一種浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法，其采用以下工藝：1.制作一特制轉(zhuǎn)子軸；并在該軸上打至少一個(gè)用于安裝無線壓力傳感器的徑向盲孔，徑向盲孔的直徑與深度與無線壓力傳感器相匹配；2.在特制轉(zhuǎn)子軸內(nèi)安裝無線壓力傳感器；3.將特制轉(zhuǎn)子軸與浮環(huán)軸承安裝于浮環(huán)軸承測(cè)量平臺(tái)上；4.利用無線壓力傳感器獲得該浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力數(shù)據(jù)；5.通過無線壓力傳感器中無線通訊單元與上位機(jī)的無線通訊單元完成對(duì)獲得數(shù)據(jù)的傳輸；或者通過無線壓力傳感器中SD卡存儲(chǔ)單元與上位機(jī)的SD卡讀寫單元完成對(duì)獲得數(shù)據(jù)的傳輸；6.通過在上位機(jī)編寫的信號(hào)處理軟件計(jì)算出浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力的徑向分布和軸向分布規(guī)律。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及物理特征測(cè)量技術(shù)，具體為一種浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力分布檢測(cè)方法。
技術(shù)介紹
隨著渦輪增壓技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，其高故障率也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)顯示，裝有渦輪增壓器的車輛比無渦輪增壓器的車輛故障率有顯著增加，且隨著使用年數(shù)的增加而增加。在鐵路運(yùn)輸中渦輪增壓器故障占總機(jī)修量的20%。這些都說明，提高渦輪增壓器穩(wěn)定性是保證各種車輛長期安全運(yùn)行中一個(gè)迫切需要解決的關(guān)鍵科技問題。盡管渦輪增壓器故障形式有多種，但國內(nèi)外的大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，潤滑與冷卻故障和轉(zhuǎn)子與軸承的碰摩失穩(wěn)是渦輪增壓器的兩種主要故障形式。在國際著名渦輪增壓器制造商霍爾賽特公司的統(tǒng)計(jì)中，更是將浮環(huán)軸承失效列為出現(xiàn)最多的故障形式。這說明了對(duì)于浮環(huán)軸承性能的研究是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。 研究表明，內(nèi)油膜壓力分布規(guī)律直接影響著所建立模型的可靠性。目前由于渦輪增壓器工作在高溫、高速和多相流體環(huán)境下，其轉(zhuǎn)子和浮環(huán)都在轉(zhuǎn)動(dòng)之中，無法放置傳感器，其信號(hào)也難以傳輸出來，致使浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力分布規(guī)律目前尚無可行的檢測(cè)方法，對(duì)于浮環(huán)軸承的內(nèi)油膜壓力分布規(guī)律缺乏試驗(yàn)驗(yàn)證認(rèn)識(shí)，這一缺失也直接制約著對(duì)其貧油機(jī)理的觀測(cè)和分析。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)擬解決的技術(shù)問題是，提供，該檢測(cè)方法可在轉(zhuǎn)子和浮環(huán)都在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，真實(shí)檢測(cè)浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力的分布規(guī)律，具有方法簡(jiǎn)單，適用性好，便于推廣等特點(diǎn)。本專利技術(shù)解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)，該檢測(cè)方法采用以下工藝(I)制作一個(gè)特制轉(zhuǎn)子軸；并在該特制轉(zhuǎn)子軸上打至少一個(gè)用于安裝無線壓力傳感器的徑向盲孔，徑向盲孔的直徑與深度與無線壓力傳感器相匹配；(2)在特制轉(zhuǎn)子軸內(nèi)嵌安裝無線壓力傳感器，該無線壓力傳感器為基于單片機(jī)/ARM的測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理裝置；(3)將特制轉(zhuǎn)子軸與浮環(huán)軸承安裝于浮環(huán)軸承測(cè)量平臺(tái)上；(4)利用所述無線壓力傳感器獲得該浮環(huán)軸承內(nèi)膜壓力數(shù)據(jù)；(5)通過所述無線壓力傳感器中無線通訊單元與上位機(jī)的無線檢測(cè)裝置中的無線通訊單元完成對(duì)無線壓力傳感器獲得數(shù)據(jù)的傳輸；或者通過所述無線壓力傳感器中SD卡存儲(chǔ)單元與上位機(jī)的SD卡讀寫單元完成對(duì)無線壓力傳感器獲得數(shù)據(jù)的傳輸；(6)通過在上位機(jī)編寫的信號(hào)處理軟件計(jì)算出浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力的徑向分布和軸向分布規(guī)律。