本发明专利技术公开了一种对液体滑动轴承润滑液膜压力进行测量的方法，实现对不同转速下液体滑动径向和止推轴承整周润滑液膜压力进行实时测量。根据轴径的不同采用不同的方法将压力传感器安装在转轴上，传感器与安装在轴内部或尾端的无线发射装置相连，无线发射装置在与轴同时旋转的过程中将轴承液膜压力信号传送至轴承转子系统外部，由外部的无线接收装置接收压力信号，对轴承的润滑膜压力分布特征和润滑状态进行实时监测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业设备运行状态监测与故障诊断领域，涉及包括油或水等液体润滑 滑动轴承运行状态监测，润滑膜压力测试方法和测试数据的无线传输技术。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，各种机械设备朝着高速化、自动化、和复杂程度更高的 方向发展，为人类生活的便捷和社会生产的工业化提供了基础。但同时，机械设备运行中发 生的故障或失效不仅会造成经济损失，而且可能导致灾难性的人员伤亡事故和恶劣的社会 影响，因此，机械设备运行状态监测技术的发展同机械设备本身的发展一样同样受到越来 越多的重视。旋转机械在电力能源、交通、石油化工、核电、军工生产及空间技术中占有极其重 要的地位，作为旋转机械的核心部件，液体滑动轴承越来越多的应用于生产领域中，特别是 一些大型旋转系统中。表征液体滑动轴承润滑性能优劣的主要参数有液膜压力分布、液膜 厚度分布、液膜温度分布等，这些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，对这些参数实施监测，可以评估轴承的运行状态，对设备的安全平稳运行具有重要意 义。对液体滑动轴承液膜压力的监测，可以获得轴承运行过程中的液膜力变化特征，对于研 究轴承系统的动态特性及其故障的定量化检测诊断有着重要的意义。同时，滑动轴承的润滑膜压力分布是滑动轴承的基本参数之一。通常在滑动轴承 的性能计算中，采用求解雷诺方程的方法来获得压力分布。但在计算中，由于必须进行物理 和数学上的近似，使得计算的压力分布，以及由压力分布决定的其它重要参数，如润滑液流 量，液膜刚度，液膜阻尼等，仍旧不能完全反映实际情况。在润滑理论的研究中，液膜边界条 件的研究是一个普遍关注的问题，通常在计算中，假定液膜起始边是一直线边界，而液膜破 裂边则采用雷诺边界条件来确定。这样规定的边界条件与若干实际情况并不完全一致。另 外，当轴径中心作大幅度振动时，液膜存在区域的情况还不能准确加以描述。因此，虽然可 以通过计算求得压力分布，但是，为了确定各种假设条件的影响，为了在新的运转工况和轴 承结构下研究压力分布，以及通过实验解决润滑理论其它方面存在的问题，包括压力边界 条件的问题，都需要研究并提出压力分布的测量方法。图1给出了液体滑动轴承润滑膜示意图，可以看出由于润滑膜空间的封闭型、轴 承结构、以及液膜形成机理等因素的制约，使得滑动轴承旋转中的全周润滑膜压力的测量 和监测比较困难，也是本专利解决的主要问题。轴在滑动轴承中回转，其所形成的动压力在轴承中的分布，并不是均勻的。为了了 解轴承中液膜压力的大小分布情况，国内外普遍采用的有两种方法，一种是在轴承壳体上 不同的位置处打孔，把压力油引出到压力表进行测量，或者在这些位置上装入压力传感器 来测量。用压力表或用压力传感器从轴承的壳体上测量润滑膜压力比较简单方便，但存在 很大的不足，因为轴承外壳上的测点不可能很多很密，因此该方法只能测得有限点处的油 膜压力，而无法测得轴承整周中液膜压力的连续分布情况；其次，若测点分布过多，则其本身破坏轴承工作面的润滑状态，从而造成测量误差过大，对于机理性试验来说也不够理想。另一种方法是在轴上打孔，将压力传感器安装到回转轴中去进行测量的，这样轴 在旋转中压力传感器可测得所在截面上的压力分布，液膜压力则由装在主轴中的压力传感 器并通过电刷式集流环或水银集流环将讯号引出来进行测量，而这种方法由于集流环本身 接触所产生的干扰信号对于传感器压力信号的干扰过大，信号精度损失大，并且在轴承高 速旋转中集流环自身的动平衡问题和可靠性问题，以及集流环产品本身的型号限制和较高 的成本都限制了该方法的应用，是此方法的不足之处。
技术实现思路
