滑動軸承油膜流態(tài)可視化試驗(yàn)研究.pdf

1、目前，各種不同結(jié)構(gòu)形式的滑動軸承廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械主軸中，在對高速動靜壓軸承及浮環(huán)軸承進(jìn)行理論計算和分析時，發(fā)現(xiàn)軸承油膜中同時存在有層流、紊流及二者過渡區(qū)等不同流態(tài)。油膜流態(tài)的變化將會影響到油膜特性模型的建立，給最終的求解帶來誤差。
　　 本文首先介紹了流體潤滑軸承的一般理論研究方法，然后以紊流潤滑理論為基礎(chǔ)，通過計算滑動軸承油膜中不同位置的雷諾數(shù)，從理論上證明了滑動軸承油膜中層流和紊流流態(tài)共存的事實(shí)。然后根據(jù)相似原理搭建了滑動

2、軸承油膜流態(tài)可視化試驗(yàn)臺，分別對圓柱光板滑動軸承和帶臺階腔的滑動軸承進(jìn)行了流態(tài)可視化試驗(yàn)，測試了不同直徑、不同間隙、不同轉(zhuǎn)速和不同潤滑油粘度下兩類軸承的油膜流態(tài)，觀察了理論研究過程當(dāng)中提到的渦旋、油膜震蕩、氣穴等現(xiàn)象，并對試驗(yàn)過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了分析，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了誤差分析。
　　 從宏觀角度定性分析，試驗(yàn)結(jié)果最終可總結(jié)出以下結(jié)論:
　　 (1)圓柱軸承楔形油腔在軸承直徑135mm、粘度32cSt、轉(zhuǎn)速500rpm

3、的同等參數(shù)下，油楔入口區(qū)域間隙越小，越容易出現(xiàn)紊流。
　　 (2)在最小間隙0.3mm，主軸轉(zhuǎn)速500rpm，粘度32cSt的同等參數(shù)下，軸承直徑越大，形成的油楔夾角越大，越容易出現(xiàn)紊流。
　　 (3)在最小間隙0.3mm，主軸轉(zhuǎn)速500rpm，軸承直徑175mm的同等參數(shù)下，潤滑油粘度越低，越容易出現(xiàn)紊流和混合流態(tài)。
　　 (4)帶臺階腔軸承油膜流態(tài)隨轉(zhuǎn)速的增大從層流向紊流逐漸過渡，試驗(yàn)測得其臨界轉(zhuǎn)速為900r

4、pm，此時流態(tài)開始進(jìn)入過渡階段，隨后紊流現(xiàn)象逐漸明顯。
　　 (5)帶臺階腔軸承油膜流態(tài)隨間隙的增大從層流向紊流逐漸過渡，試驗(yàn)測得其臨界間隙為0.2mm，此時油膜深腔與淺腔中的特征條紋逐漸成型。
　　 本文計算了動靜壓（浮環(huán)）軸承油膜的雷諾數(shù)，表明油膜中同時存在有層流、紊流及二者過渡區(qū)等不同流態(tài)。首次實(shí)現(xiàn)了滑動軸承油膜流態(tài)的可視化試驗(yàn)研究，為后續(xù)對結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的滑動軸承進(jìn)行可視化試驗(yàn)提供了方法和經(jīng)驗(yàn)，文中給出的試驗(yàn)結(jié)果對比