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本文改型设计了动载滑动轴承油膜挤压效应研究实验台,为保证试验台的旋转精度,对关键零部件进行了细腻的处理和专门的加工工艺的设计。通过去除动载滑动轴承旋转对油膜的剪切作用,达到了只对动载滑动轴承的挤压效应进行研究的目的;基于虚拟技术和NI6062E数据采集卡搭建了信号采集系统,对轴颈轴向1/2和1/4处的挤压油膜压力进行了采集,通过测量轴颈涡动位移变化,间接测量了油膜厚度的变化,实现观察挤压油膜力随着油膜厚度变化规律;同时利用高速CCD进行了油膜图像的采集;实验同时考虑了主轴系统振动对油膜挤压效应的影响,利用轴承静刚度的简易计算方法,计算了实验台角接触球轴承径向刚度;采用有限元分析方法,运用ANSYS软件,对实验台主轴转子系统进行了建模仿真,计算了实验台主轴转子系统的动态特性。
在不同工况下进行了系列实验研究,采集了压力、位移信号和挤压油膜分布图像。得到的压力曲线与前人所在一维挤压油膜压力曲线趋势相似。油膜压力曲线表现为压力上升的速度比下降的速度要缓慢一些,油膜正压力最大峰值总是出现在最小油膜厚度到达之前;相同轴颈涡动频率下,轴颈涡动幅度越大或最小油膜厚度越小,压力上升缓慢程度越明显;油膜正压力最大峰值随着轴颈涡动频率的提高先增大后减小,油膜最大负压力随着轴颈涡动频率的提高有变大的趋势,采到了绝对负压;相同最小油膜厚度下,观察到挤压油膜产生圆形的气泡或蕨状气穴均随着轴颈涡动频率的提高而变大,在轴承中覆盖的范围也越大。
通过实验结果分析,证实实验台的设计合理可靠。实验数据和结论为建立二维动载滑动轴承挤压膜模型,探索动载滑动轴承油膜分布规律提供可靠的实验依据。