本专利技术提供一种对液体滑动轴承润滑液膜压力进行测量的方法，实现对不同转速 下液体滑动径向和止推轴承整周润滑液膜压力进行实时测量。根据轴径的不同采用不同 的方法将压力传感器安装在转轴上，传感器与安装在轴内部或尾端的无线发射装置相连， 无线发射装置在与轴同时旋转的过程中将轴承液膜压力信号传送至轴承转子系统外部，由 外部的无线接收装置接收压力信号，对轴承的润滑膜压力分布特征和润滑状态进行实时监 测。(1)专利技术的总体方法通过在轴颈中安放传感器，然后通过无线发射装置采集、预处理并传递信号的方 法，既可以有效的获得精确的水膜压力分布信息，也可以通过无线传感网络进行信号的获 取，避免信号采集过程中的干扰和信号精度损失。在不破坏轴瓦和对水膜形成影响不大的 情况下，用较少的传感器获得轴承整周上较完整的水膜压力数据。数据的无线发射和接收 改变了传统集流环数据传送方式已带来干扰和传送速度低的不足，为获得全面和高质量的 数据分析结果提供了保障。图2为专利技术的总体方法图。轴颈中安放压力传感器对不同条件下的轴承转子系统进行水膜压力的测量，可获 得不完全水膜润滑情况下的滑动轴承间水膜压力分布。无线发射装置完成对水膜压力数据 的采集、前期处理及传输，无线接收装置对处理后的数据进行接收，并将数据传送至上位机 软件中以完成数据的后期分析和处理工作。因此，采用无线监测的方法，将传感器，调理电路，数据采集和处理模块，发射模块 及供电模块做成小部件加以集成并封装，将无线发射装置装在回转轴上与轴同时转动，然 后将采集到的传感器输出信号经过前期处理后，直接通过无线发射模块传送出来，避免了 采用集流环传输数据带来的干扰和信号精度损失大，以及采集速度的限制。(2)传感器安装方法通常用于旋转设备滑动轴承润滑膜压力测试的压力传感器有压电式、应变式、电 容式等，考虑到传感器自身的尺寸，因此对于不同的轴径尺寸，需要采应不同的安装方法将 压力传感器安装在轴颈内部。1)径向滑动轴承的宽径比通常在0. 5 1. 5范围内，在轴承宽径比较小，且旋转 轴轴径较大的情况下，在主轴中心做直径不小于IOcm左右的中心孔，在旋转轴的径向位置 对应所要进行轴承压力测量的截面位置上，做配合传感器的安装孔。然后可将传感器通过 中心孔安装在转轴的外壁上，传感器信号与固定在转轴尾端的无线发射装置相连，在旋转过程中压力信号通过无线发射模块发送给外部的无线接收装置。图3为此方法的安装示意 图。在实际润滑膜测量过程中，可根据转轴的转速范围和对旋转每周液膜压力测量点 数的需要在无线发射装置中设置传感器的采样点数和采样频率。2)在滑动轴承宽径比比较大，且旋转轴轴径较小的情况下，无法在转轴中心做 IOcm左右的中心孔，无法直接用手或工具在轴的内部安装传感器，在这种情况下，可采用如 图4所示的安装方法。在图4中，由于滑动轴承宽径比较大，通常需要对轴承的2个及2个以上的截面 上进行润滑膜压力测试，在对应于压力测试的截面上，在轴承的径向方向做通孔，同时在轴 中心位置做直径为2cm左右的中心孔，对中心孔一侧方向的径向通孔做配合传感器的安装 孔，将传感器在轴的外部安装在轴的径向安装孔中。而对中心孔另一侧的通孔做配重块安 装孔，配重块是为了解决由于在轴上安装了传感器而在轴高速旋转时产生的不平衡问题， 同时，与传感器安装孔同轴的配重块安装孔可用于传感器安装过程中的各种工具的使用， 方便传感器的安装操作。安装完传感器后，配重块安装固定后，配重块表面可采用磨削、打 磨或其他方法保持与转轴外表面结合紧密并在同一曲面上，以减少安装孔对润滑液膜的形 成和特性造成影响。3)对于轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液体滑动轴承全周润滑膜压力无线监测方法，其特征在于，包括下述步骤：（１）根据滑动轴承和旋转轴尺寸型号，选择压力传感器及其在轴上的测试安装方式，并在转轴上设置测试安装孔；（２）根据润滑膜压力采集的具体要求，设置无线发射装置的采样通道数、采样频率和采样点数；设置无线发射与接收装置的低功耗模式，检查无线发射与接收装置的电源供电，并在静止状态中检查无线装置的发射与接收状态是否正常；（３）在测试安装孔上安装压力传感器，在转轴的尾端连接并固定无线发射装置，连接压力传感器与无线发射装置，同时设置无线接收装置以及后续的液膜压力分析处理软件；（４）安装调试完成以上步骤后，打开无线发射与接收装置开关，采集滑动轴承润滑膜压力分布数据，同时监测压力曲线分布情况并做后期数据处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆丰，耿涛，王楠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87
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