一种推力轴承油膜厚度的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种推力轴承油膜厚度的测量方法，具有如下步骤：传感器的设置与安装；得到在试验机模拟机组的静载条件下从零点逐级加载至额定载荷每级进、出油端的压缩量；得到静载标定进、出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量；得到进油温度、油膜温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线；得到动载标定(摩擦标定)与静载标定(试验机辅助标定)每级自动补偿的进、出油端的油膜厚度测量结果差异函数关系曲线；得到推力轴承的进、出油端油膜真实厚度。本发明专利技术采用动载标定与静载标定的方法解决了在水电站现场标定难的问题。

A Method for Measuring Oil Film Thickness of Thrust Bearing

The invention discloses a method for measuring the oil film thickness of thrust bearing, which has the following steps: setting and installing sensors; obtaining the compression amount from zero point to rated load step by step at each stage of inlet and outlet under static load condition of test machine simulator; obtaining static load calibrated dynamic load compression amount of fan-shaped metal-plastic tile at inlet and outlet; and obtaining oil inlet temperature, oil film temperature and fan. Functional relationship curves between thickness increment of metal-plastic bush, difference function curves between dynamic load calibration (friction calibration) and static load calibration (auxiliary calibration of testing machine) for oil film thickness measurement results of inlet and outlet oil ends with self-compensation, and true oil film thickness of thrust bearing inlet and outlet oil ends are obtained. The method of dynamic load calibration and static load calibration solves the problem of difficult field calibration in hydropower station.

【技术实现步骤摘要】
一种推力轴承油膜厚度的测量方法
本专利技术涉及一种推力轴承油膜厚度的测量方法，具体涉及一种弹性金属塑料推力轴承油膜厚度的测量方法。
技术介绍
在推力轴承运行过程中，镜板与瓦面间的液体动压油膜除了有减轻摩擦，消除磨损等作用外，还起着承受载荷的作用。它的动态特性直接影响着整个机械系统能否正常运行及运行的品质。而油膜厚度是保证轴承可靠，稳定工作的最主要参数。为了保证轴承处于液体动力润滑状态，必须满足油膜厚度大于轴承两表面凸凹不平度的和，否则，将出现接触摩擦，甚至会损坏部件。只要有最小油膜的存在，推力轴承就能正常工作。因此，测量推力轴承油膜厚度，是对推力轴承运行状态进行诊断的关键技术，也是推力轴承在线监测最困难的参数。目前，国内外测量推力轴承油膜厚度的方法亦多种多样，主要有电阻法、电容法、光干涉法、电涡流法、光纤位移传感器法等。电阻法很难区分油膜膜厚变化，且油膜所处的压力温度条件以及所含水分，杂质等都能引起电阻值较大变化；电容法实际应用中的主要问题是所测量的油膜厚度是平均值，而不是任何部位的真实值，且当油膜厚度小于0.005mm时会发生电击穿现象；光干涉法是众多油膜厚度测量方法中比较精确的一种，但是还处在试验性基础研究阶段，反射棱镜的安装、减震，油膜温度和压力变化引起的散射问题都需要一步一步解决；上述方法测量推力轴承油膜厚度均存在不足。电涡流法也是推力轴承油膜厚度测量方法之一。它的基本原理是把接通高频正弦交变电流的扁平线圈置于金属导体附近时产生交变磁场。由于交变磁场的反作用，使产生磁场的通电线圈的有效阻抗发生变化。设金属导体材质均匀和各向同性，当金属导体电导率、磁导率、尺寸因子、线圈激励电流、角频率等参数不变时，线圈的特征阻抗就成为传感器探头与金属导体表面距离的单值函数。在一定范围内呈线性关系。利用该特征，通过电子线路将线圈阻抗的变化转化为电压的变化，即可实现传感器探头与被测导体相对位移量的测量。利用这一特征可实现油膜厚度的非接触测量。准确测量被测金属物体与传感器探头端面之间的静态或动态位移，结构简单、测量精度高、灵敏度高、动态响应好，是推力轴承油膜厚度测量应用较为广泛的一种方法。对于采用电涡流法测量弹性金属塑料推力轴承油膜厚度，国内外制造厂家，科研机构一直在不断探索，但其准确性都有问题，大多数问题集中在所测量油膜厚度出现负值和零点标定困难等问题。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种推力轴承油膜厚度的测量方法，在现有电涡流测量方法的基础上进一步优化传感器设计和程序运算处理，建立一种实时、可靠、稳定的推力轴承油膜厚度的测量方法。本专利技术充分分析了弹性金属塑料推力轴承及传感器本身在运行时的“弹性变形”和“测量负值”等多种因素。通过静载标定和动载标定相结合，采用动压、静压测量瓦面压缩变形量的方法，输入热变形量函数，编写计算公式，分别测量出推力轴承的进油端和岀油端的油膜厚度。油膜厚度数值稳定，波动范围±0.002mm，可实现推力轴承准确的油膜厚度测量。为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种推力轴承油膜厚度的测量方法，具有如下步骤：S1、传感器的设置与安装：在两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端分别安装用以实时测量进油端油膜厚度变化的进油端电涡流位移传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的出油端分别安装用以实时测量出油端油膜厚度变化的出油端电涡流位移传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦上分别安装用以实时监测镜板与扇形金属塑料瓦的瓦面的接触情况的摩擦传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端安装用以实时监测进油端进油温度，计算推力轴承进油端复合层热膨胀量的进油温度传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦及所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦对称面上的两个扇形金属塑料瓦的出油端安装用以实时监测动压润滑油膜的温度，用来计算推力轴承进、岀油端复合层平均温度热膨胀量的油膜温度传感器；S2、静载标定与运行将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在试验机上，试验机停止的状态下，将作用在推力轴承上的单位压力调到0～0.3MPa，将所述进油端电涡流位移传感器和所述出油端电涡流位移传感器数据标零，完成静载标定；所述推力轴承从零点开始逐级加载至试验机模拟机组的载荷，记录每级所述进油端电涡流位移传感器显示数值和所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量，绘制静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线；启动试验机，模拟机组线速度和载荷，稳定运行1小时，记录步骤S1安装的各传感器的测量值，其中，出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值为出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量；在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点，每级运行10min，所述逐级降载和所述逐级加载的每级变化的单位压力一致：记录每级所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，以及根据进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量＝出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量×(静