸承工作時(shí)轉(zhuǎn)子與軸瓦有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們之間會(huì)形成壓力油膜，油膜壓力會(huì)反過來作用于軸瓦和轉(zhuǎn)子上，可能會(huì)導(dǎo)致軸瓦變形失效和轉(zhuǎn)子相對(duì)于平衡位置發(fā)生振動(dòng)。而且，軸頸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，油膜受到剪切力，產(chǎn)生摩擦熱，導(dǎo)致潤滑油膜溫度上升。而當(dāng)溫度過高時(shí)，能顯著地改變潤滑劑的粘度，進(jìn)而影響油膜壓力分布和承載能力；還可能因?yàn)闇囟冗^高，導(dǎo)致軸瓦變形失效。尤其是當(dāng)高速重載、摩擦力很大時(shí)，壓力和溫度對(duì)滑動(dòng)軸承的性能有很大影響。所以研究油膜壓力和溫度對(duì)滑動(dòng)軸承性能的影響具有比較重大的實(shí)用意義。

傳統(tǒng)的滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)利用在徑向不同位置布置的壓力表進(jìn)行測(cè)量油膜壓力，現(xiàn)在也有利用壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量油膜壓力，但都不能測(cè)量連續(xù)的油膜壓力?，F(xiàn)有的可以測(cè)量連續(xù)的油膜壓力的實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用無線傳感器測(cè)量油膜壓力，但是無線傳感器受外界影響較大，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)；而且只能采集固定位置的徑向油膜壓力，不能測(cè)得不同軸向位置的徑向油膜壓力。而現(xiàn)有的測(cè)量油膜溫度的實(shí)驗(yàn)臺(tái)都是通過貼片或熱電偶測(cè)得，大部分測(cè)得還只是軸承的端泄溫度，并不能很好的反映油膜的實(shí)際三維溫度分布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法。該檢測(cè)方法在空心轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用壓力傳感器和溫度傳感器獲得滑動(dòng)軸承徑向連續(xù)的油膜壓力和油膜溫度數(shù)據(jù)；通過移動(dòng)滑塊，改變壓力傳感器和溫度傳感器與滑動(dòng)軸承的相對(duì)位置，可以測(cè)量滑動(dòng)軸承軸向不同位置的徑向連續(xù)的油膜壓力和油膜溫度。具有方法簡單，適用性好，便于推廣等特點(diǎn)。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法，其特征在于該測(cè)量方法的具體步驟如下：

(1)制作第一輔助安裝軸和第二輔助安裝軸，兩個(gè)輔助安裝軸結(jié)構(gòu)完全相同，尺寸不同；第一輔助安裝軸用于安裝溫度傳感器，第二輔助用于安裝軸安裝壓力傳感器；輔助安裝軸的結(jié)構(gòu)是：軸向開有通孔，軸的直徑大于對(duì)應(yīng)傳感器的頭部，通孔的直徑小于對(duì)應(yīng)傳感器的頭部，軸端面的形狀與對(duì)應(yīng)傳感器的頭部形狀相吻合；

(2)制作空心轉(zhuǎn)子軸；并在空心轉(zhuǎn)子軸上開出第一螺紋孔和第二螺紋孔，兩個(gè)螺紋孔相互垂直，第一螺紋孔用于安裝溫度傳感器，第二螺紋孔用于安裝壓力傳感器；第一螺紋孔的直徑和深度與溫度傳感器的外形相匹配，第二螺紋孔的直徑和深度與壓力傳感器的外形相匹配；

(3)安裝溫度傳感器和壓力傳感器：將溫度傳感器的數(shù)據(jù)線從第一輔助安裝軸一端穿入，另一端穿出，將溫度傳感器的頭部與第一輔助安裝軸的安裝端對(duì)齊；然后第一輔助安裝軸從第一工藝孔穿入，通過旋轉(zhuǎn)第一輔助安裝軸，使得溫度傳感器的螺紋與第一螺紋孔配合，完成溫度傳感器的安裝；將壓力傳感器的數(shù)據(jù)線從第二輔助安裝軸一端穿入，另一端穿出，將壓力傳感器的頭部與第二輔助安裝軸的安裝端對(duì)齊；然后第二輔助安裝軸從第二工藝孔穿入，通過旋轉(zhuǎn)第二輔助安裝軸，使得壓力傳感器的螺紋與第二螺紋孔配合，完成壓力傳感器的安裝；最后，用細(xì)長桿從空心轉(zhuǎn)子軸一端伸入，將溫度傳感器的數(shù)據(jù)線和壓力傳感器的數(shù)據(jù)線引出空心轉(zhuǎn)子軸；將螺塞安裝到第一工藝孔和第二工藝孔中，螺塞尺寸與第一工藝孔和第二工藝孔相匹配；

