長安大學李猛獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉長安大學申請的專利一種圓柱滾子軸承油膜厚度測量裝置及測量方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114739334B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210286383.8,技術領域涉及:G01B17/02;該發明授權一種圓柱滾子軸承油膜厚度測量裝置及測量方法是由李猛;劉麗媛;劉恒;龐碧濤;劉意;楊郡;周瑞設計研發完成,并于2022-03-23向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種圓柱滾子軸承油膜厚度測量裝置及測量方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種圓柱滾子軸承油膜厚度測量裝置及測量方法,該方法通過采用安裝方便、耦合劑適應性良好的非聚焦式超聲直探頭替代傳統的水浸式聚焦超聲探頭,通過建立一種基于直探頭有效測量區域占比的與空間分辨率相關的修正系數,對超聲測量結果進行修正,減少回波反射區域聲壓平均效應對測量結果的影響,從而最大限度提高了測量結果的空間分辨率和精度,解決了超聲檢測方法在滾動軸承膜厚測量中對超聲探頭使用的局限性問題。本發明使基于超聲的膜厚測量方法能真實應用于實際工業環境下的滾動軸承膜厚測量,可以更加準確的獲取軸承的實際潤滑狀態,進而指導軸承潤滑工業設計及應用,避免由于軸承潤滑不良而造成的機器損壞、財產損失和人員傷害。
本發明授權一種圓柱滾子軸承油膜厚度測量裝置及測量方法在權利要求書中公布了:1.一種圓柱滾子軸承油膜厚度測量方法,其特征在于,基于圓柱滾子軸承油膜厚度測量裝置,所述圓柱滾子軸承油膜厚度測量裝置包括非聚焦式超聲波傳感器、固定支架和超聲脈沖發射接收驅動裝置;所述非聚焦式超聲波傳感器包含直探頭; 所述固定支架用于將直探頭垂直固定在待測的圓柱滾子軸承外圈外表面,直探頭與圓柱滾子軸承外圈外表面之間設置有耦合劑,所述直探頭與所述超聲脈沖發射接收驅動裝置電連接; 所述測量方法包括以下步驟: 步驟1,根據待測圓柱滾子軸承型號和圓柱滾子軸承的工況條件,確定非聚焦式超聲波傳感器的幾何尺寸和工作參數、超聲脈沖發射接收驅動裝置的驅動脈沖發射重復頻率和耦合劑的使用溫度; 所述非聚焦式超聲波傳感器的幾何尺寸包括直探頭直徑,其中,直探頭直徑<軸承外圈寬度; 所述非聚焦式超聲波傳感器的工作參數包括:中心頻率、工作溫度,其中,中心頻率≥10MHz,工作溫度>圓柱滾子軸承在規定工況下軸承外圈的最高溫度; 所述超聲脈沖發射接收驅動裝置的驅動脈沖發射重復頻率應滿足:圓柱滾子軸承在最大轉速下,兩次脈沖發射間隔時間內的直探頭相對移動距離<直探頭實際接收的反射區域寬度; 所述耦合劑的使用溫度>圓柱滾子軸承在設定工況下軸承外圈的最高溫度; 步驟2,在直探頭上涂抹耦合劑,并通過固定支架垂直安裝至軸承外圈外表面;將直探頭與超聲脈沖發射接收驅動裝置電連接; 步驟3,計算第一工況下未修正實測中心油膜厚度h,具體包含以下子步驟: 子步驟3.1,超聲脈沖發射接收驅動裝置輸出激勵脈沖,驅動超聲換能器并接收接觸界面的反射回波;反射回波經放大器放大反射信號,通過示波器或采集卡進行采集、顯示及存儲; 子步驟3.2,提取反射回波信號峰值,并結合鋼-油界面參考信號,獲取接觸界面的反射率,基于彈簧剛度等效模型公式,計算未修正實測中心油膜厚度h,計算公式為: 其中,ρ0為潤滑油密度,c0為潤滑油中聲速,ρ為軸承鋼的密度,c為軸承鋼中聲速,z為軸承鋼的聲阻抗,其中z=ρc;R為超聲信號反射系數; 步驟4,計算第一工況下的理論油膜厚度hc',作為未修正實測中心油膜厚度h的對比值; 步驟5,重復步驟3獲取相同轉速和重復頻率下的第二工況和第三工況下未修正實測中心油膜厚度,構成未修正實測中心油膜厚度矩陣M;重復步驟4獲取第二工況和第三工況下理論油膜厚度,構成理論油膜厚度矩陣T; 根據獲取的未修正實測中心油膜厚度矩陣M,和理論油膜厚度矩陣T,采用以下公式得到修正后實測中心油膜厚度與理論油膜厚度的相對誤差△: 其中,vr為圓柱滾子軸承的滾動體公轉速度;dj為直探頭晶振的寬度或者直徑;fr為超聲波重復頻率;當△最小時,對應的m為實際比例系數; 步驟6,確定基于直探頭有效測量區域占比的平均效應修正系數Xs; 計算平均效應修正系數Xs的計算公式為: 其中,dp為超聲直探頭的實際測量區域直徑;dr為相鄰測量區域之間的距離; 步驟7,通過平均效應修正系數Xs,獲得任意工況下修正后實測中心油膜厚度hc,計算公式為: 式中,hc為修正后實測中心油膜厚度,h為未修正實測中心油膜厚度,Xs為平均效應修正系數。
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