Интерферометрический способ измерения толщины смазочной пленки

 

(n }94564 7

ОЛ ИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Смветскик

Соцнаиистнческик

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

{22) Заявлено 05.08.80 (21) 2972530/25-28

О 01 B 11/06

G 01 В 9/02 с црисоединением заявки М— (23) Приоритет

9тердвреиаввй кавтвт

СССР ав аеМтт юабрвтеккв и еткрнтк1

Опубликовано23.07.82. Бюллетень 3527 (53) УДК 531.715.. 1 (088.8) Дата опубликования описания 23.07.82

В. Ш. Шварцман, Ц. Л. Бакашвили, Н. ф.

1 и В. Х. Шойхет

2, 1.м,а

° м., + "с

Тбилисский ордена Трудового Красного Знамевй т4мф ный университет МР,;т„„ (72) Автори изобретения (Vl) Заявитель (54) ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

ТОЛЩИНЫ СМАЗОЧНОЙ ПЛЕНКИ

Изобретение относится к измеритель с иой технике и может быть использовано

: при исследовании поведения смазочной пленки в узлах трения, в частности пои определении толщины смазочной пленки в упорном шарикоподшипнике оптическим

5 методом, основанным на явлении интерференции.

Известен интерферометрический способ измерения толщины смазочной плен. ки в точечном контакте, заключающийся в том, что одна из поверхностей трения, .выполненная в виде пластинки иэ оптически прозрачного материала, приводится и контакт с смазанным стальным шари15 ком. Зона контакта освещается нормально падающим пучком света, прошедшим через интерференционный фильтр, и вслед-, .ствие наложения световых лучей, отраженных от нижней поверхности пластинки и та от шарика, создается интерференционная картинка. Для создания четкой интерферограммы нижняя поверхность пластинки покрывается тонким полупрозрачным сло2 ,ем вещества, показатель преломления которого значительно отличается от показателя преломления смазки. При изменении толщины смазочной пленки, происходящем по мере возрастания скорости вра щения шарика, интерференционные полосы на интерферограмме сменяют друг друга, и по порядковому номеру полосы, образовавшейся в центре контакта при дан-, ной скорость, определяют соответствующую этой скорости толщину смазочной пленки (1).

Недостатком известного способа яв щ ется отсутствие учета того факта, что интерферирующие лучи, проходя,через по цупрозрачное покрытие пластинки, а так- же отражаясь от неидеальной металличес.кой поверхности шарика, получают неко- торый дополнительный сдвиг, фаз который вносит неопределенность в начальный уровень отсчета толщины смазочной пленки и тем самым в определение абсо лютного значения толщины смазочной пленки. „((x „(м,+

3 94564

Дпя определения дополнительного сдви га фаз необходимо произвести тарировку интерферограммы.

Наиболее близким к изобретению по

;технической сущности является интерферометрический способ измерения толщины смазочной пленки, образующейся в кон— такте стального шарика с вращающимся кольцом подшипника из прозрачного материала, заключающийся в том, что про- ° to свечивают зону контакта монохроматическим пучком света, наблюдают в зоне контакта интерференционную картину в виде интерференционных полос и по порядкоВому номеру интерференционной полосы, 15 образовавшейся в центре контакта, судят о толщине смазочной пленки. Проводят статическую тарировку начала отсчета, заключающуюся в том, что в статике приводят в контакт в присутствии смазки ша- 0 рик с кольцом подшипника и дополнительный сдвиг фаэ определяют с помощью интерференционного микроскопа путем сопоставления наблюдаемой интерферограммы с теоретйческой вычисляемой на основа- 25 нии предположения, что в статике толщина смазочной пленки в центре контакта равна нулю P2).

Недостатком способа является низкая точность измерения в условиях динами- 30 ки, так как исходным является предпопогде 3,, — длины волн монохроматичесI 35 ких пучков света;

И вЂ” показате пь пре лом пения матернапа смазочной пленки; И„И - порядковые номера интерференционных полос;

Д вЂ” коэффициенты, равные 1 или

О в зависимости от наблюдения в центре контакта, соответственно светлой или темной полосы.

Способ осуществляется следующим образом.

