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1、阶梯轴承油膜厚度的特性研究杨淑燕,郭峰(青岛理工大学机械学院,山东青岛266033)摘要:利用自行开发的微型血接触润滑油膜测量系统,对阶梯轴承的流体动压润滑油膜厚度进行了试验测量和理论计算•试验中以静止的微型阶梯滑块平而和旋转的光学透明I员I盘平而形成润滑副•在保持载荷一定的条件下,分别对阶梯滑块和玻璃盘成正的接触楔形角(正倾角),负的接触楔形角(负倾角)和零接触楔形角(平行)不变的条件下,对油膜厚度■速度1111线进行测量,采用经典Reynolds方程求得数值解,并把测量值与理论值进行对比.结果表明:正倾角和平行条件下,在数值变化趋势
2、方面理论计算与试验有良好的一致性;负倾角条件卜;数值解与测量值偏差较大.关键词:面接触;油膜厚度;阶梯轴承;边界条件中图分类号:TH117.2studyofcharacteristicsofoilfilmthicknessinstepbearingYangShuyan,GuoFeng(SchoolofMechanicalandEngineering,QingdaoTechnologicalUniversity,ShanDongQingDao266033)Abstract:Thispaperdescribessomeexperimenta
3、lresultandnumericalsolutionofthefilmthicknessofhydradynamiclubricantinstepbearingbyacustom-madetestapparatus・Inlheexperiments,thelubricatedparallelcontactconsistedofamicro-sliderplaneandatransparentglassdisc.Underafixedload,thefilmthicknessatdifferententrainmentspeeds(lo
4、ad)wasmeasuredatthreedifferentinclinationbetweenstepbearingandglassdisk,thatisplusinclination,negativeinclinationandparallel.Inaddition,numericalsolutionsweregottenusingclassicalReynoldscontrolequation.Theresultsshowthatinplusinclinationandparlllel,experimentalresultandn
5、umericalsolutionhaveagoodconsistenceinthetrendofnumericalchange,whileinnegativeinclination,thereisabigdeviationbetweenexperimentalresultandnumericalsolulion.Keywords:conformalcontacts;filmthickness;stepbearing;boundarycondition0引言随着科技的进步,人们对机器设备的承载能力和运行速度的要求越來越高,这给零部件滑动表
6、面之间的靡擦学设计提出越來越苛刻的要求•上世纪60年代Hamilton等人⑴在旋转密封端面上人工制造出一系列微观凸起,试验证明大多数情况下这些规则的微观凸起町明显增强燃擦副的承载能力,降低燃擦系数.这种在燃擦副表面人工制造出微小的凹坑或凸起以改善摩擦副的润滑性能为H标的技术,称作表面织构技术(SurfaceTexturing).近年來,随着各种微制造技术和物理化学技术手段的进步,人们可在各种固体表面容易地制造各种微纳米表面织构.在机械密封,发动机及微机电系统等领域,这些表面织构在减小摩擦阻力,防]匕粘看及磨损和节能方面展现了明朗的应用而
7、景,引起了学术界和工业界的广泛兴趣,迅速成为摩擦学的研究执占八八八、、•众多周知,阶梯轴承(Rayleigh轴承)是人工表面微织构中最经典的-■种,它是由RayleighT1918的,他发现这种结构的轴承能够人人提高承载力12列阶梯轴承的这种高承载力和易于加工性己引起工业界的广泛关注,从高速的涡轮机械到微机电系统(MESM),特别是在计算机行业的设备屮,例如磁头记录仪和硕盘设备筹[4一6].冇不少的学者对阶梯轴承的润滑性基金项H:教育部博士点专项基金(20093721110001)作者简介:杨淑燕,女,讲师,主要研究方向摩擦学,机电控制
8、。通信联系人:郭峰,(1968-),男,教授,导,主要研究方向:摩擦E-mail:incguof@yahoo.com.cn能影响这个问题进行了深入的研究,例如Archibald⑺针对有限宽阶梯轴承计算了侧泄