本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)計(jì)課程以及流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域,具體涉及一種可用于驗(yàn)證和觀測(cè)流體一維雷諾方程的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)于流體潤(rùn)滑領(lǐng)域有更細(xì)致更深入的的研究如：對(duì)流體動(dòng)壓潤(rùn)滑推力軸承動(dòng)特性方面的研究和對(duì)于固液潤(rùn)濕性對(duì)流體動(dòng)壓潤(rùn)滑薄膜的影響這一方面的研究還有基于流體動(dòng)壓潤(rùn)滑效應(yīng)的表面織構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的研究都出現(xiàn)了一系列的優(yōu)秀論文；國(guó)內(nèi)對(duì)于徑向滑動(dòng)軸承油壓分布的實(shí)驗(yàn)裝置主要有兩種方式：1.壓力傳感器型2.壓力表型。

縱觀國(guó)內(nèi)外對(duì)于流體動(dòng)壓潤(rùn)滑研究現(xiàn)狀，他們對(duì)于徑向動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的承載機(jī)理與一維雷諾方程，做出了完整的展現(xiàn)與求解，而對(duì)于二維坐標(biāo)狀態(tài)下的一維雷諾方程的實(shí)驗(yàn)演示卻極少涉及，流體動(dòng)力潤(rùn)滑是大學(xué)本科教育中《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中非常重要的一節(jié)內(nèi)容，要求學(xué)生必須掌握，目前學(xué)生主要靠教材提供的公式、示意圖以及任課教師的講解來(lái)學(xué)習(xí)該部分知識(shí)，但由于該部分知識(shí)理論性強(qiáng)，學(xué)生很難對(duì)其形成感性認(rèn)識(shí)，從而無(wú)法理解動(dòng)壓油膜壓力分布及油液的速度分布等流體動(dòng)力潤(rùn)滑特性，所以做一套可以即形象又直觀的儀器用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程是勢(shì)在必行的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，基于流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論的基本方程——流體一維雷諾方程提出了一種實(shí)驗(yàn)裝置，來(lái)展示動(dòng)壓軸承潤(rùn)滑的基本原理，通過(guò)該裝置的演示，使學(xué)生能夠直觀、感性地觀察流體動(dòng)力潤(rùn)滑的各種特性，進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容并進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明如下技術(shù)方案：

一種流體一維雷諾方程實(shí)驗(yàn)裝置，由觀測(cè)臺(tái)、油箱箱體（9）、斜板（16）、橡膠帶輪傳動(dòng)裝置、側(cè)面密封裝置（19）、斜板傾斜角度調(diào)節(jié)裝置、油路連接法蘭（22）構(gòu)成；橡膠帶輪傳動(dòng)裝置與斜板（16）和側(cè)面密封裝置（19）形成一個(gè)相對(duì)密封的楔形空間；觀測(cè)臺(tái)面板（1）上直立安裝有n（n=2,3，……）個(gè)透明玻璃管（2），其中(n-1)個(gè)透明玻璃管（2）下端分別通過(guò)軟管穿過(guò)油路連接法蘭（22）與等間距安裝于斜板（16）下側(cè)對(duì)應(yīng)的(n-1)個(gè)通孔接口（17）連接，透明玻璃管（2）上的液位用于反映斜板對(duì)應(yīng)位置處的壓力，剩余的一個(gè)透明玻璃管（2）通過(guò)軟管穿過(guò)油路連接法蘭（22）置于油箱箱體（9）內(nèi)，用于標(biāo)定無(wú)壓力的基準(zhǔn)液位。

上述的觀測(cè)臺(tái)由觀測(cè)臺(tái)面板（1）、透明玻璃管（2）、緊固螺栓（3）、觀測(cè)臺(tái)底架（4）構(gòu)成，觀測(cè)臺(tái)面板（1）上直立安裝有n個(gè)透明玻璃管（2），透明玻璃管（2）上有刻度，且玻璃管內(nèi)放置彩色泡沫浮球，以便明顯反映出具體液位高度，觀測(cè)臺(tái)底架與觀測(cè)臺(tái)面板（1）的兩條支撐腿配合，并通過(guò)緊固螺栓（3）固定以便于調(diào)節(jié)觀測(cè)臺(tái)面板（1）高度，使油箱箱體（9）上側(cè)面置于觀測(cè)臺(tái)面板（1）中部位置。

