柴油机气缸油膜厚度超声波测量方法研究
发布时间：2020-10-13 05:54
柴油机气缸润滑油膜厚度反映了接触面间的润滑情况,可以对气缸内摩擦情况做出评价,对于发动机的运行有着重要的作用。目前测量气缸润滑油膜厚度的方法诸如电学方法的电容法和电磁法,光学方法的光纤传感器法和激光荧光测量法等等都有一定缺陷,温度、外界干扰和设备本身都会对结果造成影响。超声波测量法具有应用范围广、探测精度高、穿透能力强、非侵入性、对探测环境亲和性好、测量便捷、危险性小等优点,是未来气缸油膜厚度测量的主流方法。由于柴油机工作过程较为复杂,影响因素多,因此本文对超声波方法测量润滑油膜厚度进行基础研究。本文根据声学与流体力学等相关知识,根据超声波在介质中传导的性质及公式,对于不同油膜厚度的情况分别采用谐振模型和等效弹簧模型,据此对超声波的频率、反射系数和油膜厚度之间的关系以及相互影响的原理进行研究对比。在模型建立后,对其测量精度进行了分析计算,并分析了实验室可能产生的误差以及外界环境因素对油膜厚度测量的影响,从而能在接近柴油机工作情况下进行试验台的设计的同时尽量减少实验误差。在了解超声波换能器工作原理后,对于谐振模型和等效弹簧模型两种模型,对实验台结构进行创新,设计和制作了千分尺结构和楔形结构的超声波测量油膜厚度实验台,并利用MATLAB程序对信号数据进行处理。本文通过实验完成了对三层介质结构润滑油膜反射特性的分析,验证了超声波测量薄油膜厚度的合理性和准确性,对所设计实验台的可行性进行了验证。为柴油机缸上润滑油膜厚度的超声波测量奠定了基础,并为仿真预测设计提出了标定的可行性方案。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG115.285
【部分图文】：
图 1.1 电阻法测齿轮间油膜厚度原理图图 1.2 电阻法测活塞环与气缸间有膜厚度原理图与电阻法不同，电容法发展较为完善，在润滑油膜厚度测量中得到广泛应用，其准确性和可行性得到了研究人员的一致认可。电容法的基本原理是根据两摩擦表面之间的电容大小来计算润滑油膜厚度。在润滑油膜的性质参数如介电常数给
图 1.2 电阻法测活塞环与气缸间有膜厚度原理图不同，电容法发展较为完善，在润滑油膜厚度测量中得到行性得到了研究人员的一致认可。电容法的基本原理是容大小来计算润滑油膜厚度。在润滑油膜的性质参数如以根据介电常数、厚度、电容之间的关系公式对润滑Lewicki, W.开始尝试通过电容法对弹流润滑状态下油Crook，Archard, G.D.和 Dyson，A.等人先后对电容法进A.等人的改进后，电容法已经发展的较为完善，常常7]。1961 年 Crook 对线接触弹流油膜的形状进行了探容的存在，电容法无法得出一个很好的结果，几乎不能5 年，Dyson 等对线接触弹流润滑油膜的电容值进行度、电容之间的关系公式计算出了平均油膜厚度[9]。19
图 1.3 电容法测气缸油膜厚度原理图现在已经研制出更为精确的装置来使用电容法测量气缸润滑油膜厚度。图中所示的这些传感器由 0.25mm 直径的电线组成，形成一个电极，被注射器的保护层包裹。这些部件相互绝缘，由环氧树脂层固定在发动机上。整个设直径（包括绝缘）约 1.25mm，活塞环油膜处电容非常小，通常只有 1pF，只有 1μm。为了减少可能引入的误差，活塞环由三个导体接地，然后测量电该方法适用于测量厚度大约 10μm 的油膜，超过这个厚度，电容变化太小而准确的确定。当传感器的响应没有遵循平行板电容公式时必须校准，否则保与中央电极距离可能不够接近，无法测量。校准受滑块和表面光度仪的影响器安装在环内侧，膜厚度在整个冲程均可以被测量。但是它只能在确定环上个点对膜厚度进行评估，并且会增加环与活塞连接的难度。针对此问题将设行改进，在安装和维护更容易的缸套上安装三个传感器。这样的安排使得所活塞环都能被观察到，而且分辨率也很好，可以确定每个活塞环经过传感器
【参考文献】
本文编号：2838817
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG115.285
【部分图文】：
图 1.1 电阻法测齿轮间油膜厚度原理图图 1.2 电阻法测活塞环与气缸间有膜厚度原理图与电阻法不同，电容法发展较为完善，在润滑油膜厚度测量中得到广泛应用，其准确性和可行性得到了研究人员的一致认可。电容法的基本原理是根据两摩擦表面之间的电容大小来计算润滑油膜厚度。在润滑油膜的性质参数如介电常数给
图 1.2 电阻法测活塞环与气缸间有膜厚度原理图不同，电容法发展较为完善，在润滑油膜厚度测量中得到行性得到了研究人员的一致认可。电容法的基本原理是容大小来计算润滑油膜厚度。在润滑油膜的性质参数如以根据介电常数、厚度、电容之间的关系公式对润滑Lewicki, W.开始尝试通过电容法对弹流润滑状态下油Crook，Archard, G.D.和 Dyson，A.等人先后对电容法进A.等人的改进后，电容法已经发展的较为完善，常常7]。1961 年 Crook 对线接触弹流油膜的形状进行了探容的存在，电容法无法得出一个很好的结果，几乎不能5 年，Dyson 等对线接触弹流润滑油膜的电容值进行度、电容之间的关系公式计算出了平均油膜厚度[9]。19
图 1.3 电容法测气缸油膜厚度原理图现在已经研制出更为精确的装置来使用电容法测量气缸润滑油膜厚度。图中所示的这些传感器由 0.25mm 直径的电线组成，形成一个电极，被注射器的保护层包裹。这些部件相互绝缘，由环氧树脂层固定在发动机上。整个设直径（包括绝缘）约 1.25mm，活塞环油膜处电容非常小，通常只有 1pF，只有 1μm。为了减少可能引入的误差，活塞环由三个导体接地，然后测量电该方法适用于测量厚度大约 10μm 的油膜，超过这个厚度，电容变化太小而准确的确定。当传感器的响应没有遵循平行板电容公式时必须校准，否则保与中央电极距离可能不够接近，无法测量。校准受滑块和表面光度仪的影响器安装在环内侧，膜厚度在整个冲程均可以被测量。但是它只能在确定环上个点对膜厚度进行评估，并且会增加环与活塞连接的难度。针对此问题将设行改进，在安装和维护更容易的缸套上安装三个传感器。这样的安排使得所活塞环都能被观察到，而且分辨率也很好，可以确定每个活塞环经过传感器
【参考文献】
相关期刊论文 前9条
1 申洪苗;马希直;;薄油膜厚度分布超声测量机制研究[J];润滑与密封;2013年05期
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4 卢黎明;;基于超声波的液体滑动轴承润滑油厚度的测定[J];润滑与密封;2007年05期
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9 张锐,万明习,陈晓,曹文武;超薄弹性层超声反射纵波频域定征方法[J];仪器仪表学报;2001年04期
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1 杨晓;超声膜厚测量方法及测量系统的研究[D];南京航空航天大学;2014年
本文编号：2838817
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