面接觸潤(rùn)滑油膜測(cè)量?jī)x作為近年出現(xiàn)的一種新的潤(rùn)滑油摩擦學(xué)特性評(píng)價(jià)系統(tǒng),已成功用于穩(wěn)態(tài)下潤(rùn)滑油膜厚度的測(cè)量。由于所用光源和測(cè)量原理的局限,該系統(tǒng)無(wú)法完成動(dòng)態(tài)膜厚測(cè)量。已有的球-盤接觸光彈流潤(rùn)滑油膜在線測(cè)量技術(shù),因?yàn)榱砍痰南拗?并不適用于面接觸潤(rùn)滑油膜在線測(cè)量。由于面接觸干涉條紋高度的局部相似性,使得目前主流的圖像追蹤算法也無(wú)法鎖定固定膜厚對(duì)應(yīng)的特征條紋位置。基于此,本文圍繞面接觸膜厚在線測(cè)量亟需解決的滑塊傾角自動(dòng)測(cè)量和干涉圖像自動(dòng)膜厚分析兩個(gè)難題展開,提出了基于雙色光干涉的新的測(cè)量方法,成功開發(fā)了面接觸油膜厚度動(dòng)態(tài)在線測(cè)量新技術(shù)。完成的主要工作包括:(1)膜厚在線測(cè)量系統(tǒng)的研制:研究了多光束干涉理論用于面接觸膜厚測(cè)量的可行性及雙色光干涉的突出特性,升級(jí)了現(xiàn)有面接觸潤(rùn)滑油膜測(cè)量?jī)x的速度控制、實(shí)時(shí)速度檢測(cè)、圖像采集系統(tǒng)及控制軟件等單元。(2)滑塊傾角自動(dòng)快速計(jì)算研究:根據(jù)滑塊表面干涉條紋等距,光強(qiáng)呈周期性變化的特點(diǎn),構(gòu)造了干涉光強(qiáng)傅里葉變換的傾角測(cè)量算法,提出了基于Rife-Jain和重疊FFT相位差的復(fù)合算法進(jìn)行頻率估計(jì),解決了頻譜泄露問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了滑塊傾角的準(zhǔn)確自動(dòng)計(jì)算。實(shí)驗(yàn)表明傾角測(cè)量誤差達(dá)到2%以下,計(jì)算速度快、抗干擾能力強(qiáng)。所提出的算法適合動(dòng)態(tài)測(cè)量滑塊傾角。(3)面接觸潤(rùn)滑油膜厚度在線測(cè)量方法研究:以紅綠雙色激光為光源,對(duì)一維調(diào)制光強(qiáng)曲線上與膜厚具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的特定目標(biāo)區(qū)域,提出了基于光流和動(dòng)態(tài)時(shí)間彎曲技術(shù)(OF-DTW)的復(fù)合追蹤算法,實(shí)現(xiàn)了膜厚在線動(dòng)態(tài)測(cè)量;用相同的算法,以單色激光為光源,根據(jù)油膜厚度變化引起平行干涉條紋平移且干涉圖像相鄰幀之間位移微小的物理特征,計(jì)算相鄰幀之間的油膜厚度差,從玻璃盤啟動(dòng)開始實(shí)時(shí)記錄每一幀干涉圖像對(duì)應(yīng)的膜厚變化,實(shí)現(xiàn)了膜厚的在線測(cè)量。作為在線動(dòng)態(tài)膜厚測(cè)量的有效補(bǔ)充,對(duì)離線膜厚測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用Freeman方向鏈碼和均值濾波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)曲線的分段光滑,設(shè)計(jì)基于閾值的歸一算法,通過(guò)模板對(duì)比方法,得到離線光強(qiáng)曲線始末端的形態(tài),自動(dòng)計(jì)算出干涉級(jí)次,實(shí)現(xiàn)了油膜厚度的離線自動(dòng)計(jì)算。(4)面接觸非穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑膜厚特性實(shí)驗(yàn)研究:設(shè)計(jì)了不同的加減速、變速、變載方案,基于雙色光在線測(cè)量技術(shù)分別進(jìn)行了啟動(dòng)、停止、定載荷變速度、定速度變載荷等非穩(wěn)態(tài)工況下的膜厚測(cè)量,討論了不同因素對(duì)非穩(wěn)態(tài)膜厚的影響,驗(yàn)證了雙色光在線測(cè)量方法的可行性。(5)面接觸流體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜厚數(shù)值分析:用有限差分法對(duì)穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)工況下面接觸流體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜厚進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,對(duì)壓力分布使用逐次超松弛迭代,給出了最佳松弛因子計(jì)算方法及合理壓力迭代收斂判據(jù),減少了迭代次數(shù),用二分法求解膜厚,大大提高了程序的計(jì)算效率,理論計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了非穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)的可靠性。本文開發(fā)的膜厚在線測(cè)量系統(tǒng),為探索新型界面、新型潤(rùn)滑劑的流體動(dòng)壓潤(rùn)滑特性等基礎(chǔ)研究及工業(yè)界提供了高效、易用的膜厚測(cè)量手段。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH117.22
【部分圖文】：

圖 1-1 電容法測(cè)平均膜厚和油膜形狀示意圖[16]chematic for measuring mean film thickness and profiles of bearings bcapacitance method[16]是一種較早發(fā)展起來(lái)的膜厚測(cè)量成熟技術(shù)，在流體潤(rùn)滑膜

圖 1-2 超聲波測(cè)軸承膜厚示意圖[43].1-2 Schematic for measuring bearing film thickness by ultrasonic technique學(xué)原理潤(rùn)滑油膜厚度測(cè)量基于光學(xué)原理測(cè)量油膜厚度應(yīng)用最廣，方法也有多種，常見的

(a) Apparatus (b) Distribution of horseshoe film shape圖 1-4 Cameron 和 Gohar 實(shí)驗(yàn)裝置及馬蹄形油膜形狀[62]Fig.1-4 Apparatus and distribution of horseshoe film shape by Cameron and Gohar[62]1968 年，F(xiàn)oord 等[65]在普通光學(xué)玻璃盤上鍍了一層高反射率的鉻膜形成分光
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2839441