滑动轴承液体空化观测装置

1.本发明涉及观测测试领域，尤其是涉及一种滑动轴承液体空化观测装置。


背景技术：

2.空化现象在流体(液体)动压润滑中常见而又重要，空化的产生通常会造成润滑膜的破裂，影响润滑性能，甚至引起气蚀。为了研究滑动轴承中液体空化产生空泡机理，探究轴瓦及轴径几何形貌、轴瓦受外部载荷、驱动主轴速度等对润滑液体空化特性的影响，需要对其空化产生空泡形成过程进行观测。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出了一种滑动轴承液体空化观测装置，该滑动轴承液体空化观测装置能够对轴径转动过程中透明轴瓦内液体空化产生空泡进行观测，可以记录空化全过程,可以用于研究透明轴瓦受外部载荷、驱动主轴速度对液体空化特性的影响。
4.根据本发明的滑动轴承液体空化观测装置，包括：驱动主轴；轴径和透明轴瓦，所述轴径设于所述透明轴瓦内且与所述驱动主轴连接，所述驱动主轴用于驱动所述轴径在所述透明轴瓦内转动；力传感器和位移台，所述力传感器连接在所述透明轴瓦和所述位移台之间，所述位移台适于驱动所述力传感器带动所述透明轴瓦在所述轴瓦的径向方向运动；观测机构，所述观测机构用于观测所述透明轴瓦内的液体空化产生空泡情况。
5.根据本发明的滑动轴承液体空化观测装置，通过驱动主轴、轴径、透明轴瓦、力传感器、位移台和观测机构配合，能够对轴径转动过程中透明轴瓦内液体空化产生空泡进行观测，可以记录空化全过程,可以用于研究透明轴瓦受外部载荷、驱动主轴速度对液体空化特性的影响，也可以便于采用数字图像处理技术进行定量化的后续分析。
6.在本发明的一些示例中，所述的滑动轴承液体空化观测装置还包括：补光灯，所述补光灯用于朝向所述透明轴瓦发射光线。
7.在本发明的一些示例中，所述观测机构为多个，多个所述观测机构在所述透明轴瓦的周向间隔开设置。
8.在本发明的一些示例中，所述观测机构为相机。
9.在本发明的一些示例中，所述轴径通过销钉与驱动主轴连接，以使所述驱动主轴和所述轴径固定。
10.在本发明的一些示例中，所述驱动主轴的中心轴线与所述轴径的中心轴线重合。
11.在本发明的一些示例中，所述轴径的外周面与所述透明轴瓦的内表面间隔开。
12.在本发明的一些示例中，所述透明轴瓦由亚克力或二氧化硅材料制成。
13.在本发明的一些示例中，所述补光灯为多个，多个所述补光灯在所述透明轴瓦的周向间隔开设置。
14.在本发明的一些示例中，所述位移台包括：位移台本体、滑块和驱动件，所述滑块
可移动地设于所述位移台本体，所述驱动件设于所述位移台本体，所述力传感器连接在所述透明轴瓦和所述滑块之间，所述驱动件适于驱动所述滑块在所述轴瓦的径向方向相对所述位移台本体运动。
15.在本发明的一些示例中，所述的滑动轴承液体空化观测装置，还包括：机架，所述驱动主轴、所述位移台和所述观测机构均设于所述机架。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是根据本发明实施例的滑动轴承液体空化观测装置的剖视图。
19.附图标记：
20.滑动轴承液体空化观测装置100；
21.驱动主轴10；
22.轴径20；连接部21；
23.透明轴瓦30；轴瓦本体31；盖体32；
24.力传感器40；
25.位移台50；位移台本体51；滑块52；驱动件53；
26.观测机构60；销钉70。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.下面参考图1描述根据本发明实施例的滑动轴承液体空化观测装置100。
