[發明專利]一種流體一維雷諾方程實驗裝置及其實驗方法

有效

• 申請號: 201710540619.5
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107103821B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 馮靜安;申團輝;王衛兵;李盛林;王義鵬;張恒;王永強;郭祖揚;丁凱;孫亞權;馬一凡
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 北京知藝互聯知識產權代理有限公司 16137
• 代理人: 孫一方

本發明公開了一種驗證和觀測流體動力潤滑中的楔形效應機理的實驗裝置，可用于機械專業《機械設計》課程教學。該裝置由觀測臺、油箱箱體、斜板、側面密封裝置、油路連接法蘭、橡膠帶輪傳動裝置、斜板傾斜角度調節裝置構成。本實驗裝置通過實現模擬形成流體動力潤滑（即形成動壓油膜）的必要條件，可以很直觀的演示、觀察和測量流體動力潤滑中的楔形效應機理以及驗證流體動力潤滑的基本方程：一維雷諾方程，了解油膜壓力的變化與潤滑油的粘度、表面滑動速度和油膜厚度的變化之間的關系。

技術領域

本發明屬于機械設計課程以及流體力學實驗教學設備領域,具體涉及一種可用于驗證和觀測流體一維雷諾方程的實驗裝置。

背景技術

近年來國內對于流體潤滑領域有更細致更深入的的研究如：對流體動壓潤滑推力軸承動特性方面的研究和對于固液潤濕性對流體動壓潤滑薄膜的影響這一方面的研究還有基于流體動壓潤滑效應的表面織構優化設計方面的研究都出現了一系列的優秀論文；國內對于徑向滑動軸承油壓分布的實驗裝置主要有兩種方式：1.壓力傳感器型2.壓力表型。

縱觀國內外對于流體動壓潤滑研究現狀，他們對于徑向動壓滑動軸承的承載機理與一維雷諾方程，做出了完整的展現與求解，而對于二維坐標狀態下的一維雷諾方程的實驗演示卻極少涉及，流體動力潤滑是大學本科教育中《機械設計》課程中非常重要的一節內容，要求學生必須掌握，目前學生主要靠教材提供的公式、示意圖以及任課教師的講解來學習該部分知識，但由于該部分知識理論性強，學生很難對其形成感性認識，從而無法理解動壓油膜壓力分布及油液的速度分布等流體動力潤滑特性，所以做一套可以即形象又直觀的儀器用于教學實驗過程是勢在必行的。

發明內容

本發明為了解決上述問題，基于流體動力潤滑理論的基本方程——流體一維雷諾方程提出了一種實驗裝置，來展示動壓軸承潤滑的基本原理，通過該裝置的演示，使學生能夠直觀、感性地觀察流體動力潤滑的各種特性，進一步鞏固學習該部分內容并進行創新設計。

為了實現上述目的，本發明如下技術方案：

一種流體一維雷諾方程實驗裝置，由觀測臺、油箱箱體（9）、斜板（16）、橡膠帶輪傳動裝置、側面密封裝置（19）、斜板傾斜角度調節裝置、油路連接法蘭（22）構成；橡膠帶輪傳動裝置與斜板（16）和側面密封裝置（19）形成一個相對密封的楔形空間；觀測臺面板（1）上直立安裝有N（N=2,3，……）個透明玻璃管（2），其中(N-1)個透明玻璃管（2）下端分別通過軟管穿過油路連接法蘭（22）與等間距安裝于斜板（16）下側對應的(N-1)個通孔接口（17）連接，透明玻璃管（2）上的液位用于反映斜板對應位置處的壓力，剩余的一個透明玻璃管（2）通過軟管穿過油路連接法蘭（22）置于油箱箱體（9）內，用于標定無壓力的基準液位。

上述的觀測臺由觀測臺面板（1）、透明玻璃管（2）、緊固螺栓（3）、觀測臺底架（4）構成，觀測臺面板（1）上直立安裝有N個透明玻璃管（2），透明玻璃管（2）上有刻度，且玻璃管內放置彩色泡沫浮球，以便明顯反映出具體液位高度，觀測臺底架與觀測臺面板（1）的兩條支撐腿配合，并通過緊固螺栓（3）固定以便于調節觀測臺面板（1）高度，使油箱箱體（9）上側面置于觀測臺面板（1）中部位置。

上述的橡膠帶輪傳動裝置由從動輪（6）、橡膠帶（7）、張緊輪（8）、主動輪（10）、調速電機（11）構成；從動輪（6）通過無孔軸承座和軸承安裝于油箱箱體（9）兩側壁；主動輪（10）通過帶孔軸承座和軸承安裝于油箱箱體（9）兩側壁，并通過聯軸器與調速電機（11）聯接，通過調節調速電機的轉速可以使皮帶獲得不同的速度，從而產生不同的油液流速。