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专利号: 2024116335757
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量装置,其特征在于,包括底盘(25),所述底盘(25)上表面固定有测量器(56),底盘(25)上所述测量器(56)两侧各固定有支撑架(1),两个所述支撑架(1)顶部之间固定有驱动装置(46),两个支撑架(1)相对的一侧各固定有移动装置(35),两个所述移动装置(35)之间固定有加载装置(42),其中一个支撑架(1)上设置有滚珠丝杠(7)且所述滚珠丝杠(7)一端与驱动装置(46)铰接,滚珠丝杠(7)上设置有丝杠螺母(8),所述丝杠螺母(8)与对应的移动装置(35)固接;还包括固定轴(14),所述固定轴(14)一端与驱动装置(46)铰接且固定轴(14)贯穿所述加载装置(42),固定轴(14)另一端套设有与加载装置(42)固接的推力装置(34)。

2.根据权利要求1所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量装置,其特征在于,所述底盘(25)上位于两个支撑架(1)之间的位置开设有第一凹槽(36),所述第一凹槽(36)槽深1mm-3mm,第一凹槽(36)槽底开设有定位销孔(32);所述测量器(56)包括底座(24),所述底座(24)与第一凹槽(36)形状、尺寸相适配,底座(24)底部固定在第一凹槽(36)中且底座(24)其余部分位于第一凹槽(36)外部,底座(24)的上表面开设有若干第二凹槽(55),所述第二凹槽(55)底部固定有第一垫片(28),测量器(56)还包括壳体(17),所述壳体(17)底部固定有若干压电传感器(23)且所述压电传感器(23)数量与第二凹槽(55)数量相同,压电传感器(23)上套设有与第二凹槽(55)形状、尺寸相适配的第一套筒(27),压电传感器(23)一一对应固定在第二凹槽(55)中且所述第一套筒(27)底部和压电传感器(23)底部均固定在第一垫片(28)上,壳体(17)一侧开设有进油口(37),壳体(17)另一侧开设有出油口(38),壳体(17)表面开设有第三凹槽(53),所述第三凹槽(53)底部开设有若干第四凹槽(54),所述第四凹槽(54)中设置有加热环(18)。

3.根据权利要求2所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量装置,其特征在于,所述驱动装置(46)包括顶板(29),所述顶板(29)的底面固定在两个支撑架(1)顶部之间,顶板(29)的顶面上固定有安装板(2)且所述安装板(2)位于滚珠丝杠(7)正上方,安装板(2)上固定有步进电机(3),所述步进电机(3)上设置有上移按钮(39)、停止按钮(40)、下移按钮(41),设置有滚珠丝杠(7)的支撑架(1)上滚珠丝杠(7)所在侧固定有轴承座(9)且滚珠丝杠(7)一端与所述轴承座(9)铰接,滚珠丝杠(7)另一端贯穿顶板(29)和安装板(2)后铰接在步进电机(3)上,所述上移按钮(39)、所述停止按钮(40)、所述下移按钮(41)分别与滚珠丝杠(7)电连接;顶板(29)的顶面上位于固定轴(14)正上方的位置固定有伺服电机(4),所述伺服电机(4)底部铰接有花键轴(43)的一端,所述花键轴(43)另一端贯穿顶板(29),固定轴(14)一端开设有花键槽(44)且花键轴(43)固定在所述花键槽(44)中,花键槽(44)槽深30mm-40mm。

4.根据权利要求3所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量装置,其特征在于,所述支撑架(1)与底盘(25)之间固定有若干垫板(21),其中一个支撑架(1)的一侧沿与底盘(25)垂直的方向设置有光栅尺(10),支撑架(1)上安装有移动装置(35)、光栅尺(10)、轴承座(9)、滚珠丝杠(7)以外的位置开设有若干第一通孔(45)。

5.根据权利要求3或4所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量装置,其特征在于,所述移动装置(35)包括两个导轨(5),滚珠丝杠(7)两侧的支撑架(1)上各固定有一个所述导轨(5)且导轨(5)与滚珠丝杠(7)平行,导轨(5)上套设有滑块(6),两个所述滑块(6)共同固定有移动板(11)的一面,丝杠螺母(8)与对应的移动板(11)固接,加载装置(42)固定在两个移动板(11)之间。