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法解決了由于渦輪增壓器工作在高溫、高速和多相流體環(huán)境下，其轉(zhuǎn)子和浮環(huán)都在轉(zhuǎn)動(dòng)之中，無法放置傳感器，其信號(hào)也難以傳輸出來，致使浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力分布規(guī)律無法檢測(cè)的難題，且具有方法簡(jiǎn)單，適用性好，便于推廣等特點(diǎn)。附圖說明圖I為本專利技術(shù)浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖I (I)為特制轉(zhuǎn)子軸上安裝多個(gè)無線壓力傳感器的檢測(cè)方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖I(2)為特制轉(zhuǎn)子軸上只安裝I個(gè)無線壓力傳感器的檢測(cè)方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法一種實(shí)施例的無線壓力傳感器模塊結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本專利技術(shù)浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法一種實(shí)施例的上位機(jī)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本專利技術(shù)浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法一種實(shí)施例的浮環(huán)軸承測(cè)量平臺(tái)正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本專利技術(shù)浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法一種實(shí)施例的特制轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本專利技術(shù)。本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法(簡(jiǎn)稱檢測(cè)方法，參見圖1-5)，該檢測(cè)方法包括以下工藝方法為檢測(cè)浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力的分布規(guī)律， (I)制作一個(gè)特制轉(zhuǎn)子軸首先，制作一個(gè)特制轉(zhuǎn)子軸4 ;該特制轉(zhuǎn)子軸4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浮環(huán)軸承I之間的配合精度直接影響到回轉(zhuǎn)精度、油膜壓力的形成和該浮環(huán)軸承I的靜、動(dòng)特性。其次，在該特制轉(zhuǎn)子軸4上打至少一個(gè)用于安裝無線壓力傳感器3的徑向盲孔41，徑向盲孔41的直徑、深度和數(shù)量與無線壓力傳感器2的外形和數(shù)量相匹配。該特制轉(zhuǎn)子軸4實(shí)施例中的材料采用40Cr。考慮到安裝浮環(huán)軸承軸承I和聯(lián)軸器8的配合方便，該特制轉(zhuǎn)子軸4形狀設(shè)計(jì)為階梯軸。(2)在特制轉(zhuǎn)子軸的徑向至少嵌裝一個(gè)無線壓力傳感器將無線壓力傳感器3放置在或內(nèi)嵌于特制轉(zhuǎn)子軸4的徑向盲孔41 (參見圖5)中，并采用螺紋聯(lián)接方式固定在特制轉(zhuǎn)子軸4上。本專利技術(shù)無線壓力傳感器3的使用數(shù)量依據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。實(shí)施例的無線壓力傳感器3的個(gè)數(shù)可以為I個(gè)。它適用于對(duì)無線壓力傳感器3的對(duì)應(yīng)位置處浮環(huán)軸承軸承I的徑向或周向的二維檢測(cè)；當(dāng)采用2個(gè)以上無線壓力傳感器3時(shí)(參見圖I (1))，無線壓力傳感器3可以沿軸向均布安裝在特制轉(zhuǎn)子軸4上。這也意味著徑向盲孔41的數(shù)量和分布與無線壓力傳感器3—致。它適用于對(duì)無線壓力傳感器3的對(duì)應(yīng)位置處浮環(huán)軸承I的軸向二維檢測(cè)；當(dāng)無線壓力傳感器3的數(shù)量和安裝設(shè)計(jì)可以同時(shí)檢測(cè)浮環(huán)軸承I的周向和軸向時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)浮環(huán)軸承I內(nèi)油膜壓力的三維檢測(cè)。當(dāng)然，在采用I個(gè)無線壓力傳感器3進(jìn)行徑向二維檢測(cè)時(shí)，可以設(shè)計(jì)特制轉(zhuǎn)子軸4做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)(參見圖I (2))，從而完成浮環(huán)軸承I內(nèi)油膜壓力的三維檢測(cè)。所述無線壓力傳感器3是一個(gè)基于單片機(jī)/ARM的測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理裝置，其具有數(shù)據(jù)采集、放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和無線發(fā)送等功能，為現(xiàn)有技術(shù)。