專利名稱：動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置。
背景技術：
采用浮環動靜壓軸承作為支承是提高軸承一轉子系統轉速的有效手段，受到國內外學術界和企業界的高度重視。浮環軸承內層油膜是以主軸和浮環的速度之和工作、外層油膜是以浮環速度進行工作。由于浮環動靜壓軸承內、外層油膜往往設置深油腔、淺油腔和封油邊，且工作時浮環相對主軸、外軸瓦相對浮環存在偏心，造成不同位置油膜厚度差別較大。隨著主軸轉速的提高，內層油膜、外層油膜不同位置會呈現不同的流態，即層流、紊流以及層流紊流的混合流態。對于不同區域的流態，在建立油膜控制方程和邊界條件時要采用不同的數學模型才能和實際情況相吻合。浮環軸承內、外層油膜不同位置流態的區分以及相應理論模型的建立需要試驗來支持；油膜流態可視化試驗裝置能直觀地反映出層流、紊流及過渡區的變化情況，應用圖像采集、識別方法歸納出不同工況條件下的邊界條件及參數。設計一種合理的試驗裝置得出試驗結果，對于驗證理論模型非常重要。目前對于相對固定的管道中流體的流態可視化容易實現，但對于浮環軸承內層油膜(主軸和浮環均轉動)、外層油膜(浮環轉動、軸瓦靜止)流態的可視化不太容易實現。

發明內容
本發明提供一種動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，可同時進行內層油膜、外層油膜流態的圖像采集，以供分析油膜的不同流態及流態轉變，比對研究層流、紊流及層流紊流混合流態轉變的情況，由此試驗裝置測試的結果可驗證理論計算模型及計
晳奸里異知米。為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，包括主軸，主軸的兩個限位軸肩之間安裝有一對徑向推力一體浮環軸承，徑向推力一體浮環軸承包括浮環和透明的外軸瓦，主軸兩端設有試驗臺支撐軸承，主軸最右端設有驅動聯軸器；主軸和浮環之間形成內層油膜，浮環內表面開設有四組內層油腔，每組內層油腔均依次設置深腔、淺腔和封油邊，形成內層油膜的動靜壓效應；外軸瓦和浮環之間形成外層油膜，外軸瓦內表面開設有四組外層油腔，每組外層油腔均依次設置深腔、淺腔和封油邊，形成外層油膜的動靜壓效應；外軸瓦和浮環上設有給內、外層油腔供油的供油系統，主軸和浮環、外軸瓦和浮環之間設有端泄回油系統；主軸的右端軸心處設置有徑向、軸向孔槽，孔槽內開設孔分別與徑向、軸向內層油膜相通所述孔槽內設置有內置式光纖攝像機隨主軸轉動對內層油膜流態進行攝像；外軸瓦的外面沿圓周方向設置有轉動軌道，轉動軌道上設置外層油膜高速攝像機。供油系統包括浮環上設置的連通內、外層油腔的深腔的徑向油孔，外軸瓦上設有與外層油腔連通的供油孔；浮環上沿軸向設有軸向供油孔，軸向供油孔內端與浮環上的徑向油孔連通，軸向供油孔外端與外回油腔連通。
端泄回油系統包括設置在浮環兩側且與外軸瓦圍成的內、外回油腔，外軸瓦中央處設有與內回油腔連通的中心回油孔；外軸瓦和徑向推力一體浮環軸承沿徑向設有由內向外泄油的泄油縫隙。深腔和淺腔之間以及淺腔和封油邊間設有階梯過渡。還配套設置有摩擦力矩測試裝置，設置有徑向、軸向激振加載裝置。外軸瓦采用透明的玻璃材質制作。本發明可同時進行內層油膜、外層油膜流態的圖像采集，以供分析油膜的不同流態及流態轉變，比對研究層流、紊流及層流紊流混合流態轉變的情況，由此試驗裝置測試的結果可驗證理論計算模型及計算結果。


圖1為本發明的結構示意 圖2為本發明的右視圖。
具體實施例方式實施例:如圖1、2所示，動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，包括主軸3，主軸3的兩個限位軸肩之間安裝有一對徑向推力一體浮環軸承，徑向推力一體浮環軸承包括浮環2和透明的外軸瓦1，外軸瓦I采用透明的玻璃材質制作。主軸3兩端設有試驗臺支撐軸承6，主軸3最右端設有驅動聯軸器7 ;主軸3和浮環2之間形成內層油膜，浮環2內表面開設有四組內層油腔，每組內層油腔均依次設置深腔、淺腔和封油邊，形成內層油膜的動靜壓效應；外軸瓦I和浮環2之間形成外層油膜，外軸瓦I內表面開設有四組外層油腔，每組外層油腔均依次設置深腔、淺腔和封油邊，形成外層油膜的動靜壓效應；外軸瓦和浮環上設有給內、外層油腔供油的供油系統，主軸3和浮環2、外軸瓦I和浮環2之間設有端泄回油系統；主軸3的右端軸心處設置有徑向、軸向孔槽，孔槽內開設孔分別與徑向、軸向內層油膜相通，在該孔槽內設置采集內層油膜圖像的內置式光纖攝像機5 ;外軸瓦I的外面沿圓周方向設置有轉動軌道9，轉動軌道9上設置外層油膜高速攝像機4，進行外層油膜不同位置油膜流態的拍攝。