阶梯动压滑动轴承油膜流态可视化试验研究.pdf

2014年8月
润滑与密封
Aug.2014
第39卷第8期
LLBRICATION ENGINEERING
Vol 39 No8
DOI:10.3969/j.isn.0254-0150.2014.08.006
阶梯动压滑动轴承油膜流态可视化试验研究”
张绍林位永刚李瑞珍郭红
(郑州大学机械工程学院河南郑州450001)
摘要:阶梯动压滑动轴承深腔和浅腔油膜厚度相差较大,油膜流态会随之发生变化。采用可视化试验方案,利用§
气泡示踪法研究阶梯动压滑动轴承在深、浅腔及边界处的油膜流态变化规律,考察主轴转速、最小半径间隙对油膜流态
的影响。结果表明:阶梯轴承的台阶突变处易导致油膜涡旋,出现紊流、层流混合现象;随着转速增加,深腔处油膜紊
流现象加刷,随半径间隙增大,浅腔处容易产生紊流现象。试验数据与理论判据计算结果趋势一致。
关键词:阶梯动压滑动轴承;流态可视化;气泡示踪法;层流;紊流
中图分类号:TH133.3文献标识码:A文章编号:0254-0150(2014)8-031-4
Visual Experimental Research on Oil Flow State of
Step Hydrodynamic Bearing
Zhang Shaolin Wei Yonggang Li Ruizhen Guo Hong
School of Mechanical Engineering, Zhengzhou niversity, Zhengzhou Henan 450001, China)
Abstract: The oil-film flow state is changed because of the big differenee in oil-film thickness between deep and shallow
pockets of the step hydrodynamic sliding bearing. By using a visualization experiment scheme, the change rules of oil-film
flow states in the deep and shallow pockets and the their border of the step hydrodynamic sliding bearing were researched
by using bubble tracer method, and the effect of bearing velocity and least radius clearance on the oil-film flow states was
analyzed. The results show that mixed flow states appear at the border between deep and shallow pockets for the sharply
altered steps of the step bearing easily resulting in the oil film vortex. The increased bearing velocity will cause the in
crease of oil film turbulent flow in the deep pocket, and the increased bearing clearance is easy to cause the turbulence
henomenon in the shallow pocket. The trend of experimental data is accordant with the alculation result of the theoretical
contenton
Keywords: step hydrodynamic sliding bearing; flow states visualization bubble tracer method laminar; turbulent
油膜特性是研究润滑理论及其工程应用的核心,临界雷诺数时将出现涡流,流体由层流转变为紊
而准确判断润滑油膜的流态是研究油膜特性的重要前流。国内诸文俊等曾试验研究了圆柱轴承油膜从
提。 Rayleigh于1918年提出了阶梯轴承,并发现层流到紊流的过渡情况;郭红等人?和王迎佳等”在
这种轴承能够较大地提高油膜承载力2。为研究阶梯理论上计算并分析了多种流态共存时动静压滑动轴承
轴承的油膜特性,准确判断其流态至关重要。
的油膜特性;于冰?对圆柱光板轴承油膜流态进行了
目前,国内外研究人员已对轴承的油膜流态进行模拟试验研究。
了一些理论分析和试验研究。 Reynolds在1883年就
阶梯动压轴承在工作过程中,有诸多因素影响其
进行了著名的流体流动状态的试验,发现流体流动状油膜流态,需要对油膜流态进行可视化观察和分析。
态与流速有关;1923年泰勒曾对同心圆柱在转动本文作者利用自制的阶梯动压轴承油膜可视化试验
时流体的流动情况进行了分析,并提出当雷诺数超过台,在圆柱光板轴承油膜流态可视化试验研究的基础
上,进一步对阶梯动压滑动轴承油膜流态进行了观
基金项目:国家自然科学基金项目(5]075373);河南省教育察,分析了油膜流态在边界处的突变情况,以及油膜
厅科学技术研究重点项目(12A460009)
流态与主轴转速、最小半径间隙等参数的关系。
收稿日期:2013-12-25
试验装置
作者简介:张绍林(1963-),男,高级实验师,研究方向为机
试验利用相似原理,对装置进行了简化和模拟。
械设计、滑动轴承技术研究.E-mai: Zhangshaolin@m.主轴选用超硬铝合金棒料,直径为114mm,长径比
edu. cn
为0.9;轴瓦材料选用透光度好的有机玻璃,主基材