本文關(guān)鍵詞：滑動軸承油膜流態(tài)可視化試驗研究

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【摘要】：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)機械主軸中,在對高速動靜壓軸承及浮環(huán)軸承進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。然后根據(jù)相似原理搭建了滑動軸承油膜流態(tài)可視化試驗臺,分別對圓柱光板滑動軸承和帶臺階腔的滑動軸承進行了流態(tài)可視化試驗,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,并對試驗過程中的重點、難點進行了分析,對試驗結(jié)果進行了誤差分析。 從宏觀角度定性分析,試驗結(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,試驗測得其臨界轉(zhuǎn)速為900rpm,此時流態(tài)開始進入過渡階段,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)。首次實現(xiàn)了滑動軸承油膜流態(tài)的可視化試驗研究,為后續(xù)對結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的滑動軸承進行可視化試驗提供了方法和經(jīng)驗,文中給出的試驗結(jié)果對比圖片可供后續(xù)研究者參考。
【關(guān)鍵詞】：滑動軸承 油膜流態(tài) 可視化
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.31
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符號說明10-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 本課題的研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-21
• 1.2.1 潤滑理論的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 動靜壓軸承研究的歷史現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 浮環(huán)軸承研究的歷史現(xiàn)狀15-18
• 1.2.4 紊流潤滑理論研究的歷史現(xiàn)狀18-19
• 1.2.5 軸承試驗研究的發(fā)展現(xiàn)狀19-21
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及意義21-23
• 2 流體潤滑軸承的理論研究23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 靜壓支承工作原理及控制方程23-25
• 2.3 動壓支承工作原理及控制方程25-31
• 2.3.1 質(zhì)點運動方程26-27
• 2.3.2 連續(xù)性方程27-28
• 2.3.3 廣義牛頓粘性定律28-29
• 2.3.4 粘性流體動力學(xué)方程29-30
• 2.3.5 雷諾方程30-31
• 2.4 邊界條件31-32
• 2.5 數(shù)值解法32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 3 紊流潤滑理論和流態(tài)轉(zhuǎn)變35-43
• 3.1 滑動軸承油膜的紊流現(xiàn)象35
• 3.2 層流潤滑數(shù)學(xué)模型35-38
• 3.2.1 動靜壓軸承模型36
• 3.2.2 浮環(huán)軸承模型36-37
• 3.2.3 非定常浮環(huán)軸承模型37-38
• 3.3 紊流潤滑數(shù)學(xué)模型38-40
• 3.4 層流、紊流及流態(tài)轉(zhuǎn)變40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 圓柱滑動軸承油膜流態(tài)可視化試驗43-60
• 4.1 滑動軸承試驗研究的必要性43
• 4.2 滑動軸承油膜的工作流態(tài)43-44
• 4.3 可視化試驗概述44-45
• 4.4 相似原理45-46
• 4.5 試驗方案的確定46-48
• 4.5.1 軸承模型的可視化46-47
• 4.5.2 不同試驗參數(shù)的實現(xiàn)47
• 4.5.3 間隙調(diào)整方法47-48
• 4.6 試驗裝置48-50
• 4.6.1 軸承實物模型48-49
• 4.6.2 潤滑油49
• 4.6.3 軸頸的加工49-50
• 4.6.4 轉(zhuǎn)速控制及其他50
• 4.7 影像的采集與處理50-51
• 4.8 試驗重難點介紹51-53
• 4.8.1 數(shù)控機床的零漂51-52
• 4.8.2 影像采集的燈光問題52
• 4.8.3 試驗試件的固定及位置精度52-53
• 4.9 試驗步驟53-54
• 4.10 結(jié)果分析與結(jié)論54-59
• 4.10.1 油膜流動軌跡分析54-55
• 4.10.2 過渡區(qū)域測量分析55-56
• 4.10.3 流態(tài)對比分析56-58
• 4.10.4 結(jié)論58
• 4.10.5 誤差分析58-59
• 4.11 本章小結(jié)59-60
• 5 帶臺階腔的滑動軸承油膜流態(tài)可視化試驗60-72
• 5.1 試驗方案60
• 5.2 試驗裝置60-63
• 5.2.1 軸瓦加工方案61-62
• 5.2.2 數(shù)控編程加工62-63
• 5.3 影像的采集與處理63-65
• 5.4 試驗步驟65
• 5.5 結(jié)果分析與結(jié)論65-71
• 5.5.1 油膜流動分析65-66
• 5.5.2 油膜流態(tài)隨間隙變化分析66-68
• 5.5.3 油膜流態(tài)隨轉(zhuǎn)速變化分析68-70
• 5.5.4 結(jié)論70
• 5.5.5 誤差分析70-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72
• 6.2 展望72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 邢彭齡;楊德全;代玉杰;;錯位浮環(huán)軸承流體動力特性的邊界元分析[J];軸承;2006年10期