上述的橡膠帶輪傳動(dòng)裝置由從動(dòng)輪（6）、橡膠帶（7）、張緊輪（8）、主動(dòng)輪（10）、調(diào)速電機(jī)（11）構(gòu)成；從動(dòng)輪（6）通過(guò)無(wú)孔軸承座和軸承安裝于油箱箱體（9）兩側(cè)壁；主動(dòng)輪（10）通過(guò)帶孔軸承座和軸承安裝于油箱箱體（9）兩側(cè)壁，并通過(guò)聯(lián)軸器與調(diào)速電機(jī)（11）聯(lián)接，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以使皮帶獲得不同的速度，從而產(chǎn)生不同的油液流速。

上述的油箱箱體（9）底板設(shè)置有斜板支架（21）和放油口（29），斜板支架（21）與斜板（16）末端鉸接，斜板支架（21）的設(shè)計(jì)高度應(yīng)使油箱箱體（9）底部留出較大空間，以便油液的循環(huán)，放油口（29）用以更換油液，進(jìn)行不同粘度潤(rùn)滑油的動(dòng)力潤(rùn)滑效果實(shí)驗(yàn)觀測(cè)；箱體前壁設(shè)置有軌道導(dǎo)向槽（24）和油路連接法蘭安裝孔（25），且箱體的前壁采用透明材料，便于觀測(cè)；箱體側(cè)壁設(shè)置有從動(dòng)輪安裝位（26）、張緊輪安裝位（27）和主動(dòng)輪安裝位（28）。

上述的側(cè)面密封裝置（19）兩側(cè)設(shè)置有毛氈構(gòu)成的凹形槽（18）（18），橡膠帶（7）邊緣嵌在其中運(yùn)動(dòng)，達(dá)到防止和減少油液的側(cè)漏提高實(shí)驗(yàn)精度的目的,且兩個(gè)側(cè)面密封裝置（19）通過(guò)固定柱（23）緊貼橡膠帶（7）兩側(cè)面安裝于油箱箱體（9）側(cè)壁。

上述的與側(cè)面密封裝置（19）接觸的斜板（16）兩側(cè)面部分設(shè)置密封膠條（20），減少側(cè)漏，斜板（16）的上側(cè)面、橡膠帶（7）下側(cè)面和兩個(gè)側(cè)面密封裝置（19）的側(cè)面形成一個(gè)相對(duì)密封的楔形空間。

上述的斜板傾斜角度調(diào)節(jié)裝置由手輪（5）、絲杠（12）、螺母與絲杠（12）構(gòu)成螺紋連接以實(shí)現(xiàn)連桿（13）沿軌道導(dǎo)向槽（24）直線運(yùn)動(dòng)；連桿（13）與滑塊（14）構(gòu)成移動(dòng)副；手輪（5）、與絲杠（12）、斜板連接桿（15）與斜板采用焊接形式連接，滑塊（14）與斜板連接桿（15）鉸連接，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，通過(guò)絲桿螺母帶動(dòng)斜板（16）沿鉸接轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，達(dá)到改變調(diào)節(jié)楔形空間形狀和油膜厚度的目的。

上述的油路連接法蘭（22）由油路連接法蘭座和油路連接法蘭蓋組成，油路連接法蘭（22）的使用可以保證油路的暢通，使工作部件可以順利的完成其相應(yīng)的工作。

本發(fā)明的有益效果是：基于流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論的基本方程——流體一維雷諾方程來(lái)設(shè)計(jì)的本實(shí)驗(yàn)裝置展示動(dòng)壓軸承潤(rùn)滑的基本原理，通過(guò)該裝置的演示，使學(xué)生能夠直觀、感性地觀察流體動(dòng)力潤(rùn)滑的各種特性，進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容并進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；具體來(lái)講，依據(jù)本實(shí)驗(yàn)裝置可以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如下：