(4)將空心轉(zhuǎn)子軸與滑動(dòng)軸承安裝于滑動(dòng)軸承測(cè)量平臺(tái)上：所述滑塊安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座的導(dǎo)軌上，滑動(dòng)軸承通過軸承座安裝在滑塊上；所述空心轉(zhuǎn)子軸的一端與聯(lián)軸器連接，中部穿過滑動(dòng)軸承的內(nèi)圈，另一端與集電環(huán)連接，并通過滾動(dòng)軸承支撐；

(5)布置壓力傳感器和溫度傳感器的數(shù)據(jù)線：將壓力傳感器和溫度傳感器的數(shù)據(jù)線從空心轉(zhuǎn)子軸一端引出，將旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)線連接到集電環(huán)輸入端，集電環(huán)輸入端與空心轉(zhuǎn)子軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出端固定；

(6)數(shù)據(jù)經(jīng)過采集系統(tǒng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)：壓力傳感器和溫度傳感器將被測(cè)量的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過放大濾波電路將微弱電信號(hào)放大，然后通過A/D轉(zhuǎn)換電路，把連續(xù)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)，通過有線傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)上，最后通過信號(hào)處理軟件處理，將離散的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行顯示，得到油膜壓力和油膜溫度的測(cè)量數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：

(1)通過改變空心轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)，使得壓力傳感器和溫度傳感器的安裝方式更加符合實(shí)際的安裝工藝。在空心轉(zhuǎn)子軸內(nèi)銑有平面臺(tái)階，方便傳感器的安裝與固定。

(2)通過移動(dòng)滑塊改變傳感器與滑動(dòng)軸承的相對(duì)位置，代替在空心轉(zhuǎn)子軸上沿軸向安裝多個(gè)傳感器來測(cè)量滑動(dòng)軸承軸向不同位置的油膜壓力和油膜溫度，這樣設(shè)計(jì)既減小了對(duì)空心轉(zhuǎn)子軸的破壞，又可以測(cè)量軸向任何位置的壓力和溫度，解決了由于滑動(dòng)軸承在工作時(shí)，其轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)之中，無法放置有線傳感器，其信號(hào)也難以傳輸出來，致使滑動(dòng)軸承三維油膜壓力和油膜溫度無法測(cè)量的難題。

(3)空心轉(zhuǎn)子軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)相連，主軸受到扭矩旋轉(zhuǎn)，而不受徑向的力。

(4)通過有線傳輸數(shù)據(jù)，可以保證測(cè)量結(jié)果不受外界環(huán)境的影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的空心轉(zhuǎn)子軸左視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的安裝完溫度傳感器、壓力傳感器和螺塞后的空心轉(zhuǎn)子軸左視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的滑動(dòng)軸承測(cè)量平臺(tái)主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的滑動(dòng)軸承測(cè)量平臺(tái)的局部剖視主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的滑動(dòng)軸承測(cè)量平臺(tái)的局部剖視主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的第一輔助安裝工具主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的第一輔助安裝工具右視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的第二輔助安裝工具主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的第二輔助安裝工具右視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法一種實(shí)施例的數(shù)據(jù)經(jīng)過采集系統(tǒng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的流程圖。(圖中：1、空心轉(zhuǎn)子軸；2、第一工藝孔；3、第一螺紋孔；4、第二工藝孔；5、第二螺紋孔；6、滑動(dòng)軸承；7、滑塊；8、第一輔助安裝工具；9、溫度傳感器；10、第二輔助安裝工具；11、壓力傳感器；12、集電環(huán)；13、實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座；14、電動(dòng)機(jī)；15、聯(lián)軸器；16、滾動(dòng)軸承)

具體實(shí)施方式

下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。具體實(shí)施例僅用于進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法，為測(cè)量滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的分布規(guī)律，該測(cè)量方法的具體步驟如下：

(1)制作第一輔助安裝工具8和第二輔助安裝工具10：

為了便于安裝溫度傳感器9和壓力傳感器11，制作第一輔助安裝工具8和第二輔助安裝工具10，兩個(gè)工具結(jié)構(gòu)完全相同，尺寸不同(參見圖6-9)；第一輔助安裝工具8用于輔助安裝溫度傳感器9，第二輔助安裝工具10用于輔助安裝壓力傳感器11。輔助安裝工具的制作方法是：首先將一根軸開出軸向的通孔，軸的直徑大于溫度傳感器9的外六角頭部的外接圓直徑，通孔的直徑小于溫度傳感器9的外六角頭部內(nèi)接圓直徑，然后再在軸端面開一個(gè)和溫度傳感器9的外六角頭部相吻合的內(nèi)六角孔，即得到第一輔助安裝工具8。第二輔助安裝工具10的制作方法完全相同。