2 楊德全;代玉杰;;錯位浮環(huán)軸承和螺線浮環(huán)軸承流體動力特性的比較[J];軸承;2007年07期

3 楊德全;彭紅梅;;復(fù)雜形狀浮環(huán)軸承流體動力特性的邊界元分析[J];軸承;2008年11期

4 劉鳴,姜元平;考慮空穴因素的動載滑動軸承動態(tài)特性分析研究[J];潤滑與密封;2004年04期

5 潘菁菁,蘇葒,王小靜,張直明;基于質(zhì)量守恒邊界條件的動載滑動軸承性能分析[J];潤滑與密封;2005年02期

6 楊德全;代玉杰;;錯位浮環(huán)軸承穩(wěn)定性的邊界元分析[J];潤滑與密封;2006年01期

7 朱漢華;劉焰明;劉正林;嚴(yán)新平;范世東;溫詩鑄;;船舶尾軸承變形對其承載能力影響的理論及試驗研究[J];潤滑與密封;2007年06期

8 楊德全;苗剛;;六葉柱形浮環(huán)軸承流體動力學(xué)特性的邊界元分析[J];潤滑與密封;2009年11期

9 張直明,王小靜,孫美麗;Turbulence Models of Hydrodynamic Lubrication[J];Journal of Shanghai University;2003年04期

10 趙三星,徐華,朱均;采用混合邊界溫度的滑動軸承熱動力潤滑計算[J];力學(xué)季刊;2002年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉志剛;微細(xì)通道內(nèi)流動與換熱可視化實驗研究與分析[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚震;層流、紊流共存時動靜壓軸承靜特性研究[D];鄭州大學(xué);2010年

2 田凈娜;薄壁注射成型熔體充型流動行為的可視化實驗研究[D];大連理工大學(xué);2010年

3 陳昌婷;基于MATLAB的高速浮環(huán)動靜壓軸承特性研究[D];鄭州大學(xué);2011年

4 賀朝暉;氣泡生長的理論模擬及可視化實驗臺的建立[D];北京化工大學(xué);2011年

5 張永宇;徑-推聯(lián)合浮環(huán)動靜壓軸承設(shè)計及試驗裝置研究[D];鄭州大學(xué);2002年

6 許莎;徑推聯(lián)合浮環(huán)動靜壓軸承動特性試驗及慣性項下溫度場理論研究[D];鄭州大學(xué);2003年

7 石璞;徑推聯(lián)合浮環(huán)動靜壓軸承靜特性試驗研究及氣穴現(xiàn)象的理論研究[D];鄭州大學(xué);2003年

8 吳超;徑一推聯(lián)合動靜壓軸承動特性實驗研究[D];鄭州大學(xué);2004年

9 王際輝;微槽道內(nèi)流動沸騰可視化實驗研究與分析[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2006年

10 張強;注塑成型過程可視化實驗裝置的研制[D];大連理工大學(xué);2006年

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本文編號：835946