[发明专利]基于光干涉的新型弹流润滑膜厚测量方法

摘要

本发明公开了基于光干涉的新型弹流润滑膜厚测量方法，该测量方法基于光学弹性流体动力润滑试验台，所述光学弹性流体动力润滑试验台上设置有CCD相机，该CCD相机和装有视频监控采集卡的计算机相连接。本方面和其他光干涉测膜厚方法相比，这个方法可以更容易更加准确得确定弹流润滑接触区中心部位的干涉级数，从而可以直接按照干涉原理，来计算膜厚，从而大大减少了计算量，此方法可以得到整个接触区的绝对膜厚值，而其他光干涉方法得到的是相对膜厚；而且此法还可以方便地得到不同滑动速度、不同加载载荷下的整个接触区的绝对膜厚分布。

主权项

1.一种基于光干涉的新型弹流润滑膜厚测量方法，该测量方法基于光学弹性流体动力润滑试验台，其特征在于，所述光学弹性流体动力润滑试验台上设置有CCD相机(1)，该CCD相机(1)和装有视频监控采集卡的计算机(8)相连接，包括步骤：S1、测量并记录玻璃圆盘滑动速度为0m/s时钢球(6)和玻璃圆盘间润滑膜的光干涉图像以及相对光强分布，由于滑动速度为0m/s，钢球(6)和玻璃圆盘接触区中心的膜厚接近为0；利用点接触变形方程式v(x,y)=2πE∫∫Ωp(s,t)(x-s)2+(y-t)2dsdt,]]>其中，E为综合弹性模量，p(x，y)为点(x，y)处的压力值，一般按照计算，其中a和b为接触椭圆的尺寸，按下列公式计算：a=ka[3W2E(A+B)]1/3]]>b=kb[3W2E(A+B)]1/3]]>式中k_a和k_b为椭圆半轴系数，可以通过查表获得，当为钢球(6)和玻璃圆盘接触时，k_a和k_b的值均为1；计算得出接触区的弹性变形形状，即可通过计算得出接触区各个具体点对应的润滑膜膜厚分布情况，把计算得到的滑动速度为0m/s时的膜厚分布情况与测量得到的光干涉图像的相对光强分布对比，得出各个具体点的膜厚值和相对光强值，以此绘制出膜厚和相对光强的关系图；随着膜厚从0逐渐增大，干涉条纹明暗相间，相对光强忽大忽小，并将随着膜厚的增加按照余弦函数分布，根据余弦函数的周期性可以确定出不同膜厚对应的光干涉级数，即膜厚为0时为第0级亮纹，随着膜厚渐渐增加，相对光强降到最小，出现第1级暗纹；然后相对光强逐渐增大到最大出现第1级亮纹，依次类推；S2、测量记录滑动速度大于0m/s时的钢球(6)和玻璃圆盘(7)接触区润滑膜引起的光的干涉图像，测量得出当前速度下接触中心区的相对光强，同时利用Dowson膜厚计算公式计算得到接触中心区的膜厚；然后和得到的静接触时即速度为0m/s时的膜厚-相对光强图像对比就可得出此速度下的中心干涉区的具体干涉级数，从而可以确定整个干涉图像中所有干涉环的具体级数，然后就可利用干涉原理计算得到具体的膜厚分布；利用相同的方法可以连续测量记录不同滑动速度的钢球(6)和玻璃圆盘(7)接触区润滑膜引起的光的干涉图像，从而得到不同滑动速度下的中心接触区干涉级数和膜厚分布；S3、测量记录特定载荷下的钢球(6)和玻璃圆盘(7)接触区润滑膜引起的光的干涉图像，测量得出此载荷下的接触中心区的相对光强，同时利用Dowson膜厚计算公式计算得到接触中心区的膜厚，然后和得到的静接触时的膜厚-相对光强图像对比就可得出此载荷下的中心干涉区的具体干涉级数，从而可以确定整个干涉图像中所有干涉环的具体级数，然后就可利用干涉原理计算得到具体的膜厚分布。