Интерферометрический способ измерения толщины смазочной пленки Советский патент 1982 года по МПК G01B11/06 G01B9/02 

.1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано :при исследовании поведения смазочной пленки в узлах трения, в частности пои определении тогацины смазочной пленки в упорном шарикоподшипнике оптическим методом, основанным на явлении интерференпии. Известен интерферометрический способ измерения тоттиы смазочной ппен. пи в точечном контакте, заключающийся IB том, что одна из поверхностей тре ния, выполненная в виде пластинки из оптически прозрачного материала, приводится в контакт с смазанным стальным шариком. Зона контакта освещается нормально падающим пучком света, прошедшим через интерференционный фильтр, и вслед . наложения световых лучей, отраже ных от нижней поверхности пластинки и от шарика, создается интерференционная картинка. Для создания четкой интерферагрвммы нижняя поверхность пластинки {Покрывается тонким полупрозрачным сло ,ем вещества, показатель преломления которого значительно отличается от показателя преломления смазки. При изменении толщины смазочной пленки, происходящем по мере возрастания скорости вращения шарика, интерференционные полосы на интерферограмме сменяют друг друга, и по порядковому номеру полосы, образовавшейся в центре контакта при дан-, ной скорость, определяют соответствукишую этой скорости толщину смазочной пленки ij. Недостатком известного способа явя9 ется отсутствие учета того факта, что ; интерферирующие лучи, проходя . через по лупрозрачное покрытие пластинки, а также отражаясь от неидеальной металличео кой поверхности шарика, получают некоторый дополнительный сдвиг фаз который вносит неопределенность в начальный уровеньОтсчета толщины смазочной пленки и тем самым в определение абсолютного значения толщины смазочной пленки.

Дпя определения допопнительного сдви га фаз необходимо произвести тарировку интepфepoгpaмIv ы.

Наиболее близким к изобретению по .технической сущности является интерферометрический способ измерения толщины смазочной пленки, образующейся в кон такте стального шарика с врацщюшимся кольцом подшипника из прюзрачного материала, заключающийся в том, что просвечивают зону контакта монохроматическим пучком света, наблюдают в зоне контакта интерференционную картину в виде интерференционных полос и по порядковому номеру интерференционной полосы, образовавшейся в центре контакта, судят о толщине смазочной пленки. Проводят статическую тарировку начапа отсчета, закточающуюся в том, что в статике приводят в контакт в присутствии смазки ща рик с кольцом подшипника и дополнительный сдвиг фаз опредепяют с помощью интерференционного микроскопа путем сопоставления наблюдаемой интерферограммы с теоретической вычисляемой на основа- НИИ предположения, что в статике тодщина смазочной пленки в центре контакта равна нупю .

Недостатком способа является низкая точность измерения в условиях динами- ки, так как исходным является предполо - -(,Ь где Л,. длины волн монохроматических пучков света; И - показатель преломления матё риагта смазочной пленки; W, г порядковые номера интерференционных полос; с, (fj - коэффициенты, равные 1 или О в зависимости от наблюдения в центре контакта, соответственно светлой или тем ной полосы. Способ осуществляется следующим образом. Устанавливают светофильтр длиной вол ны Д разгоняют шарикоподшипник и по мере увеличения толщины смазочной пленки регистрируют смену интерференционнь1Х полос. Допустим, что при некоторой скорости V, в центре контакта зарегистрирована интерференционная полоса с номером , Тогда тОшщину пленки, со ртветствующую данной скорости, определяют по формуле 4(V)-(.

жение, поступт1руюшее возможность однозначной интерпретации статистической интерферограммы. При высоких давлениях, характерных для рабочих условий шарикоподшипников и при наличии смазки в контакте, истинная интерферограмма может оказаться значительно отличающейся от теоретической, в которой фактор высокого давления и наличия смазки не учитывается. Проявлением этого недостатка является то, что статистическая тарировка приводит к различным-значениям дополнительного сдвига фаз при равных контактных давлениях, что противоречит предположениям, лежащим в основе статистического способа тарировки.

Цель изобретения - повышение точноети измерения в условиях динамики.

Поставленная цель достигается тем, что зону контакта последовательно про, свечивают не менее чем двумя мрнохро,/ матическими пучками света с различными длинами волн,, при смене цвета интерференционной полосы фиксируют скорость качения и меняют длину волны, наблюдают изменение интерфереклионной картины jопределяют по ней изменившийся порядковый номер интерференционной полосы, образовавшейся в центре контакта, а толщину смазочной пленки рассчитывают по формуле i(((z) -1 i а-.) Далее устанавливают светофильтр с длиной волны света Д,-. Вновь разгоняют шарикоподшипник и следят за сменой интерференционных полос. Допустим, что при той же самой скорости V при которой на светофильтре длиной волныД наблюдалась интерференционная полоса номер Y на светофильтре длиной волны Д,л наблюдается интерференционная полоса номер W/L Тогда толщина пленки равна: (((t) Согласно контактно-гидродинамической теории смазки при одинаковых скоростях качения и идентичных рабочих условиях толщина смазочной пленки неизменна, поэтому левые части выражений (1) и (2) одинаковы. Приравнивая правые части этих выражений определяют дополнительный сдвиг фаз: (). . ЗатемИспользование нескольких светофильтров (по крайней мере двух) дает возможность производить на различных дгшнах вопи независимые измерения одной и той же топшины смазочной п пенки. Это позво ляет однозначно определить допопнитепьный сдвиг фаз, исключить ошибки в определении начального уровня отсчета и рассчитать с высокой точностью толщину смазочной ппенки. Формула изобретения Интерферометрический способ измерения толщины смазочной пленки, образующейся в контакте стального шарика с вращающимся кольцом подшипника из про зрачного материала, закЛючакшшйся в том, что просвечивают зону контакта

/hi A-()), ijN

i,- М 2и где Д.- длины волн монохроматических пучков света;. .и - показатель преломления ма тёриапа смазочщ й пленки; М1 УЙ-а. по13ВДковые номера интерференцяонных поярс; (f (-.коэффициенты, равные 1 или О в зависимости от наблюдения в центре контакта, соответственно светлой или те i ной полосы. .л( T(.((f2) /дл . (4) подставляют это выражение в у .... - j- -fV ViCvi -i-b |:(Г). . /с. ч -- ipT-v . 945647 форл1упу (1) ипи (2) и рассчить1вают твя щину смазочной ппенки монохроматическим пучком света, наблюдают в зоне контакте интерференционную картину в виде интерференционных полос и по порядковому номеру интерференционной полосы, обр)азовав иейся в центре контакта, судят о толщине смазочной пленки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях динамики, зону контакта- „последовательно просвечивают не Менее чем двумя монохроматическими пучками света с различными длинами волн при смене света интерференционной полосы фиксируют скорость качения и меняют длину волны, наблюдают изменение интерференционной картины, определяют по ней изменившийся порядковый номер интерференционной полонсы, образовавшейся в центре контакта, а толщину смйзочной пленки рассчитывают по формуле Источники информахши, принятые во внимание при экспертизе iR.Cotidr oMd H-CamevoM-The гмарр1и of eta toViVdr-od-si amic contact5.ASl.E Огам S ,voe. 1O,f967, P - H 5-22 5. 2. Сэнборн и Винер. Влияние реологических свойств жидкости на упругодинамический точечный контакт при скопъже НИИ в условиях переменной нагрузки. , Проблемы трения и смазки , сер № 2, 1971 (прототип).