Интерферометрический способ измерения толщины смазочной пленки

и 1945647 ОЛ ИСАНИИИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СмаетсиикСоцналистнчесиикРеслубиии(23) Приоритет 6 юрарсткавй кеитвт СИР аа авмв юабрвтеккв и атврнткйДата опубликования описания 23.07,82 В, Ш. Шварцман, Ц. Л, Бакашвили, Н. 4.и В, Х, Шойхет1+ -сТбилисский ордена Трудового Красного Знамевйч 4 мф ныйуниверситет 1 ЕЯм(54) ИНТЕРфЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СМАЗОЧНОЙ ПЛЕНКИ1Изобретение относится к измерительс иой технике и может быть использовано. при исследовании поведения смазочной пленки в узлах трения, в частности при определении толщины смазочной пленки в упорном шарикоподшипнике оптическим5 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 шари 15 ком. Зона контакта освещается нормально падающим пучком света, прошедшим через интерференционный фильтр, и вслед-, .ствие наложения световых лучей, отраженных от нижней поверхности пластинки и уа от шарика, создается интерференционная картинка. Для создания четкой интерферограммы нижняя поверхность пластинкипокрывается тонким полупрозрачным сло 2,ем вещества, показатель преломления которого значительно отличается от показателя преломления смазки, При изменении толщины смазочной пленки, происходящем по мере возрастания скорости врашения шарика, интерференционные полосына интерферограмме сменяют друг друга,и по порядковому номеру полосы, образовавшейся в центре контакта при дан-,ной скорость, определяют соответствующую этой скорости толщину смазочнойпленки 1 1.Недостатком известного способа явкеется отсутствие учета того факта, чтоинтерферирующие лучи, проходя,через поцупрозрачное покрытие пластинки, а так-же отражаясь от неидеальной металлической поверхности шарика, получают неко-торый дополнительный сдвиг, фаз который вносит неопределенность в начальный уровень отсчета толщины смазочнойпленки и тем самым в определение абсолютного значения толщины смазочнойпленки,3 94564Дпя определения дополнительного сдвига фаз необходимо произвести тарировкуинтерферограммы,Наиболее близким к изобретению по;технической сущности является интерферометрический способ измерения толщинысмазочной пленки, образующейся в кон -такте стального шарика с вращающимсякольцом подшипника из прозрачного ма- .териала, заключающийся в том, что про-1 освечивают 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, судято толщине смазочной пленки, Проводятстатическую тарировку начала отсчета,заключающуюся в том, что и статике приводят в контакт в присутствии смазки ша-йрик с кольцом подшипника и дополнительный сдвиг фаэ определяют с помощью интерференционного микроскопа путем сопоставления наблюдаемой интерферограммыс теоретйческой вычисляемой на основании предположения, что в статике толщина смазочной пленки в центре контактаравна нулю 2),Недостатком способа является низкаяточность измерения в условиях динами- зоки, так как исходным является предпологде Л, - длины волн монохроматичес 35 ких пучков света;И - показатель преломления матернапа смазочной пленки;И, И - порядковые номера интерференционных полос;40Д - 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 некото 50 рой скорости Ч, в центре контакта зарегистрирована интерференционная полоса с номером ИТогда тбпшину пленки, со ответствующую данной скорости, определяют по формуле55 7 4жение, постулируюшее возможность однозначной интерпретации статистической интерферограммы. При высоких давлениях,характерных дня рабочих условий шарикоподшипников и при наличии смазки в контакте, истинная интерферограмма можетоказаться значительно отличающейся оттеоретической, в которой фактор высокого давления и наличия смазки не учитывается, Проявлением этого недостаткаявляется то, что статистическая тарировка приводит к различным значениям дополнительного 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 различнымидлинами волн,.при смене цвета интерференционной полосы фиксируют скоростькачения и меняют длину волны, наблюдают изменение интерференционной картины,.1 опредепяют по ней изменившийся порядковый номер интерференционной полосы, образовавшейся в центре контакта, а толщину смазочной пленки рассчитываютпо формулеФд )(щ /в 6)Я. 1Далее устанавливают светофильтр сдлиной волны света ,., Вновь разгоняют шарикоподшипник и следят за сменой интерференционных полос. Допустим,что при той же самой скорости Ч при/которой на светофильтре длиной волныЛнаблюдалась интерференционная полосаномер )МЛ на светофильтре длиной вопныа. 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;(щ + т К, И. (ь +1 сГ ) ( )ЩьЗатем подставляют это выражение вФлАл ( )(1 я+ А)-АСюд+А)ф ъ -и+ Д2 Млл-, - м+)- длины волнчков света;4И - показательа смазочрй плени 1, - порядковыенных полос;д - . коэффициенависимости от наб нохроматичесгде и пре помпе тЬриал1ффлренцио омера интта, соотвеносы,твенно светлой или те Состави телая Техред М,Р Редактор О. Ю орректор А. Озя Заказ 5312/57 ВНТираж 614ПИ Государственного комитетаделам изобретений и открытиМосква, Ж; Раушская набФ одписное 1303 4 лиап ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектнря,1Использование нескольких светофильтров (по крайней мере двух) дает воэможность производить на различных длинах волн независимые измерения одной и той же толшины смазочной пленки, Это позво.ляет однозначно определить дополнительный сдвиг фю, исключить ошибки в опре делении начального уровня отсчета и рассчитать с высокой точностью толщину смазочной пленки,формула изобретения Интерферометрический способ измерения толшинь 1 смазочной пленки, образую- шейся в контакте стального шарика с врашаюшимся кольцом подшипника из про. зрачного материала, заключающийся в , том, что просвечивают зону контактаФ фоРмулу (1) или (2) и рассчитывают толшину смазочной пленки монохроматическим пучком света, наблюдают в зоне контакта интерференционную 1 Окартину 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 й с я тем, что, с целью повышения точности измереция в условиях динамики, зону контакта. последовательно просвечивают не менее чем двумя монохроматическими пучками света с различными длинами волн, при смене света интерференционной попосы фиксируют скорость качения и меняют длину волны, наблюдают изменение интерференционной картины, определяют ло ней изменившийся порядковый номер интерференционной полосы, образовавшейся в центре контакта, а толшину смазочной пленки рассчитывают по формуле Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.к.сойсй обад н.Саеегои.ТЬе варр 1 иго 1 еСаМоЪМгодзвае 1 с соЫасЫ, АБАЕЪ ав,чоРло,67, р. Ъб.2. Сэнборн и Винер. Влияние реологических свойств жидкости на упругодинамический точечный контакт при скольже,нии в условиях переменной нагрузки,Проблемы трения и смазки", сер М 2,1971 (прототип).