[发明专利]一种流体一维雷诺方程实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种验证和观测流体动力润滑中的楔形效应机理的实验装置，可用于机械专业《机械设计》课程教学。该装置由观测台、油箱箱体、斜板、侧面密封装置、油路连接法兰、橡胶带轮传动装置、斜板倾斜角度调节装置构成。本实验装置通过实现模拟形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件，可以很直观的演示、观察和测量流体动力润滑中的楔形效应机理以及验证流体动力润滑的基本方程：一维雷诺方程，了解油膜压力的变化与润滑油的粘度、表面滑动速度和油膜厚度的变化之间的关系。

技术领域

本发明属于机械设计课程以及流体力学实验教学设备领域,具体涉及一种可用于验证和观测流体一维雷诺方程的实验装置。

背景技术

近年来国内对于流体润滑领域有更细致更深入的的研究如：对流体动压润滑推力轴承动特性方面的研究和对于固液润湿性对流体动压润滑薄膜的影响这一方面的研究还有基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计方面的研究都出现了一系列的优秀论文；国内对于径向滑动轴承油压分布的实验装置主要有两种方式：1.压力传感器型2.压力表型。

纵观国内外对于流体动压润滑研究现状，他们对于径向动压滑动轴承的承载机理与一维雷诺方程，做出了完整的展现与求解，而对于二维坐标状态下的一维雷诺方程的实验演示却极少涉及，流体动力润滑是大学本科教育中《机械设计》课程中非常重要的一节内容，要求学生必须掌握，目前学生主要靠教材提供的公式、示意图以及任课教师的讲解来学习该部分知识，但由于该部分知识理论性强，学生很难对其形成感性认识，从而无法理解动压油膜压力分布及油液的速度分布等流体动力润滑特性，所以做一套可以即形象又直观的仪器用于教学实验过程是势在必行的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，基于流体动力润滑理论的基本方程——流体一维雷诺方程提出了一种实验装置，来展示动压轴承润滑的基本原理，通过该装置的演示，使学生能够直观、感性地观察流体动力润滑的各种特性，进一步巩固学习该部分内容并进行创新设计。

为了实现上述目的，本发明如下技术方案：

一种流体一维雷诺方程实验装置，由观测台、油箱箱体（9）、斜板（16）、橡胶带轮传动装置、侧面密封装置（19）、斜板倾斜角度调节装置、油路连接法兰（22）构成；橡胶带轮传动装置与斜板（16）和侧面密封装置（19）形成一个相对密封的楔形空间；观测台面板（1）上直立安装有N（N=2,3，……）个透明玻璃管（2），其中(N-1)个透明玻璃管（2）下端分别通过软管穿过油路连接法兰（22）与等间距安装于斜板（16）下侧对应的(N-1)个通孔接口（17）连接，透明玻璃管（2）上的液位用于反映斜板对应位置处的压力，剩余的一个透明玻璃管（2）通过软管穿过油路连接法兰（22）置于油箱箱体（9）内，用于标定无压力的基准液位。

上述的观测台由观测台面板（1）、透明玻璃管（2）、紧固螺栓（3）、观测台底架（4）构成，观测台面板（1）上直立安装有N个透明玻璃管（2），透明玻璃管（2）上有刻度，且玻璃管内放置彩色泡沫浮球，以便明显反映出具体液位高度，观测台底架与观测台面板（1）的两条支撑腿配合，并通过紧固螺栓（3）固定以便于调节观测台面板（1）高度，使油箱箱体（9）上侧面置于观测台面板（1）中部位置。

上述的橡胶带轮传动装置由从动轮（6）、橡胶带（7）、张紧轮（8）、主动轮（10）、调速电机（11）构成；从动轮（6）通过无孔轴承座和轴承安装于油箱箱体（9）两侧壁；主动轮（10）通过带孔轴承座和轴承安装于油箱箱体（9）两侧壁，并通过联轴器与调速电机（11）联接，通过调节调速电机的转速可以使皮带获得不同的速度，从而产生不同的油液流速。