6.根据权利要求5所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量装置,其特征在于,所述加载装置(42)包括支撑板(15),所述支撑板(15)固定在两个移动板(11)之间且支撑板(15)与顶板(29)平行,支撑板(15)靠近顶板(29)的面上开设有第五凹槽(33),所述第五凹槽(33)槽深1mm-3mm,固定轴(14)从第五凹槽(33)处贯穿支撑板(15),第五凹槽(33)内环绕固定轴(14)套设有双向推力球轴承(12),所述双向推力球轴承(12)包括依次固定在一起的第一座圈(47)、第一钢球组件(48)、轴圈(49)、第二座圈(50)、第二钢球组件(51),所述第一座圈(47)底部固定在第五凹槽(33)中,第一座圈(47)其余部分、所述第一钢球组件(48)、所述轴圈(49)、所述第二座圈(50)、所述第二钢球组件(51)均位于第五凹槽(33)外部,双向推力球轴承(12)外侧套设有轴套(13)且所述轴套(13)底部固定在支撑板(15)上,所述固定轴(14)为两级阶梯轴结构,固定轴(14)开设有花键槽(44)的一端位于外侧阶梯轴上,轴圈(49)卡接在固定轴(14)的内侧阶梯轴上,第二座圈(50)的内径、第二钢球组件(51)的内径均与固定轴(14)的外侧阶梯轴的直径相适配,固定轴(14)的内侧阶梯轴上套设有第二套筒(16)且所述第二套筒(16)一端固定在轴圈(49)上,第一座圈(47)和第一钢球组件(48)均卡接在第二套筒(16)上,推力装置(34)套设在固定轴(14)内侧阶梯轴的一端且推力装置(34)与第二套筒(16)另一端固接。

7.根据权利要求6所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量装置,其特征在于,所述推力装置(34)包括推力盘(19),所述推力盘(19)形状与第三凹槽(53)相适配且推力盘(19)尺寸不大于第三凹槽(53),推力盘(19)一面开设有第六凹槽(52),推力盘(19)上从所述第六凹槽(52)槽底处开设有与第六凹槽(52)槽底垂直的第二通孔(57)且所述第二通孔(57)直径与固定轴(14)内侧阶梯轴直径相适配,第六凹槽(52)槽底上通过若干螺钉(30)固定有第二垫片(22)且所述第二垫片(22)覆盖住第二通孔(57),固定轴(14)内侧阶梯轴一端从第二通孔(57)伸入推力盘(19)中,轴圈(49)顶部到轴套(13)顶部的距离不大于第二垫片(22)顶面到推力盘(19)顶部的距离。

8.滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量方法,其特征在于,使用权利要求7所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量装置,包括以下步骤:

步骤1:启动步进电机(3)使丝杠螺母(8)上移,进而依次带动移动装置(35)、加载装置(42)、推力装置(34)上移,在第三凹槽(53)槽底等距放置若干滑动轴瓦(26),在每个所述滑动轴瓦(26)表面贴设若干导波片(20),覆盖滑动轴瓦(26)表面及所有所述导波片(20)涂覆巴氏合金涂层(31);

步骤2:将加热环(18)接通电源并对第三凹槽(53)加热,启动步进电机(3)使推力装置(34)下移,同时启动伺服电机(4)使固定轴(14)带动推力盘(19)旋转,调节推力装置(34)下移的位置,通过压电传感器(23)采集油膜压力和油膜厚度的导波信号。

9.根据权利要求8所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量方法,其特征在于,所述步骤1中通过所述上移按钮(39)使丝杠螺母(8)上移,从而带动一个移动板(11)上移,移动板(11)将力传递给支撑板(15)继而带动另一个移动板(11)上移,力依次传递给轴套(13)、双向推力球轴承(12),继而带动第二套筒(16)和推力盘(19)上移;导波片(20)的厚度为1mm-3mm。

10.根据权利要求8所述的滑动轴瓦表面油膜压力和厚度测量方法,其特征在于,所述步骤2具体按照如下步骤进行:

步骤2.1,将加热环(18)接通电源并将第三凹槽(53)内温度控制在室温到80℃;

步骤2.2,通过下移按钮(41)使丝杠螺母(8)下移,从而带动一个移动板(11)下移,移动板(11)将力传递给支撑板(15)继而带动另一个移动板(11)下移,力依次传递给轴套(13)、双向推力球轴承(12),继而带动第二套筒(16)和推力盘(19)下移,同时启动伺服电机(4)使固定轴(14)带动推力盘(19)旋转;

步骤2.3,通过压电传感器(23)采集油膜压力和油膜厚度的导波信号,每次采集完调节推力装置(34)下移的位置使压电传感器(23)采集的油膜压力保持在1MPa-20MPa、采集的油膜厚度保持在10μm-200μm,每次调节推力装置(34)使压电传感器(23)采集的油膜压力改变1 MPa -2MPa、采集的油膜厚度改变10μm-20μm,利用深度学习中的卷积神经网络对导波信号进行解耦,得到滑动轴瓦(26)表面压力分布与导波信号波形变化的关系以及滑动轴瓦(26)表面油膜厚度与导波信号波形变化的关系,获取滑动轴瓦(26)表面任意点的压力分布和油膜厚度,完成测量。