使用数值弹性润滑-声学模型解释弹性波数据以测量滚动轴承中的动态薄膜厚度
仪器与探测器
2025-07-01 v1 应用物理
摘要
润滑膜厚度在滚动轴承的运行效率和可靠性方面起着关键作用。超声反射技术提供了一种有前景的非侵入式方法，用于现场评估润滑膜。然而，由于动态波动、局部弹性变形、空泡效应以及油供应量变化等多种复杂因素，准确识别中心薄膜厚度仍然具有挑战性。本研究提出了一套完整的理论和数值框架，以阐明这些因素对润滑接触中超声波传播的影响。数值模拟考虑了弹性润滑(EHL)条件和空泡引起的效应，以获得表面变形轮廓和空泡区域。随后进行高保真声学模拟，以解释反射超声数据。主要结果表明，EHL会导致反射系数分布中呈现“双峰中间谷”模式。而空泡会导致中心谷向入口区域移动，并增加反射系数。因此，可在不同运行条件下，从反射系数分布中提取中心薄膜厚度。实验验证采用玻璃-油-钢和钢-油-钢轴承配置，确认了所提出方法的有效性。在玻璃-油-钢配置中采用高分辨率荧光测量，验证了反射系数分布的仿真结果。此外，对中心油膜厚度测量精度采用了钢-油-钢配置进行了理论EHL计算的验证。
引用
@article{arxiv.2506.22618,
title = {Dynamic film thickness measurement in a rolling bearing using numerical elastohydrodynamic-acoustic modelling to interpret reflected ultrasound data},
author = {Pan Dou and Yayu Li and Suhaib Ardah and Tonghai Wu and Min Yu and Tom Reddyhoff and Yaguo Lei and Daniele Dini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.22618},
year = {2025}
}