Устанавливают светофильтр длиной волны,ХЛ, разгоняют шарикоподшипник и по мере увеличения толщины смазочной пленки регистрируют смену интерференционных полос. Допустим, что при некото50 рой скорости Ч, в центре контакта зарегистрирована интерференционная полоса с номером И,.Тогда тбпшину пленки, со ответствующую данной скорости, определяют по формуле

7 4 жение, постулирукннее возможность однозначной интерпретации статистической интерферограммы. При высоких давлениях, характерных дня 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 доцопнительного сдвига фаэ при равных контактных давлениях, что противоречит предположениям, лежащим в основе статистического способа тарировки.

Бель изобретения - повышение точности измерения в условиях динамики, Поставленная цель достигается тем, что зону контакта последовательно про, свечивают не менее чем двумя монохро, матическими пучками света с различными длинами волн,. при смене цвета интерференционной полосы фиксируют скорость качения и меняют длину волны, наблюдают изменение интерферен ионной картины,.

1опредепяют по ней изменившийся порядковый номер интерференционной полосы, образовавшейся в центре контакта, а толшину смазочной пленки рассчитывают по формуле

1 2А) — ХаЬлк+л ЯбУ а- Л 2

Далее устанавливают светофильтр с длиной волны света, .. Вновь разгоняют шарикоподшипник и следят за сменой интерференционных полос. Допустим, что при той же самой скорости Ч при

I которой на светофильтре длиной волны

Л набшодапась интерференционная полоса номер )МЛ на светофильтре длиной волны . наблюдается интерференционная полоса номер Ф,Тогда толщина пленки равна:

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:

4, у - („-; ", d „) 2 " .ИГ 2. 1 <И

5 945647 6

Ал (ял+ „) A. (vq+g Д ) л

Щь л -л,„

3атем подставляют это выражение в

Ф > - Ъ л л

/ q(g+ фд л)-А О Я Уда)

Q = — ° (N+ л

2м "

p, -), 2 „! (5) монохроматическим пучком света, наблюдают в зоне контакта интерференционную о картину в виде интерференционных полос и по порядковому номеру интерференционной полосы, образовавшейся в центре контакта, судят о толшине смазочной пленки, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измере15 ния в условиях динамики, зону контакта- последовательно просвечивают не менее чем двумя монохроматическими пучками света с различными длинами волн, при смене света интерференционной попо20 сы фиксируют скорость качения и меняют длину волны, наблюдают изменение интерференционной картины, определяют ло ней изменившийся порядковый номеф интерфе25 ренционной полосы, образовавшейся в центре контакта, а толшину смазочной пленки рассчитывают по формуле

Ал / — ., 16.,+

2и

".л гйе )1Л P.<- длины волн монохроматических пучков света;.

И вЂ” показатель преломления ма тйриапа смазоч рй пленки; 35

I . Vrl И - порядковые номера интерфе ренционных полос;

Д . Д вЂ”.коэффициенты, равные 1 или

4 1

0 в зависимости от наблюдения в центре контакта, соответственно светлой или тем40 ной полосы

Составитень Л. Лобзова

Редактор О. Юрковецкая Техред М,Рейвес Корректор A. Взятко

Заказ 5312/57 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по йелам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектнря, 4

Использование нескольких светофильтров (по крайней мере двух) дает возможность производить на различных йлинах волн независимые измерения одной и той же толшины смазочной пленки. Это позво.ляет однозначно определить дополнительный сдвиг фкю, исключить ошибки в опре делении начального уровня отсчета и рассчитать с высокой точностью толщину смазочной пленки.

Формула изобретения

Интерферометрический способ измерения толшины смазочной пленки, образуюшейся в контакте стального шарика с врашаюшимся кольцом BoJQBHIIHHKB из про. зрачного материала, заключаюшийся в, том, что просвечивают зону контакта

4 фо щ улу (1) или (2) и рассчитывают II шину смазочной пленки

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.R.ÑÎÈÑÌ" aIId Н.СаЕЬ.ОИ - The maPPiIIq

of etastobvd„odsno ic contacts-Абье

Ъ.а в,чоРЛО,®67, р- И6-225.

2. Сэнборн и Винер. Влияние реологических свойств жидкости на упругойинамический точечный контакт при скольже;. нии в условиях переменной нагрузки.

Проблемы трения и смазки, сер M 2, 1 97 1 (прототип).