29.如图1所示，根据本发明实施例的滑动轴承液体空化观测装置100包括：驱动主轴10、轴径20、透明轴瓦30、力传感器40、位移台50和观测机构60。驱动主轴10可以构造为电主轴，电主轴采用电驱动。轴径20设置于透明轴瓦30内，且轴径20与驱动主轴10连接，驱动主轴10用于驱动轴径20在透明轴瓦30内转动。透明轴瓦30内设置有液体(即润滑液体)。力传感器40连接在透明轴瓦30和位移台50之间，如图1所示，力传感器40支撑在透明轴瓦30和位移台50之间，位移台50适于驱动力传感器40带动透明轴瓦30在轴瓦的径向方向运动。观测机构60用于观测透明轴瓦30内的液体空化产生空泡情况，驱动主轴10驱动轴径20在透明轴瓦30内转动时，可能会在负压区产生空泡，通过观测机构60可观测空泡产生过程及空间分布。
30.其中，滑动轴承液体空化观测装置100工作时，驱动主轴10驱动轴径20在透明轴瓦30内转动，通过调节驱动主轴10转速，观测机构60能够观测到不同驱动主轴10转速情况下空泡产生过程及空间分布，可以观测到不同驱动主轴10的转速对透明轴瓦30内的液体空化特性的影响，并且，通过位移台50驱动力传感器40带动透明轴瓦30在轴瓦的径向方向运动，
使透明轴瓦30受外部载荷，能够实现对透明轴瓦30进行径向加载，同时，通过力传感器40实时检测透明轴瓦30受力状态，观测机构60能够观测到透明轴瓦30受不同外部载荷力大小时空泡产生过程及空间分布，可以观测到透明轴瓦30受不同外部载荷力对透明轴瓦30内的液体空化特性的影响，从而可以用于研究透明轴瓦30受外部载荷、驱动主轴10速度对液体空化特性的影响，便于采用数字图像处理技术进行定量化的后续分析，进而可以实现研究滑动轴承中液体空化产生空泡机理的目的。
31.由此，通过驱动主轴10、轴径20、透明轴瓦30、力传感器40、位移台50和观测机构60配合，能够对轴径20转动过程中透明轴瓦30内液体空化产生空泡进行观测，可以记录空化全过程,可以用于研究透明轴瓦30受外部载荷、驱动主轴10速度对液体空化特性的影响，也可以便于采用数字图像处理技术进行定量化的后续分析。
32.在本发明的一些实施例中，观测机构60可以设置为相机，进一步地，观测机构60设置为高速相机，其中，高速相机是工业相机的一种，一般高速相机指的是数字工业相机，高速相机可代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号。具体地，观测机构60可以与图像处理系统通讯连接，高速相机能够将拍摄的空泡产生过程及空间分布情况发送至图像处理系统，图像处理系统可以采用数字图像处理技术进行定量化的后续分析，从而实现研究透明轴瓦30受外部载荷、驱动主轴10速度对液体空化特性的影响。
33.在本发明的一些实施例中，滑动轴承液体空化观测装置100还可以包括：补光灯(图中未示出)，补光灯用于朝向透明轴瓦30发射光线。其中，补光灯开启后，补光灯发射出的光线照射在透明轴瓦30上，这样设置能够使观测机构60更加清晰地观测到透明轴瓦30内空泡产生过程及空间分布，可以清晰观测到透明轴瓦30内润滑液体空化过程，从而可以使研究结果更加准确。
34.在本发明的一些实施例中，补光灯可以设置为多个，多个补光灯在透明轴瓦30的周向间隔开设置，进一步地，多个补光灯在透明轴瓦30的周向方向依次间隔开设置，进一步地，相邻两个补光灯之间的间隔距离相同，这样设置能够使观测机构60更加清晰地观测到透明轴瓦30内空泡产生过程及空间分布，可以更加清晰观测到透明轴瓦30内润滑液体空化过程。
35.在本发明的一些实施例中，观测机构60可以设置为多个，多个观测机构60在透明轴瓦30的周向间隔开设置，进一步地，多个观测机构60在透明轴瓦30的周向方向依次间隔开设置，进一步地，相邻两个观测机构60之间的间隔距离相同，如此设置能够使多个观测机构60均匀地布置在透明轴瓦30的周向，通过多个观测机构60同时对透明轴瓦30进行观测，可以拍摄并记录空化全过程,可以观测到透明轴瓦30内不同区域空泡产生过程及空间分布。
