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機械密封故障分析——平面平直度檢查和判斷

2020-10-19

密封端面平面度的檢測,通常是利用光波的十涉效應來測量??梢杂觅|量非常高的激光干涉儀或光學平晶來進行測量,前者屬非接觸量法,后者屬接觸量法。光學平晶貨源充足,價格便宜,因而被廣泛采用。

以下介紹用光學平品檢測平面度的基本原理.

一、平面平晶

平晶是利用派利克斯玻璃、熔凝水晶或折光系數為1.516的光學玻璃制造,使之成為具有平直工作端面的透明圓柱體。按直徑大小有60、80、100、150、200、250mm六種。平晶由于制造較困難,其尺寸都不太大。它的精度為1級和2級兩種;工作面的平面性很高,其偏差不超過0.03um和0.1um。通常采用1級平晶測里密封環端面的平面度,平晶的直徑應大于被測工件的外徑。若密封環的外徑超過250mm,或者是非金屬材料制作的密封環(反光度差),可采用涂色法檢查,即在被測表面涂以紅丹,在零級平板上對研,環的接觸痕跡必須連續,不能間斷,接觸連續面積大于總面積80%的為合格。

二、光源

由于單色光源所產生的干涉圖形較為清晰,常被光波干涉測量法采用作為光源。來自太陽的白光實際上是由七種顏色組成,每一種代表一個不同波長的電磁波。當白光通過平晶射向被檢表面發生光波干涉后,在被檢表面的不同位置上顯示出幾種不同顏色的于涉條紋,由于各色光線混雜,干涉條紋的亮度和清晰度大為減弱,所以圖像不夠清晰。使用單色光源,具有單一的波長,圖像是明暗相間的亮帶和暗帶,非常清晰,可以看清較多的干涉帶,讀數較準確。單色光需要單色光源,如鈉光燈;也可用自然光通過濾色鏡得到。

三、光波干涉測法的原理

干涉條紋的形成,是由發自同一光源的兩組或幾組光束經過不同的路程以后,又重新匯聚在空間某一點而發生亮度增強和減弱的結果,這種光束亮度的加強和減弱就是光波干涉。當采用單色光源時,波幅相同的兩個波相位相同,同時投射在一點上,則振幅增大,也就是光的亮度加強并出現亮帶;當這兩個波的相位相差半個波長(差180度),兩光波相遇后,振幅大小相等方向相反,所以實際振幅為零,從而導致光的完全消失并出現暗帶。圖13一32是量塊表面形成干涉帶的過程。將平晶放在被測體上,打開鈉光燈,光束從光源O發出,沿箭頭的方向射入平晶。這條光束到達A點后,一部分從平晶的下面反射回來,通過平晶到達觀測處,它的路程為AEE’F;另一部分射向被測量表面,然后從量塊表面反射回來,并通過平晶到達觀測處,它的路程是ABCDG。結果光束月ABCDG比光束AEE’F走的路程多了兩倍的h(即空氣膜的厚度)。另外,光束AEE‘F由空氣到平晶并在平晶表面反射出來以后,要比經ABCDG的光束差半個波長。這樣,當空氣膜h等于半個波長的整數倍時,這兩束光線的相位總是差半個波長,于是光線相互減弱,平晶表面就出現了暗色干涉帶。所以,每條干涉帶相當于平晶與被測表面間有半個波長的距離。

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