階梯滑動軸承靜特性分析及其油膜流態(tài)的實驗探究.pdf

1、具有深、淺腔結構的階梯軸承，能夠顯著地提高軸承工作時的承載能力，降低其摩擦系數，因此得到廣泛應用。計算階梯軸承特性參數時通常認為油膜處于一種固定的流態(tài)，或者層流或者紊流。階梯軸承的深、淺腔深度差別很大，軸承高速運轉時會出現層流、紊流共存的現象，并存在過渡區(qū)。本文建立了階梯軸承混合流態(tài)下的數學模型，利用五點差分法求得其壓力分布與靜態(tài)特性參數，在此基礎上設計搭建了階梯軸承油膜流態(tài)可視化試驗臺，觀測并分析不同轉速、不同間隙下油膜流態(tài)的變化規(guī)律

2、。論文主要內容包括以下兩個方面:
　　(1)基于壁面定律推導了紊流狀態(tài)下的雷諾方程，確定紊流因子;通過計算油膜中不同位置的雷諾數確定其流態(tài)，在此基礎上建立層流和紊流流態(tài)下油膜的控制方程和邊界條件。利用五點差分法離散方程，迭代得到混合流態(tài)下階梯軸承不同工況下的壓力分布和靜特性參數。計算結果表明相同的工作條件下，紊流情況下油膜的摩擦力、摩擦力矩、摩擦功耗均比按照層流理論計算出的結果增大，而端泄流量則有所減少。
　　(2)在理論計

3、算的基礎上，利用相似原理搭建了階梯軸承油膜流態(tài)可視化試驗臺，觀測并分析階梯軸承油膜流態(tài)隨主軸轉速、半徑間隙和潤滑油粘度的變化情況。在多種實驗工況條件下，觀察并拍攝到軸承油膜內層流和紊流的共存現象，以及油膜厚度突變處的流態(tài)混合現象。同一轉速和間隙下，深腔內由于油膜厚度較大易出現紊流現象，淺腔和封油邊油膜厚度小油膜呈現層流。軸承淺腔內由于壓力流的影響會出現流線沿軸向的發(fā)散現象。實驗觀察的油膜流態(tài)和其雷諾數是一致的。
　　本文在理論和實