徑向內層油膜和外層油膜采用四組油腔結構，每組油楔都設置有深腔和淺腔及封油邊，進油孔與深腔連通，油液由深腔流向淺腔最終流向封油邊。圖1中12為供油方向，13為回油方向。供油系統包括浮環2上設置的連通內、外層油腔的深腔的徑向油孔，外軸瓦I上設有與外層油腔連通的供油孔；浮環2上沿軸向設有軸向供油孔，軸向供油孔內端與浮環2上的徑向油孔連通，軸向供油孔外端與外回油腔連通。端泄回油系統包括設置在浮環2兩側且與外軸瓦I圍成的內、外回油腔，外軸瓦I中央處設有與內回油腔連通的中心回油孔，外軸瓦I和徑向推力一體浮環軸承沿徑向設有由內向外泄油的泄油縫隙。深腔和淺腔之間以及淺腔和封油邊間設有階梯過渡。潤滑油經外軸瓦I流入內、外層油膜，在靜態情況下就可將軸及浮環托起，在工作時可保證充足的供油。浮環軸承深腔和淺腔之間以及淺腔和封油邊間都采用階梯過渡，主軸轉動時將產生動壓，使內、外層油膜不同位置具有不同的流態。
本發明還配套設置有摩擦力矩測試裝置8，設置有徑向激振加載裝置11、軸向激振加載裝置10。
權利要求
1.動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，其特征在于:包括主軸，主軸的兩個限位軸肩之間安裝有一對徑向推力一體浮環軸承，徑向推力一體浮環軸承包括浮環和透明的外軸瓦，主軸兩端設有試驗臺支撐軸承，主軸最右端設有驅動聯軸器；主軸和浮環之間形成內層油膜，浮環內表面開設有四組內層油腔，每組內層油腔均依次設置深腔、淺腔和封油邊，形成內層油膜的動靜壓效應；外軸瓦和浮環之間形成外層油膜，外軸瓦內表面開設有四組外層油腔，每組外層油腔均依次設置深腔、淺腔和封油邊，形成外層油膜的動靜壓效應；外軸瓦和浮環上設有給內、外層油腔供油的供油系統，主軸和浮環、外軸瓦和浮環之間設有端泄回油系統；主軸的右端軸心處設置有徑向、軸向孔槽，孔槽內開設孔分別與徑向、軸向內層油膜相通，所述孔槽內設置有內置式光纖攝像機隨主軸轉動對內層油膜流態進行攝像；外軸瓦的外面沿圓周方向設置有轉動軌道，轉動軌道上設置外層油膜高速攝像機。
2.根據權利要求1所述的動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，其特征在于:供油系統包括浮環上設置的連通內、外層油腔的深腔的徑向油孔，外軸瓦上設有與外層油腔連通的供油孔；浮環上沿軸向設有軸向供油孔，軸向供油孔內端與浮環上的徑向油孔連通，軸向供油孔外端與外回油腔連通。
3.根據權利要求2所述的動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，其特征在于:端泄回油系統包括設置在浮環兩側且與外軸瓦圍成的內、外回油腔，外軸瓦中央處設有與內回油腔連通的中心回油孔；外軸瓦和徑向推力一體浮環軸承沿徑向設有由內向外泄油的泄油縫隙。
4.根據權利要求3所述的動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，其特征在于:深腔和淺腔之間以及淺腔和封油邊間設有階梯過渡。
5.根據權利要求4所述的動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，其特征在于:還配套設置有摩擦力矩測試裝置，設置有徑向、軸向激振加載裝置。
6.根據權利要求5所述的動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，其特征在于:外軸瓦采用透明的玻璃材質制作。
全文摘要
動靜壓浮環軸承內外層油膜流態可視化試驗裝置，主軸上安裝有一對徑向推力一體浮環軸承，徑向推力一體浮環軸承包括浮環和透明的外軸瓦，主軸兩端設有試驗臺支撐軸承，主軸最右端設有驅動聯軸器；主軸和浮環之間形成內層油膜，外軸瓦和浮環之間形成外層油膜；外軸瓦和浮環上設有給內、外層油腔供油的供油系統，主軸和浮環、外軸瓦和浮環之間設有端泄回油系統；主軸的右端軸心處設置有徑向、軸向孔槽，孔槽內開設孔分別與徑向、軸向內層油膜相通，孔槽內設置有內置式光纖攝像機隨主軸轉動對內層油膜流態進行攝像；外軸瓦的外面沿圓周方向設置有轉動軌道，轉動軌道上設置外層油膜高速攝像機。本發明可同時進行內層油膜、外層油膜流態的圖像采集，以供分析。
文檔編號G01N11/00GK103115846SQ20131002645
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月24日 優先權日2013年1月24日
發明者張紹林, 于衛東, 郭紅, 夏伯乾, 岑繼東, 李玉生, 李瑞珍, 王迎佳, 李予寅, 程建民, 李峰, 金偉, 郭莉, 唐玲, 岑少起 申請人:鄭州大學