(2)制作空心轉(zhuǎn)子軸1(參見圖1)：

該空心轉(zhuǎn)子軸1選擇強(qiáng)度和剛度比較高的材料，并需要具有很高的加工精度和裝配精度，因?yàn)槠渑c滑動(dòng)軸承6之間的配合精度直接影響到回轉(zhuǎn)精度、油膜溫度的形成和油膜壓力的形成。其次，在該空心轉(zhuǎn)子軸1上開出第一螺紋孔3和第二螺紋孔5，兩個(gè)螺紋孔相互垂直，第一螺紋孔3用于安裝溫度傳感器9，第二螺紋孔5用于安裝壓力傳感器11。第一螺紋孔3的直徑和深度與溫度傳感器9的外形相匹配，第二螺紋孔5的直徑和深度與壓力傳感器11的外形相匹配。為了便于溫度傳感器9和壓力傳感器11的固定，需要在用銑刀將第一螺紋孔3和第二螺紋孔5銑出一個(gè)平臺(tái)，平臺(tái)直徑大于溫度傳感器9和壓力傳感器11外六角頭部的外接圓直徑，深度要保證溫度傳感器9和壓力傳感器11不伸出空心轉(zhuǎn)子軸1?？紤]到安裝滑動(dòng)軸承6、用于支撐空心轉(zhuǎn)子軸1的滾動(dòng)軸承16以及聯(lián)軸器15的配合方便，該空心轉(zhuǎn)子軸1形狀設(shè)計(jì)為階梯軸。

(3)安裝溫度傳感器9和壓力傳感器11(參見圖2)：

安裝時(shí)，首先安裝溫度傳感器9，將溫度傳感器9的數(shù)據(jù)線從第一輔助安裝工具8一端穿入，另一端穿出，將溫度傳感器9的外六角頭部與第一輔助安裝工具8的內(nèi)六角孔對(duì)齊；然后第一輔助安裝工具8從第一工藝孔2穿入，通過旋轉(zhuǎn)第一輔助安裝工具8，使得溫度傳感器8的螺紋與第一螺紋孔3配合，拔出第一輔助安裝工具8，完成溫度傳感器9的安裝。然后安裝壓力傳感器11，將壓力傳感器11的數(shù)據(jù)線從第二輔助安裝工具10一端穿入，另一端穿出，將壓力傳感器11的外六角頭部與第二輔助安裝工具10的內(nèi)六角孔對(duì)齊；然后第二輔助安裝工具10從第二工藝孔4穿入，通過旋轉(zhuǎn)第二輔助安裝工具10，使得壓力傳感器11的螺紋與第二螺紋孔5配合，拔出第二輔助安裝工具10，完成壓力傳感器11的安裝。最后，用細(xì)長桿從空心轉(zhuǎn)子軸1一端伸入，將溫度傳感器9的數(shù)據(jù)線和壓力傳感器11的數(shù)據(jù)線引出空心轉(zhuǎn)子軸1。為防止?jié)櫥蛷牡谝还に嚳?和第二工藝孔4中泄漏，將螺塞安裝到第一工藝孔2和第二工藝孔4中，螺塞尺寸與第一工藝孔2和第二工藝孔4相匹配，且不能妨礙空心轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。

