[发明专利]球形液体动压轴承浮起测量方法

说明书

技术领域

本发明属于一种运行状态的测量方法，具体涉及球形液体动压轴承浮起测量方法。

背景技术

液体动压轴承是靠液体润滑剂动压力形成的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷的滑动轴承。液体润滑剂是被两摩擦面的相对运动带入两摩擦面之间的。机械加工后，两摩擦表面微观是凹凸不平的。在正常运行的液体动压轴承中，最小油膜厚度处的两表面微观凸峰也是不接触的，因而两表面没有磨损。这时的摩擦完全属于油的内摩擦，摩擦系数可小至0.001。油的粘度越低，摩擦系数越小，但最小油膜厚度也越薄。因此，油的最低粘度受到最小油膜厚度的限制，当最小油膜厚度处两表面的微观凸峰接触时，油膜破裂，摩擦和磨损都增大。

综上所述，保证液体动压轴承的油膜正常是保证高速旋转机械正常运行的关键之一。这种运行状态称之为球形液体动压轴承浮起。但对于高速旋转机械而言，其动压轴承的浮起状态是不可见的，动压轴承的浮起时，球轴承和轴承窝形成一个电容，但由于球轴承的高速运行，这个电容无法直接测量。因此，如何判断轴承是否浮起是必须面对的实际问题。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供球形液体动压轴承浮起测量方法。

本发明的技术方案是：球形液体动压轴承浮起测量方法，其球形液体动压轴承包括球轴承和轴承窝，球轴承与转子形成一体，转子外设置有外壳，在转子与外壳之间设置有测浮环，其测量方法包括以下步骤：

(ⅰ)根据转子、外壳之间的间隙设计测浮环

根据转子的外径R_z、外壳的内径R_k设计测浮环，测浮环的高为L、内径为R_h、外径为R_h’；轴承窝和测浮环上分别设计测点，并连接引出线，

(ⅱ)根据转子、测浮环、外壳估算动压轴承未浮起时电容C、动压轴承浮起时电容C’，以及变化ΔC

应用平行板电容器公式近似估算球形液体动压轴承浮起时的电容C₁，由于球形液体动压轴承的球轴承和轴承窝不是规则的球形，浮起间隙也未知，只关心两极板面积和极间距离，估算出大致量级

式中：ε₀为真空绝对介电常数；ε_r动压轴承润滑油相对介电常数；S

为球轴承和轴承窝相对面积；d为球轴承和轴承窝之间距离；

应用圆柱形电容器公式，估算转子与测浮环形成的电容C₂

应用圆柱形电容器公式，估算测浮环与外壳形成的电容C₃

未浮起时总电容C相当于C₂、C₃与杂散电容C₄的并联

C＝C₂+C₃+C₄

浮起时总电容C’相当于相当于C1、C2串联之后与C3和杂散电容C4的并联

计算总电容变化量

ΔC＝C-C′

(ⅲ)根据电容C₁、C₂、C₃、C₄、C、C’的大小选择适合量程的电容测量设备

(ⅳ)在高速旋转机械启动过程中，使用电容测量设备测量电容值，如果有从未浮起到浮起的电容突变ΔC，则动压轴承浮起正常。

步骤(ⅰ)中转子、测浮环、外壳、球轴承、轴承窝均为金属导电材质。

步骤(ⅰ)中测浮环、外壳之间绝缘。

步骤(ⅲ)中的电容测量设备为电桥。

本发明利用测浮环完成被测电容由不可测量到可测量的转化，从而实现球形动压轴承的运行状态的监测，能够准确的检测动压轴承的浮起状态，监测效果好。

附图说明

图1是本发明的测量结构的示意图；

图2是本发明中动压轴承未浮起时的电容等效电路图；

图3是本发明中动压轴承浮起时的电容等效电路图；

其中：

1转子 2测浮环

3外壳 4球轴承

5轴承窝

C₁为当动压轴承浮起时球轴承与轴承窝之间形成的电容

C₂为转子与测浮环之间形成的电容

C₃为测浮环与外壳之间形成的电容

C₄为杂散电容

具体实施方式