[发明专利]基于氙气诱导荧光技术测量轴承水膜厚度的方法

说明书

本发明公开了一种基于氙气诱导荧光技术测量轴承水膜厚度的方法，该方法先进行膜厚校准试验绘制以荧光强度为横坐标，以水膜厚度为纵坐标的标准曲线，得到荧光强度与水膜厚度的映射关系，再采用测试装置驱动玻璃轴旋转模拟水润滑推力轴承，使得橡胶块与玻璃轴之间产生的水膜并采集它的荧光强度，通过将该荧光强度值代入膜厚校准实验中所得的荧光强度与水膜厚度的映射关系，从而计算出该荧光强度值对应的水膜厚度。本发明根据荧光强度计算水膜厚度的方法简单高效，而且测试结果准确度高。

技术领域

本发明涉及测量轴承水膜厚度的技术领域，具体涉及一种基于氙气诱导荧光技术测量轴承水膜厚度的方法。

背景技术

液压润滑滑动推力轴承在航空航天、船舶、民用汽轮机械等领域具有重要的应用价值。根据使用的润滑剂，HLSTBs可分为以下几种:包括油润滑、水润滑、气体润滑等等。在船用推进领域，尤其是对小说推进器等无轴的边缘驱动推进器(RDTs)完全淹没在水中，水润滑水动力推力轴承(WLHTBs)是最适合携带环保的轴向力，因为他们的优势，结构简单，不需要密封装置在变形[1]和良好的兼容性。由于水的粘度低于油的粘度，WLHTBs很难对润滑膜进行维护。因此，研究WLHTBs的润滑状况对于优化结构、提高承载能力、延长使用寿命具有重要意义。

在研究水润滑轴承水膜厚度的过程中，往往需要一个反射图层，这种涂层十分昂贵，尤其是在粗糙的表面上。荧光技术在内燃机活塞环/缸壁接口处、径向密封唇与转轴接触处的膜厚测量中已经有了几种应用，Sugimura等使用LIF测量硬球对圆盘接触的薄润滑膜。这些早期的研究受到图像设备差和光学干扰的限制，所有被照明的硬/金属触点都固有，实验薄膜厚度结果很少。Hidrovo等采用双染料技术来消除光学干扰效应，减少图像系统和照明光源产生的背景噪声，提出了高质量的图像，但是系统的下限和上限没有得到证明，也没有将该技术用于实际的摩擦学接触。

此外，对于聚合物垫面材料的水润滑水动力推力轴承(WLHTBs)，垫面相对“软”，与通常采用现有技术研究的表面相比具有较高的粗糙度。它们也很难打磨，提高了测量水膜厚度的难度。因此，研究一种简单高效的测量轴承水膜厚度的方法具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种基于氙气诱导荧光技术测量轴承水膜厚度的方法，该方法根据荧光强度计算水膜厚度的方法简单高效，而且测试结果准确度高。

为实现上述目的，本发明所设计的一种基于氙气诱导荧光技术测量轴承水膜厚度的方法，包括如下步骤：

1)将玻璃块放置在垫片上，所述玻璃块的一侧边与垫片抵接，所述玻璃块的另一侧边通过设置在玻璃块与垫片之间的塞尺垫起悬置，所述玻璃块的底端面、垫片的顶端面、以及塞尺的侧面之间围合形成楔形空腔；

2)将荧光溶液注入楔形空腔中形成水膜，在玻璃块的上方设置氙灯和高速相机，打开氙灯由上至下照射玻璃块，同时启动高速相机采集荧光图像数据，并将荧光图像数据传递至电脑进行数据分析处理得到不同水膜厚度下的荧光强度，以荧光强度为横坐标，以水膜厚度为纵坐标绘制标准曲线，得到荧光强度与水膜厚度的映射关系；

3)将橡胶块和玻璃轴安装在测试装置上，向橡胶块与玻璃轴之间的空隙内注入荧光溶液，调节测试装置对橡胶块施加垂直向下的压力，同时驱动玻璃轴旋转直至橡胶块与玻璃轴之间产生水膜；

4)在橡胶块和玻璃轴的正对面设置氙灯和高速相机，打开氙灯照射产生的水膜，同时启动高速相机采集荧光图像数据，并将荧光图像数据传递至电脑进行数据分析处理得到对应的荧光强度值，通过将该荧光强度值代入步骤2)所得的荧光强度与水膜厚度的映射关系，计算出该荧光强度值对应的水膜厚度。

进一步地，所述步骤1)中，垫片的厚度为20～40μm，所述楔形空腔的厚度从一侧为0μm朝向塞尺的另一侧逐渐增加至20～40μm。

进一步地，所述步骤2)中，所述玻璃块的上方两侧还设置有用于供操作人员手持对其施加压力的支撑杆。