圆柱滑动轴承油膜流态影像采集与分析.pdf

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1、机械设计与制造第1O期194MachineryDesign&Manufacture2013年10月圆柱滑动轴承油膜流态影像采集与分析张绍林，于冰，门日秀，郭红(1．郑州大学机械工程学院，河南郑州450001；2．中国北方发动机研究所柴油机高增压技术国家级重点实验室，山西大同037036)摘要：滑动轴承中油膜的流态与速度、间隙及油的粘度等因素有关，不同位置油膜的流态也非一样。为了解油膜从层流到紊流的变化情况，验证理论计算模型的准确性，利用相似原理搭建了的圆柱滑动轴承油膜全流态可视化试验台，通过试验观察并记录了圆柱滑动轴承

2、中不同直径、速度、间隙及粘度油膜流态的变化情况，实现了油膜流态的影像采集，初步比对分析后总结了油膜层流、紊流及过渡区域油膜的变化趋势，为以后研究复杂结构轴承油膜流态奠定了基础。关键词：滑动轴承；流态可视化；层流；紊流；过渡区中图分类号：THI6；THI33．31文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)10—0194—03ImageAcquisitionandAnalysisofCylindricalSlidingBearingOilFilmFlowStateZHANGShao—lin，YUBing，MEN

3、Ri-xiu，GUOHong(1．SchoolofMechanicalEngineering，ZhengzhouUniversity，He’nanZhengzhou450001，China；2．NationalKeyLaboratoryofDieselEngineTurbochargingTechnology，ChinaNorthEngineResearchInstitute，ShanxiDatong037036，China)Abstract：Theoil-filmflowstatesofslidingbearinga

4、terelatedtovelocity，clearanceandlubricatingoilviscosityetc．Laminarflowandturbulentflowmayexistsimultaneouslyinthebearingfilm．Inordertovalidatetheaccuracyoftheoreticalmodelandcalculation，oil-filmflowstatesvisualizationtestrigforcylindricalbearingissetup．Theflowst

5、atesunclerdifferentdiameters，velocity，clearanceandviscosityareobservedandanalyzed．TheexperimentsresultsCanbereferencesformorecomplicatedstructurebearingoil-filmflowstatesresearch．KeyWords：HybridBearing；FlowStatesVisualization；Laminar；Turbulent；MixedRegimes1引言滑动轴

6、承靠旋转形成动压油楔，从而在运转时产生动压效应来实现轴承的承载力it，为主轴系统提供支承。常规的滑动轴承多用于中低速的场合，现今各类高速滑动轴承及浮环轴承越来越多应用于高速透平膨胀机、涡轮增压机、高速离心机等高速旋转机械。日前，国内外很多学者对滑动压轴承和浮环轴承的静、动态特性进行了大量的理论和试验研究。在对高速动静压轴承的研究过程中，发现不同工况下润滑油膜处于不同的流态。一些科图1试验装置研人员对滑动轴承油膜从层流到紊流过渡区域进行了理论和试Fig．1ExperimentalApparatus验研究；一些科研人员计算

7、并分析了多种流态共存时动静压轴竖直放置的圆柱滑动轴承油膜流态可视化试验装置，如图1承油膜特性。利用相似原理搭建了的圆柱滑动轴承油膜流态可所示。其中，轴颈为钢制机加工而成，直径d=100mm，装卡在数控铣床的主轴上，轴承为圆柱形透明玻璃筒和玻璃底板用玻璃胶粘视化试验台，通过试验观察并记录了圆柱滑动轴承中不同速度、间合而成，直径分别为135mm、175mm和195mm三种规格，用卡具隙及粘度油膜流态的变化情况，实现了油膜流态的可视化、分析装卡在数控铣床的工作平台上，轴颈和轴承间的间隙沿轴向总长和比对，并总结了油膜层流、过渡

8、区、紊流的流体区域变化规律。度为lOOmm，半径间隙最小为0．05ram。流体介质选用N5轴承油2试验装置(低粘度)、N15轴承油(中等粘度)和N32轴承油(高粘度)三种进滑动轴承中油膜的流态与速度、油膜厚度及润滑油粘度等行对比，由于轴在旋转过程中使润滑油产生大量气泡，能够清晰因素有关，不同位置的油膜可能会出现层流、紊流及混合流态