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量/静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量)，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量，绘制动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线；记录所述进油温度传感器测量值，计算确定进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；记录所述油膜温度传感器测量值，计算确定油膜温度与扇形金属塑料瓦出油端厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线、动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线、进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线、扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线、在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器显示数值和出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度，公式一：某级的进油端的油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下进油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量的绝对值-对应该级的扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；公式二：某级的出油端油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下出油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值的绝对值+对应该级的静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量-对应该级的扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；得到在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度及曲线；S3、动载标定与运行将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种推力轴承油膜厚度的测量方法，其特征在于具有如下步骤：S1、传感器的设置与安装：在两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端分别安装用以实时测量进油端油膜厚度变化的进油端电涡流位移传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的出油端分别安装用以实时测量出油端油膜厚度变化的出油端电涡流位移传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦上分别安装用以实时监测镜板与扇形金属塑料瓦的瓦面的接触情况的摩擦传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端安装用以实时监测进油端进油温度，计算推力轴承进油端复合层热膨胀量的进油温度传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦及所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦对称面上的两个扇形金属塑料瓦的出油端安装用以实时监测动压润滑油膜的温度，用来计算推力轴承进、岀油端复合层平均温度热膨胀量的油膜温度传感器；S2、静载标定与运行将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在试验机上，试验机停止的状态下，将作用在推力轴承上的单位压力调到0～0.3MPa，将所述进油端电涡流位移传感器和所述出油端电涡流位移传感器数据标零，完成静载标定；所述推力轴承从零点开始逐级加载至试验机模拟机组的载荷，记录每级所述进油端电涡流位移传感器显示数值和所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量，绘制静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线；启动试验机，模拟机组线速度和载荷，稳定运行1小时，记录步骤S1安装的各传感器的测量值，其中，出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值为出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量；在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点，每级运行10min，所述逐级降载和所述逐级加载的每级变化的单位压力一致：记录每级所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，以及根据进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量＝出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量×(静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量/静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量)，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量，绘制动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线；记录所述进油温度传感器测量值，计算确定进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；记录所述油膜温度传感器测量值，计算确定油膜温度与扇形金属塑料瓦出油端厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线、动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线、进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线、扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线、在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器显示数值和出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度，公式一：某级的进油端的油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下进油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量的绝对值‑对应该级的扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；公式二：某级的出油端油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下出油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值的绝对值+对应该级的静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量‑对应该级的扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；得到在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级的进油端的油膜厚度和出油端油膜厚度；S3、动载标定与运行将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在模拟机组上，启动模拟机组，按模拟机组线速度和自重载荷，稳定运行1小时，进行自由降速停机，当所述摩擦传感器产生摩擦信号时，将所述进油端电涡流位移传感器和所述出油端电涡流位移传感器数据标零，完成动载标定；根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩变形之间的函数关系曲线，动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线，进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系和扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线，启动模拟机组，按模拟机组的线速度和模拟机组载荷运行，在模拟机组的线速度不变条件下从模拟机组的载荷...

