螺旋油楔滑動(dòng)軸承空穴特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、高速、超高速工況下,潤(rùn)滑油膜極易產(chǎn)生破裂,從而形成空穴?？昭ǖ漠a(chǎn)生對(duì)滑動(dòng)軸承工作性能的影響越來(lái)越成為人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。其中空穴的邊界是研究焦點(diǎn)之一,油膜破裂邊界和油膜再形成邊界的確定是保證軸承在理想條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。基于這個(gè)出發(fā)點(diǎn),以螺旋油楔滑動(dòng)軸承為對(duì)象,采用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究了螺旋油楔滑動(dòng)軸承的空穴特性,為高速滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　 (1)以滿足流量平衡的油膜破裂邊界和再形成邊界為基礎(chǔ),建立了將

2、完整油膜區(qū)和空穴區(qū)統(tǒng)一起來(lái)的通用方程,并導(dǎo)出了通用方程的差分求解公式。
　　 (2)理論研究了螺旋油楔滑動(dòng)軸承的油膜破裂區(qū)形狀、油膜破裂位置、油膜再形成位置以及油膜破裂面積,揭示了油腔螺旋角、轉(zhuǎn)速、供油壓力以及偏心率對(duì)油膜空穴特性的影響規(guī)律。油腔螺旋角和偏心率是影響油膜破裂位置的兩個(gè)至關(guān)重要的因素；轉(zhuǎn)速、供油壓力的改變對(duì)油膜破裂位置沒(méi)有明顯的影響。油膜再形成位置、油膜破裂面積受油腔螺旋角、轉(zhuǎn)速、供油壓力和偏心率的影響較大。

3、>　　 (3)為了便于觀察軸承空穴,對(duì)原有的高精度滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)中軸承材料為有機(jī)玻璃。對(duì)螺旋油楔滑動(dòng)軸承的空穴特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。采集了不同轉(zhuǎn)速、供油壓力下的油膜破裂區(qū)圖像；測(cè)量了軸承端泄量、出油孔流量及平均溫升；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理,得到了油腆再形成位置及破裂面積與轉(zhuǎn)速和供油壓力的試驗(yàn)關(guān)系式,發(fā)現(xiàn)了油膜破裂位置不受轉(zhuǎn)速和供油壓力的影響。并與普通三腔滑動(dòng)軸承的油膜破裂區(qū)域進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比,揭示了各自的空穴區(qū)特點(diǎn)。
　

4、　 (4)將本文推導(dǎo)的質(zhì)量守恒邊界與實(shí)驗(yàn)擬合邊界分別進(jìn)行了比較:采用兩種邊界所計(jì)算的油膜破裂位置差距不大；一個(gè)油腔的油膜再形成位置與實(shí)驗(yàn)比較接近,另兩個(gè)油腔有一定的誤差,主要是兩個(gè)油腔位于實(shí)驗(yàn)臺(tái)底部,測(cè)量時(shí)的誤差所導(dǎo)致。油膜破裂面積的理論值與實(shí)驗(yàn)值誤差較小。
　　 (5)以質(zhì)量守恒邊界和實(shí)驗(yàn)擬合邊界為基礎(chǔ),研究了不同結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)下,邊界條件對(duì)軸承動(dòng)靜特性的影響規(guī)律,揭示了這種軸承的獨(dú)有特性。結(jié)果顯示:軸承油腔結(jié)構(gòu)對(duì)軸承的靜、

5、動(dòng)態(tài)特性的影響較為明顯。采用兩種邊界所得結(jié)果有一定的誤差,是由于數(shù)據(jù)測(cè)量和邊界擬合的誤差所致。
　　 (6)研究了螺旋油楔滑動(dòng)軸承的流體熱動(dòng)力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察,油膜空穴區(qū)流體由兩部分組成:油膜破裂與再形成之間的條形流以及粘附在軸頸表面的層流。因此,空穴區(qū)采用氣液兩相流共同存在的狀態(tài),即蒸汽和潤(rùn)滑油的混合物。空穴區(qū)的物理參數(shù)以兩相流的平均特性來(lái)替代。完整油膜區(qū)采用潤(rùn)滑油的物理參數(shù)。將廣義雷諾方程、油膜能量方程及軸瓦熱傳導(dǎo)方程聯(lián)立,分