恒运动循环挤压油膜实验研究及计算机仿真

摘要

本文叙述了挤压油膜实验在动载油膜承载机理研究中的重要性，借鉴前人的经验和教训，设计制造了一台恒运动循环的挤压油膜实验台，并进行了实验研究和理论仿真。设计中考虑了压力、位移和图像信号的对应采集，一系列的可重复的实验数据，为确立更加准确的、合理的动载油膜的边界条件提供了坚实的基础。 首先分析以往恒挤压力挤压油膜实验的优点和不足，通过理论仿真解释实验中的位移飘动、压力有肩等现象。恒挤压力实验中最小膜厚和挤压振幅不能确定，造成油膜力很难计算，必须改进实验方法，因此设计制造一台恒运动循环的挤压油膜实验台。恒运动循环的挤压油膜通过给定挤压量变化规律，再去测量压强分布和油膜破裂状态，这样挤压力随挤压量可变，就得到了计算油膜力的手段，也就能更准确的反映动载轴承的特性。 本文的第二部分的主要内容是设计并制造恒运动循环挤压油膜实验台和实验研究。通过挤压油膜理论分析和实验结果分析得到：在油膜没有破裂时，实验中油膜的压力和理论计算结果十分接近，挤压中心处油膜压力出现最大正压和最大负压。挤压的频率越高，初始最小膜厚越小，挤压量越大，越容易出现负压。在油膜破裂时，空穴区压力接近绝对零压，在空穴区覆盖压力传感器小孔位置前，可以测到负压。但是如果空穴与外界相通，空穴压力将会由于有空气进入而上升。油膜中的负压越大，存在的“内核”越多，油膜就越容易发生破裂。空穴区域会呈现圆形类似蕨类植物的形状，随着挤压运动，空穴不断的扩展和收缩溃灭，而且收缩总是比扩展的快。空穴出现后，油膜压力峰值会增大，但是如果空穴中存在空气，油膜压力峰值就会降低。 恒运动循环的挤压油膜实验是前人没有做过。通过和仿真结果对照，发现实验结果和理论结果可以很好的对应，从理论上分析了实验中出现负压凹坑的原因和位置，和实验中结果相吻合，说明实验台设计成功合理，具有很好的重复性，其实验结果为动载轴承的理论建模提供了坚实的实验依据。理论仿真也具有很高的应用价值，对实验具有重要的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外滑动轴承油膜机理研究概述

1.3本论文的研究内容

第二章挤压油膜的理论分析和仿真计算

2.1挤压油膜基础理论

2.2恒定挤压力的挤压油膜实验仿真

2.2.1恒定挤压力挤压油膜实验简介

2.2.2恒定挤压力的挤压油膜实验仿真

2.2.3 Fortran仿真结果

2.2.4 matlab仿真结果

2.2.5压力曲线和位移曲线的相位分析

2.2.6位移仿真结果分析

2.2.7压力仿真结果分析

2.2.8小结

2.3恒定运动循环的挤压油膜实验计算机仿真

2.3.1前言

2.3.2空穴模型

2.3.3表面张力的作用

2.3.4理论分析

2.3.5求解方法及结果

第三章恒运动循环挤压油膜实验台设计

3.1前言

3.2恒运动循环挤压油膜实验台设计

3.2.1挤压传动系统

3.2.2静支架实验机

3.2.3光学系统

3.2.4信号采集系统

3.2.5实验装置图

3.3实验台功能

第四章恒运动循环挤压油膜实验研究

4.1压力传感器标定

4.2压力传感器抽真空

4.3位移传感器标定

4.4高速CCD和低速CCD采集图像

4.5光源选择

4.6实验台调水平

4.7实验全景

4.8实验研究

实验结论与讨论

第五章实验与仿真结果对比分析讨论

5.1实验中没有出现负压 油膜没有破裂

5.2实验中出现负压 油膜没有破裂

5.3实验中出现负压 油膜破裂 空穴没有覆盖到压力传感器

5.4实验中出现负压 油膜破裂 空穴覆盖到压力传感器

5.5油膜破裂 空穴覆盖到压力传感器 甚至与外界连通

5.6相同工作条件 不同的频率

5.7实验与仿真对比演示

5.8结论

第六章总结与期望

6.1总结

6.2期望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