[发明专利]一种滑动轴承动态油膜压力分布实时测量方法

说明书

技术领域

    本发明专利涉及一种旋转机械的动态特性的研究领域，尤指一种滑动轴承动态油膜压力分布实时测量方法。

背景技术

    作为旋转机械中最常用的轴承之一，滑动轴承被广泛应用于汽轮机、燃气轮机、航空发动机、舰船推进轴系等动力设备中。其动态特性对于旋转机械的整体动态特性具有十分显著的影响。由于其工作机理复杂，油膜具有很强的非线性特征，至今仍然无法准确预测，理论与实验之间相差明显，轴承支撑特性的准确获得一直是本领域的难点之一。目前国内外油膜压力的获取，多依赖于理论计算和间接测量，无论在精度与实时性方面都存在较大的局限性。

由于滑动轴承诱发的振动与失稳问题仍未很好地解决，已严重制约了我国民用和国防关键旋转机械如发动机、汽轮机、燃气轮机的研制水平。因此，深入研究滑动轴承动态油膜压力分布的实时测量方法对于促进转子动力学的实验研究，提高滑动轴承动特性预报精度，提升轴系振动设计水平具有重要的理论意义和实用价值。

综上所述，现有技术存在以下不足：由于油膜压力的获取多依赖于理论计算和间接测量，而滑动轴承在实际的工作中油膜本身流动、边界和压力分布的情况可能会有所不同，因此无法实时地获取油膜压力的精确值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滑动轴承动态油膜压力分布实时测量方法，能够在不破坏油膜本身流动、边界和压力分布的情况下，准确测量出油膜压力的分布情况，从而为后续的油膜力、油膜动态特性、非线性的相关研究提供准确的实验数据。

为了解决上述问题，本发明提供一种滑动轴承动态油膜压力分布实时测量方法，包括(一)制作至少一特制滑动轴承；该特制滑动轴承安装有一压电传感器阵列，该压电传感器阵列均匀分布于轴承内，用于将该滑动轴承所受到的油膜压力转换成电信号并输出该电信号；（二）将至少一该特制滑动轴承安装于一滑动轴承测量平台上；（三）将一信号调理采集电路通过该压电传感器阵列连接该特制滑动轴承，用于将该压电传感器阵列输出的含有噪声的微弱电信号进行处理并转换成可以识别的有效信号，根据该有效信号得到油膜压力的分布情况。

其中，该滑动轴承测量平台包括一电动机，用于提供测量设备所需动力；一主轴；一联轴器，用于将电动机的动力传递给主轴；一键相轮，用于监测主轴的相位和转速；至少两个轴承座，用于放置该特制滑动轴承，该轴承座上设置有一进油孔和一出油孔；一转子，用于降低主轴的临界转速，同时通过改变转子的重心可以对该特制滑动轴承进行不平衡力的方法验证；一基座；以及至少一供油设备，该供油设备包括输油泵，用于持续提供油压，降低油温，帮助形成油膜，并防止主轴在高速旋转中与传感器进行干摩擦导致传感器的使用寿命减短；该电动机和该轴承座固定安装于该基座上，该电动机和该主轴通过该联轴器连接，该转子和该键相轮安装于该主轴上，该主轴横穿于该两个轴承座内，该供油设备通过输油泵分别连接于该轴承座的进油孔和出油孔。

该特制滑动轴承包括内圈和外圈，该外圈由上半瓦和下半瓦组成，下半瓦上安装有一压电传感器阵列，其中，该上半瓦和该下半瓦之间通过半瓦螺栓连接孔连接。

较佳地，该下半瓦设置有一个凹槽，该压电传感器阵列安装于该凹槽，在该压电传感器阵列表面涂有一层耐磨胶，并在耐磨胶固化后将该下半瓦整体切削成与该上半瓦相同的直径。

较佳地，该压电传感器阵列包括至少一压电传感器单元，该压电传感器单元主要由上极面，硅胶面和下极面组成，该硅胶面内安装有具有压电性的材料，该上极面和下极面均为绝缘薄膜，该绝缘薄膜上有光刻铜制方形面，该硅胶面镂刻有与该铜制方形面相同个数和尺寸大小的矩形孔，该具有压电性的材料放置于该矩形孔内，该具有压电性的材料与该硅胶面的厚度相同，该具有压电性的材料与该矩形孔的个数和尺寸大小相同，其中，该硅胶面放置于该上极面和该下极面之间，通过导电银浆分别连接该上极面和该下极面，该具有压电性的材料通过导电银浆分别连接该上极面、该硅胶面和该下极面。

较佳地，若该压电传感器阵列包括两个或两个以上压电传感器单元，该上极面的铜制方形面之间通过在该上极面的绝缘薄膜上光刻铜制栅线连接，该下极面的铜制方形面之间通过在该下极面的绝缘薄膜上光刻铜制栅线连接，该上极面和该下极面分别作为传感器的两个传输电极，采用回路共用的方式进行信号的传输，该信号调理采集电路通过该光刻铜制栅线连接于该压电传感器阵列。

较佳地，在该压电传感器阵列信号输出一侧，该固化后的耐磨胶宽度大于该特制滑动轴承轴向宽度，用于实现信号调理采集电路的布置并防止润滑油流入导电线路导致线路短路。