[发明专利]动静压浮环轴承内外层油膜流态可视化试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动静压浮环轴承内外层油膜流态可视化试验装置。

背景技术

采用浮环动静压轴承作为支承是提高轴承－转子系统转速的有效手段，受到国内外学术界和企业界的高度重视。浮环轴承内层油膜是以主轴和浮环的速度之和工作、外层油膜是以浮环速度进行工作。由于浮环动静压轴承内、外层油膜往往设置深油腔、浅油腔和封油边，且工作时浮环相对主轴、外轴瓦相对浮环存在偏心，造成不同位置油膜厚度差别较大。随着主轴转速的提高，内层油膜、外层油膜不同位置会呈现不同的流态，即层流、紊流以及层流紊流的混合流态。对于不同区域的流态，在建立油膜控制方程和边界条件时要采用不同的数学模型才能和实际情况相吻合。浮环轴承内、外层油膜不同位置流态的区分以及相应理论模型的建立需要试验来支持；油膜流态可视化试验装置能直观地反映出层流、紊流及过渡区的变化情况，应用图像采集、识别方法归纳出不同工况条件下的边界条件及参数。设计一种合理的试验装置得出试验结果，对于验证理论模型非常重要。 

目前对于相对固定的管道中流体的流态可视化容易实现，但对于浮环轴承内层油膜（主轴和浮环均转动）、外层油膜（浮环转动、轴瓦静止）流态的可视化不太容易实现。

发明内容

本发明提供一种动静压浮环轴承内外层油膜流态可视化试验装置，可同时进行内层油膜、外层油膜流态的图像采集，以供分析油膜的不同流态及流态转变，比对研究层流、紊流及层流紊流混合流态转变的情况，由此试验装置测试的结果可验证理论计算模型及计算结果。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：动静压浮环轴承内外层油膜流态可视化试验装置，包括主轴，主轴的两个限位轴肩之间安装有一对径向推力一体浮环轴承，径向推力一体浮环轴承包括浮环和透明的外轴瓦，主轴两端设有试验台支撑轴承，主轴最右端设有驱动联轴器；主轴和浮环之间形成内层油膜，浮环内表面开设有四组内层油腔，每组内层油腔均依次设置深腔、浅腔和封油边，形成内层油膜的动静压效应；外轴瓦和浮环之间形成外层油膜，外轴瓦内表面开设有四组外层油腔，每组外层油腔均依次设置深腔、浅腔和封油边，形成外层油膜的动静压效应；外轴瓦和浮环上设有给内、外层油腔供油的供油系统，主轴和浮环、外轴瓦和浮环之间设有端泄回油系统；主轴的右端轴心处设置有径向、轴向孔槽，孔槽内开设孔分别与径向、轴向内层油膜相通所述孔槽内设置有内置式光纤摄像机随主轴转动对内层油膜流态进行摄像；外轴瓦的外面沿圆周方向设置有转动轨道，转动轨道上设置外层油膜高速摄像机。

供油系统包括浮环上设置的连通内、外层油腔的深腔的径向油孔，外轴瓦上设有与外层油腔连通的供油孔；浮环上沿轴向设有轴向供油孔，轴向供油孔内端与浮环上的径向油孔连通，轴向供油孔外端与外回油腔连通。

端泄回油系统包括设置在浮环两侧且与外轴瓦围成的内、外回油腔，外轴瓦中央处设有与内回油腔连通的中心回油孔；外轴瓦和径向推力一体浮环轴承沿径向设有由内向外泄油的泄油缝隙。

深腔和浅腔之间以及浅腔和封油边间设有阶梯过渡。

还配套设置有摩擦力矩测试装置，设置有径向、轴向激振加载装置。

外轴瓦采用透明的玻璃材质制作。

本发明可同时进行内层油膜、外层油膜流态的图像采集，以供分析油膜的不同流态及流态转变，比对研究层流、紊流及层流紊流混合流态转变的情况，由此试验装置测试的结果可验证理论计算模型及计算结果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的右视图。

具体实施方式