利用超聲脈沖回波法可以測(cè)量機(jī)械結(jié)合面間的壓力分布,但是其測(cè)量精度受界面接觸條件的影響,如壓力加載歷史、表面粗糙度、接觸介質(zhì)等。根據(jù)超聲在接觸界面的傳播機(jī)制,分析得到接觸界面回波能量系數(shù)與界面接觸壓力之間的關(guān)系模型;搭建室內(nèi)超聲檢測(cè)系統(tǒng),加工不同粗糙度的接觸表面,準(zhǔn)備不同的潤(rùn)滑介質(zhì),對(duì)不同接觸條件的試件進(jìn)行壓力加載試驗(yàn),得到結(jié)合面回波能量系數(shù)隨壓力變化的曲線。結(jié)果表明:首次加載過程所得曲線明顯區(qū)別于后幾次加載,隨循環(huán)次數(shù)的增加,所得曲線逐漸趨于重合;相同接觸壓力下,接觸表面粗糙度越大,回波能量系數(shù)越大;相同接觸壓力下,接觸介質(zhì)的物質(zhì)屬性不同以及與不同粗糙度的表面相互作用時(shí),回波能量系數(shù)有所不同。研究表明,載荷加載歷史、接觸表面形貌及接觸介質(zhì)都是影響超聲在接觸界面?zhèn)鞑サ闹饕蛩?研究結(jié)果對(duì)結(jié)合面接觸應(yīng)力分布的準(zhǔn)確測(cè)量具有參考價(jià)值。 

【文章來源】：潤(rùn)滑與密封. 2020,45(12)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

超聲波在結(jié)合面的傳播

設(shè)超聲頻率為5 MHz,接觸材料為不銹鋼,接觸介質(zhì)分別為空氣、液壓油,則超聲波在間隙中的反射系數(shù)如圖2所示�？梢钥闯�,空氣間隙厚度大于0.2 nm時(shí),超聲反射系數(shù)接近于1,因此,可以認(rèn)為超聲在空氣間隙處全反射,反射回波能量與真實(shí)接觸面積有關(guān);而當(dāng)間隙中為油時(shí),在0～30 μm范圍內(nèi)超聲反射系數(shù)變化較大,逐漸接近于1,可見存在潤(rùn)滑介質(zhì)時(shí),接觸界面反射系數(shù)不僅取決于真實(shí)接觸面積,還與介質(zhì)阻抗及間隙厚度有關(guān)。設(shè)兩接觸材料相同,接觸材料的聲阻抗為Z1時(shí),當(dāng)超聲波波長(zhǎng)λ遠(yuǎn)大于間隙厚度d時(shí),接觸層可以看作是一個(gè)整體的反射體,超聲在接觸界面的聲強(qiáng)反射系數(shù)可以表示為

文中搭建了結(jié)合面接觸壓力超聲測(cè)量裝置,如圖3所示。結(jié)合面由上試樣、下試樣形成,結(jié)合面為直徑20 mm的圓形平面,距上表面15 mm;下試樣下端安裝有壓力傳感器和液壓千斤頂,壓力傳感器連接壓力顯示器,以壓力顯示器示數(shù)代表結(jié)合面法向接觸力,進(jìn)一步計(jì)算結(jié)合面名義平均接觸壓力。設(shè)置上下壓板由4組高強(qiáng)度螺栓固定,載荷施加過程中,結(jié)合面產(chǎn)生的接觸壓力由4組螺栓承擔(dān);試驗(yàn)采用中心頻率5 MHz、焦距15 mm的雙晶探頭,由脈沖發(fā)射/接收裝置產(chǎn)生脈沖信號(hào),經(jīng)雙晶探頭發(fā)射并接收結(jié)合面反射信號(hào),再通過數(shù)字示波器顯示和記錄波形,室內(nèi)結(jié)合面接觸壓力超聲測(cè)量系統(tǒng)如圖4所示。圖4 結(jié)合面接觸壓力超聲測(cè)量系統(tǒng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]圓柱滾子軸承彈流接觸副剛度及阻尼系數(shù)研究[J]. 張玉言,蔣玲,馬晨波.  潤(rùn)滑與密封. 2020(12)
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本文編號(hào)：3589939