The measurement of oil film thickness in sliding bearing using ultrasound

超声波测量滑动轴承油膜厚度

• 批准号: 22K03852
• 负责人: 矢壁 正樹
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Yonago National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03852/
• 关键词: すべり軸受; 油膜厚さ; 超音波; 高精度測定; 状態監視; 超音波計測

すべり軸受は大型のものでは発電所の蒸気タービンなど内径が1ｍに及ぶものや、小型のものではハードディスクドライブに用いられる内径数mmのものなど大小多種多様な回転機構を支える軸受として用いられている。このすべり軸受の軸受性能は、軸受の軸受内周面と軸外周面の間に介在する油膜による潤滑状態によって左右されるが、その潤滑状態を決定する主要因が油膜厚さである。光干渉法などを代表とする従来の油膜厚さ測定法では、光学測定系設置のため測定用透明窓を設ける必要があり、実機軸受に適用する際に、潤滑状態に影響を及ぼしてしまう問題があり、かつ小径軸受では測定系を組み込むこと自体が困難である。本研究では超音波による油膜厚さ測定法について、理論的・実験的な検討を行い、すべり軸受の油膜厚さを高精度かつリアルタイムに測定し、潤滑状態の状態監視保全を実現する油膜厚さ測定システムの構築を目的としている。2022年度では内径3mmの小径多孔質含油すべり軸受を試験軸受とした超音波による油膜厚さ測定実験装置の設計製作を完了した。この実験装置では直交２軸径方向からの同時測定を可能とするものであり、同時に対向する２方向から超音波を入射する方法によって、油膜厚さ測定値の校正を正確に行う方法について理論的な検討も行った。またさらに、超音波波形を自動で処理し、油膜厚さ測定値をリアルタイムに算出する波形演算システムをLabVIEWソフトウェアによって構築を試みている。

滑动轴承被用作支撑多种旋转机制的轴承，例如大小的旋转机制，内径为1M，例如发电厂的蒸汽轮机，小型，内径为几毫米，用于硬盘驱动器。这种滑动轴承的轴承性能取决于轴承轴承的内部和外部轴表面之间的油膜引起的润滑态，但油膜厚度是决定润滑状态的主要因素。常规的油膜厚度测量方法（例如光学干涉法）要求安装光学测量系统必须具有透明的测量窗口，这就是为什么应用于实际轴承时会影响润滑状态，并且很难将测量系统纳入具有小直径轴承的测量系统的原因。这项研究旨在构建一个使用超声波的油膜厚度测量系统，以高精度和实时的速度测量滑动轴承的油膜厚度，并监测和维持润滑状态。在2022财年，我们使用了一个小直径多孔的含油的载玻片轴承，完成了超声油膜厚度的设计和生产，内径为3mm作为测试轴承。该实验装置允许从两个正交轴径向方向同时测量，并且还进行了理论研究，以使用一种方法，使用一种方法，即使用一种方法同时从两个相对方向入射超声波。此外，LabView软件正在尝试构建一个波形计算系统，该系统自动处理超声波形波形并实时计算测得的油膜厚度值。