所述無線壓力傳感器3的類型可以是基于壓電式或基于電容式的無線壓力傳感器。在本專利技術(shù)中，對(duì)無線壓力傳感器3的材料不作嚴(yán)格規(guī)定，實(shí)施例采用了壓電薄膜材料。當(dāng)采用一個(gè)無線壓力傳感器3時(shí)，這個(gè)無線壓力傳感器3安裝在特制轉(zhuǎn)子軸4內(nèi)，用于將該浮環(huán)軸承I所受到的同一截面處油膜壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)、并輸出該電信號(hào)；當(dāng)采用兩個(gè)以上無線壓力傳感器3時(shí)，無線壓力傳感器3沿軸向分布在特制轉(zhuǎn)子軸4內(nèi)，用于將該浮環(huán)軸承所受到的不同截面處油膜壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)、并輸出該電信號(hào)。(3)將該特制轉(zhuǎn)子軸與浮環(huán)軸承安裝于一個(gè)浮環(huán)軸承測(cè)量平臺(tái)上本專利技術(shù)浮環(huán)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。該平臺(tái)基本為現(xiàn)有技術(shù)，主要包括電動(dòng)機(jī)7、聯(lián)軸器8、軸承座2、特制轉(zhuǎn)子軸4、基座6以及供油設(shè)備(圖中未畫出)，其中，軸承座2上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)油孔9和一個(gè)出油孔10，供油設(shè)備包括有輸油泵。在所述平臺(tái)中，對(duì)軸承座2的個(gè)數(shù)不作嚴(yán)格限制，但包括至少兩個(gè)軸承座2，具體的設(shè)置個(gè)數(shù)依據(jù)需要測(cè)量的浮環(huán)軸承的個(gè)數(shù)來決定。對(duì)于供油設(shè)備的個(gè)數(shù)，本專利技術(shù)也不作嚴(yán)格限制，供油設(shè)備的個(gè)數(shù)與需要測(cè)量的浮環(huán)軸承的個(gè)數(shù)有關(guān)。其中電動(dòng)機(jī)7、聯(lián)軸器8、液壓缸、變頻器、壓力控制閥(未在圖中畫出)都為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)測(cè)量設(shè)計(jì)要求選取即可。實(shí)施例中的浮環(huán)軸承測(cè)量平臺(tái)包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)7、一個(gè)聯(lián)軸器8、兩個(gè)軸承座2、一個(gè)基座6、一個(gè)特制轉(zhuǎn)子軸4以及一個(gè)供油設(shè)備，電動(dòng)機(jī)7的轉(zhuǎn)動(dòng)通過聯(lián)軸器8帶動(dòng)特制轉(zhuǎn)子軸4高速旋轉(zhuǎn)，有利于研究油膜的動(dòng)態(tài)壓力分布和動(dòng)態(tài)特性；供油設(shè)備可以持續(xù)提供油壓，既可以幫助形成油膜，降低油溫，又可以防止特制轉(zhuǎn)子軸4在高速旋轉(zhuǎn)中與無線壓力傳感器3中MEMS壓力傳感單元發(fā)生干摩擦，提高無線壓力傳感器3的使用壽命。(4)利用所述無線壓力傳感器獲得該浮環(huán)軸承內(nèi)膜壓力數(shù)據(jù)當(dāng)該浮環(huán)軸承測(cè)量平臺(tái)正常工作時(shí)，無線壓力傳感器3中的MEMS壓力傳感單元受到浮環(huán)軸承I和特制轉(zhuǎn)子軸4的壓力之后，會(huì)有電荷產(chǎn)生，從MEMS壓力傳感單元輸出的電信號(hào)，經(jīng)過放大調(diào)理電路將此微弱電量加以放大，成為幅值適量的連續(xù)變化本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法采用以下工藝：（1）?制作一個(gè)特制轉(zhuǎn)子軸；并在該特制轉(zhuǎn)子軸上打至少一個(gè)用于安裝無線壓力傳感器的徑向盲孔，徑向盲孔的直徑與深度與無線壓力傳感器相匹配；（2）在特制轉(zhuǎn)子軸內(nèi)嵌安裝無線壓力傳感器，該無線壓力傳感器為基于單片機(jī)/ARM的測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理裝置；（3）將特制轉(zhuǎn)子軸與浮環(huán)軸承安裝于浮環(huán)軸承測(cè)量平臺(tái)上；（4）利用所述無線壓力傳感器獲得該浮環(huán)軸承內(nèi)膜壓力數(shù)據(jù)；（5）通過所述無線壓力傳感器中無線通訊單元與上位機(jī)的無線檢測(cè)裝置中的無線通訊單元完成對(duì)無線壓力傳感器獲得數(shù)據(jù)的傳輸，或者通過所述無線壓力傳感器中SD卡存儲(chǔ)單元與上位機(jī)的SD卡讀寫單元完成對(duì)無線壓力傳感器獲得數(shù)據(jù)的傳輸；（6）通過在上位機(jī)編寫的信號(hào)處理軟件計(jì)算出浮環(huán)軸承內(nèi)油膜壓力的徑向分布和軸向分布規(guī)律。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊偉東，師占群，張順心，張浩，姚莉楠，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：