1、通過(guò)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，可測(cè)得不同潤(rùn)滑表面速度與油膜壓力之間的數(shù)據(jù)關(guān)系；

2、通過(guò)調(diào)整斜板與橡膠帶之間的距離，可以測(cè)得不同油膜厚度與油膜壓力之間的數(shù)據(jù)關(guān)系；

3、通過(guò)調(diào)整斜板與橡膠帶之間相對(duì)角度，則可獲得不同油膜形狀與油膜壓力之間的數(shù)據(jù)關(guān)系；

4、通過(guò)更換箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油，可獲得不同潤(rùn)滑油粘度與油膜壓力之間的數(shù)據(jù)關(guān)系。

附圖說(shuō)明

圖1表示本實(shí)驗(yàn)裝置軸測(cè)圖。

圖2表示油箱箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3表示油箱箱體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4表示側(cè)面密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5表示油路連接法蘭座結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6表示本裝置工作原理簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：首先由斜板（16）的上側(cè)面、橡膠帶（7）下側(cè)面和兩個(gè)側(cè)面密封裝置（19）的側(cè)面形成一個(gè)相對(duì)密封的楔形空間，觀測(cè)臺(tái)面板（1）上(n-1)個(gè)透明玻璃管（2）下端分別通過(guò)軟管穿過(guò)油路連接法蘭（22）與等間距安裝于斜板（16）下側(cè)對(duì)應(yīng)的(n-1)個(gè)通孔接口（17）連接，透明玻璃管（2）上的液位用于反映斜板對(duì)應(yīng)位置處的壓力，剩余的一個(gè)透明玻璃管（2）通過(guò)軟管穿過(guò)油路連接法蘭（22）置于油箱箱體（9）內(nèi)，用于標(biāo)定無(wú)壓力的基準(zhǔn)液位，調(diào)節(jié)展示板的緊固螺栓（3）使觀測(cè)臺(tái)面板（1）高度置于相對(duì)于油箱箱體（9）的適當(dāng)位置，在油箱箱體（9）中加入粘度一定的某種適量油液（箱體中油液的液位控制在皮帶輪的中部位置），調(diào)速電機(jī)（11）驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪（10）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)帶動(dòng)液壓油使其從大口進(jìn)小口出，待橡膠帶（7）以恒速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)以后可以觀測(cè)計(jì)算n個(gè)透明玻璃管（2）中液位的高度以反映斜板（16）不同油膜厚度處的壓力分布，然后通過(guò)調(diào)節(jié)斜板支架（21）高度調(diào)整斜板與皮帶之間的距離，可以測(cè)得不同油膜厚度與油膜壓力之間的數(shù)據(jù)關(guān)系。

實(shí)施例2：本實(shí)施例與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同,不同之處在于斜板（16）傾斜角度、油液和斜板與橡膠帶之間距離不變，調(diào)整調(diào)速電機(jī)（11）使皮帶獲得不同的速度，從而產(chǎn)生不同的油液流速，可從展示板上觀測(cè)得到反映不同潤(rùn)滑表面速度與油膜壓力之間的數(shù)據(jù)關(guān)系的液位高度。

實(shí)施例3：本實(shí)施例與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同,不同之處在于調(diào)速電機(jī)（11）的轉(zhuǎn)速、油液和斜板與橡膠帶之間距離不變，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，通過(guò)絲桿螺母帶動(dòng)斜板沿鉸接轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，可從展示板上觀測(cè)得到反映不同油膜形狀與油膜壓力之間之間的數(shù)據(jù)關(guān)系的液位高度。

實(shí)施例4：本實(shí)施例與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同,不同之處在于斜板（16）傾斜角度、調(diào)速電機(jī)（11）的轉(zhuǎn)速、斜板與橡膠帶之間的傾斜角度和斜板與橡膠帶之間距離不變，從油箱箱體（9）底部放油口（29）更換不同粘度的油液，進(jìn)行不同粘度潤(rùn)滑油的動(dòng)力潤(rùn)滑效果實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，可從展示板上觀測(cè)得到反映不同粘度與油膜壓力之間的數(shù)據(jù)關(guān)系的液位高度。