【技术特征摘要】
1.一种推力轴承油膜厚度的测量方法，其特征在于具有如下步骤：S1、传感器的设置与安装：在两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端分别安装用以实时测量进油端油膜厚度变化的进油端电涡流位移传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的出油端分别安装用以实时测量出油端油膜厚度变化的出油端电涡流位移传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦上分别安装用以实时监测镜板与扇形金属塑料瓦的瓦面的接触情况的摩擦传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦的进油端安装用以实时监测进油端进油温度，计算推力轴承进油端复合层热膨胀量的进油温度传感器；在所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦及所述两个相对设置的扇形金属塑料瓦对称面上的两个扇形金属塑料瓦的出油端安装用以实时监测动压润滑油膜的温度，用来计算推力轴承进、岀油端复合层平均温度热膨胀量的油膜温度传感器；S2、静载标定与运行将按步骤S1安装好传感器的推力轴承放置在试验机上，试验机停止的状态下，将作用在推力轴承上的单位压力调到0～0.3MPa，将所述进油端电涡流位移传感器和所述出油端电涡流位移传感器数据标零，完成静载标定；所述推力轴承从零点开始逐级加载至试验机模拟机组的载荷，记录每级所述进油端电涡流位移传感器显示数值和所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量，绘制静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线；启动试验机，模拟机组线速度和载荷，稳定运行1小时，记录步骤S1安装的各传感器的测量值，其中，出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值为出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量；在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点，每级运行10min，所述逐级降载和所述逐级加载的每级变化的单位压力一致：记录每级所述出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值，以及根据进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量＝出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量×(静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量/静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量)，得到静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量和静载标定出油端扇形金属塑料瓦动载压缩量，绘制动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线；记录所述进油温度传感器测量值，计算确定进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；记录所述油膜温度传感器测量值，计算确定油膜温度与扇形金属塑料瓦出油端厚度增量之间的函数关系曲线，得到扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；根据得到的静载荷与进油端和出油端的静载压缩量之间的函数关系曲线、动载荷与进油端和出油端的动载压缩变形之间的函数关系曲线、进油温度与扇形金属塑料瓦厚度增量之间的函数关系曲线、扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量函数关系曲线、在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点的条件下进油端电涡流位移传感器显示数值和出油端电涡流位移传感器显示数值的绝对值以及公式一和公式二，计算在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下每级进油端的油膜厚度和每级出油端油膜厚度，公式一：某级的进油端的油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下进油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦静载压缩量+对应该级的静载标定进油端扇形金属塑料瓦动载压缩量的绝对值-对应该级的扇形金属塑料瓦进油温度的热变形量；公式二：某级的出油端油膜厚度＝在试验机模拟机组的线速度不变条件下从试验机模拟机组的载荷开始逐级降载直至零点条件下出油端电涡流位移传感器对应该级的显示数值的绝对值+对应该级的静载标定出油端扇形金属塑料瓦静载压缩量-对应该级的扇形金属塑料瓦进油端、出油端平均温度的热变形量；得到在试验机模拟机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏柏林，陶鹏，刘志丹，杨亮，李云龙，李夏，黄旭，林茂，
申请(专利权)人：大连三环复合材料技术开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21