(4)將空心轉(zhuǎn)子軸1與滑動(dòng)軸承6安裝于滑動(dòng)軸承測(cè)量平臺(tái)上：

本發(fā)明滑動(dòng)軸承測(cè)量平臺(tái)用于提供測(cè)量需要的實(shí)驗(yàn)環(huán)境(參見圖3-5)。該平臺(tái)基本為現(xiàn)有技術(shù)，主要包括空心轉(zhuǎn)子軸1、滑塊7、集電環(huán)12、實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座13、電動(dòng)機(jī)14、聯(lián)軸器15、滾動(dòng)軸承16和供油設(shè)備(圖中未畫出)；所述滾動(dòng)軸承16通過軸承座安裝于試驗(yàn)臺(tái)基座13上，用于支撐空心轉(zhuǎn)子軸1，數(shù)量至少為兩個(gè)，具體的設(shè)置個(gè)數(shù)依據(jù)需要測(cè)量的滑動(dòng)軸承6的個(gè)數(shù)來決定；所述供油設(shè)備持續(xù)為滑動(dòng)軸承6提供潤滑油，幫助形成油膜；對(duì)于供油設(shè)備的個(gè)數(shù)，本發(fā)明也不作嚴(yán)格限制，供油設(shè)備的個(gè)數(shù)與需要測(cè)量的滑動(dòng)軸承6的個(gè)數(shù)有關(guān)。所述電動(dòng)機(jī)14安裝于試驗(yàn)臺(tái)基座13上，并與聯(lián)軸器15連接；所述滑塊7安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座13的導(dǎo)軌上，滑動(dòng)軸承6通過軸承座安裝在可移動(dòng)的滑塊7上；所述空心轉(zhuǎn)子軸1的一端與聯(lián)軸器15連接，中部穿過滑動(dòng)軸承6的內(nèi)圈，另一端與集電環(huán)12連接，并通過滾動(dòng)軸承16支撐；電動(dòng)機(jī)14通過聯(lián)軸器15帶動(dòng)空心轉(zhuǎn)子軸1旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而壓力傳感器11和溫度傳感器9就可以測(cè)量滑動(dòng)軸承6徑向連續(xù)的油膜壓力和油膜溫度，由于壓力傳感器11和溫度傳感器9垂直布置，因此，測(cè)得的油膜壓力和油膜溫度相差π/2相位。另外，通過移動(dòng)滑塊7來移動(dòng)滑動(dòng)軸承6，改變壓力傳感器11和溫度傳感器9與滑動(dòng)軸承6之間的相對(duì)位置來測(cè)量滑動(dòng)軸承6的不同軸向位置的徑向連續(xù)的油膜壓力和油膜溫度。

(5)布置壓力傳感器11和溫度傳感器9的數(shù)據(jù)線：

在滑動(dòng)軸承測(cè)量平臺(tái)中，將壓力傳感器11和溫度傳感器9的數(shù)據(jù)線從空心轉(zhuǎn)子軸1一端引出，由于壓力傳感器11和溫度傳感器9隨著空心轉(zhuǎn)子軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)據(jù)線也在轉(zhuǎn)動(dòng)，因此利用安裝在空心轉(zhuǎn)子軸1軸端的集電環(huán)12將旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)線連接到集電環(huán)12的輸入端，集電環(huán)12輸入端與空心轉(zhuǎn)子軸1同步轉(zhuǎn)動(dòng)，集電環(huán)12輸出端固定，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，有利于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，為防止空心轉(zhuǎn)子軸1內(nèi)數(shù)據(jù)線纏繞，可以利用泡沫膠固定。

(6)數(shù)據(jù)經(jīng)過采集系統(tǒng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)：

所述采集系統(tǒng)(參見圖10)包括壓力傳感器11、溫度傳感器9、放大濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)滑動(dòng)軸承測(cè)量平臺(tái)正常工作時(shí)，壓力傳感器11和溫度傳感器9將被測(cè)量的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過放大濾波電路將微弱電信號(hào)放大，濾除干擾信號(hào)，提取所需信號(hào)，然后通過A/D轉(zhuǎn)換電路，把連續(xù)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)，通過有線傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)上，最后通過信號(hào)處理軟件處理，將離散的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行顯示，得到油膜壓力和油膜溫度的測(cè)量數(shù)據(jù)。所述信號(hào)處理軟件為既有的產(chǎn)品。

本發(fā)明滑動(dòng)軸承油膜壓力和油膜溫度的三維測(cè)量方法的工作原理和工作流程是：本發(fā)明采用將壓力傳感器11和溫度傳感器9安裝在空心轉(zhuǎn)子軸1中，供油設(shè)備持續(xù)為滑動(dòng)軸承6提供潤滑油，幫助形成油膜；電動(dòng)機(jī)14通過聯(lián)軸器15帶動(dòng)空心轉(zhuǎn)子軸1旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而壓力傳感器11和溫度傳感器9就可以測(cè)量滑動(dòng)軸承6徑向連續(xù)的油膜壓力和油膜溫度。移動(dòng)滑塊7，改變壓力傳感器11和溫度傳感器9與滑動(dòng)軸承6之間的相對(duì)位置，可以測(cè)量滑動(dòng)軸承6軸向不同位置的徑向連續(xù)的油膜壓力和油膜溫度。壓力傳感器11和溫度傳感器9將被測(cè)量的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過放大濾波電路將微弱電信號(hào)放大，濾除干擾信號(hào)，提取所需信號(hào)，然后通過A/D轉(zhuǎn)換電路，把連續(xù)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)，通過有線傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)上，最后通過信號(hào)處理軟件處理，將離散的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行顯示，得到滑動(dòng)軸承6的三維油膜壓力和油膜溫度分布。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。