36.在本发明的一些实施例中，如图1所示，轴径20通过销钉70与驱动主轴10连接，以使驱动主轴10和轴径20固定。其中，如图1所示，轴径20的上端设置有连接部21，连接部21可以设置为圆柱形结构，销钉70同时穿过轴径20和驱动主轴10，从而将轴径20和驱动主轴10稳固地装配，驱动主轴10转动时保证轴径20跟着驱动主轴10同步转动。
37.在本发明的一些实施例中，如图1所示，驱动主轴10的中心轴线与轴径20的中心轴线重合。其中，在驱动主轴10的中心轴线、轴径20的中心轴线均在图1中的上下方向延伸设置，在图1中的上下方向，驱动主轴10的中心轴线和轴径20的中心轴线重合，能够提升驱动
主轴10和轴径20的同轴度，保证轴径20具有较高的回转精度。
38.进一步地，驱动主轴10通过锥面与轴径20定位配合，如此设置能够进一步提升驱动主轴10和轴径20的同轴度，进一步保证轴径20具有较高的回转精度。
39.在本发明的一些实施例中，轴径20的外周面与透明轴瓦30的内表面间隔开设置，这样设置能够使轴径20和透明轴瓦30间隙配合，轴径20和透明轴瓦30之间的间隙作为影响润滑液体空化的因素之一，轴径20和透明轴瓦30之间的间隙可以通过加工精度保证，通过轴径20和透明轴瓦30间隙配合，能够使轴径20和透明轴瓦30之间充满液体，可以更加清晰地观测到透明轴瓦30内空泡产生过程及空间分布。
40.在本发明的一些实施例中，透明轴瓦30由亚克力或二氧化硅材料制成。其中，亚克力或二氧化硅材料透光度好，这样设置能够保证透明轴瓦30的透光性，可以使观测机构60清楚观测空泡产生过程。
41.需要说明的是，如图1所示，透明轴瓦30固定于力传感器40上，力传感器40固定于位移台50上，力传感器40可以设置为六维力传感器40，六维力传感器40可全面监测实验中透明轴瓦30受力，透明轴瓦30受力包括径向载荷力及摩擦力矩，通过将力传感器40设置为六维力传感器40，可全面检测透明轴瓦30的受力状态，并可测量摩擦力，观测机构60能够观测到透明轴瓦30受不同外部载荷力大小时空泡产生过程及空间分布，可以观测到透明轴瓦30受不同外部载荷力对透明轴瓦30内的液体空化特性的影响，从而可以准确研究出透明轴瓦30受外部载荷对液体空化特性的影响。进一步地，可根据需要减少力传感器40维数至二维力传感器40，二维力传感器40可以准确测量出透明轴瓦30所受径向载荷。
42.在本发明的一些实施例中，如图1所示，透明轴瓦30包括轴瓦本体31和盖体32，轴瓦本体31限定出上端敞开的容纳空间，盖体32用于封闭容纳空间的敞开端，这样设置能够防止透明轴瓦30内的液体甩出。
43.在本发明的一些实施例中，位移台50可以包括：位移台本体51、滑块52和驱动件53，滑块52可移动地设于位移台本体51，也就是说，滑块52相对于位移台本体51可移动，驱动件53设置于位移台本体51，力传感器40连接在透明轴瓦30和滑块52之间，驱动件53适于驱动滑块52在轴瓦的径向方向相对位移台本体51运动，如此设置能够实现驱动力传感器40带动透明轴瓦30在轴瓦的径向方向运动的目的。
44.在本发明的一些实施例中，位移台50可以设置为一维位移台50，此时滑块52只在位移台本体51的第一方向相对位移台本体51移动，第一方向与水平面平行，驱动件53可以设置为转动手柄，转动手柄可转动地设置于位移台本体51，转动转动手柄时转动手柄相对位移台本体51位置发生移动，此时转动手柄朝向靠近或者远离滑块52移动，转动手柄靠近滑块52移动且与滑块52接触时，转动手柄可以驱动滑块52相对位移台本体51移动，从而可以实现向透明轴瓦30施加径向载荷的目的，进而实现滑动轴承变载时透明轴瓦30内液体空化过程。
45.在本发明的一些实施例中，位移台50可以设置为二维位移台50，此时滑块52可以在位移台本体51的第一方向和第二方向相对位移台本体51移动，第一方向和第二方向均与水平面平行，且第一方向和第二方向可以垂直，驱动件53可以设置为转动手柄，驱动件53可以设置为两个，两个转动手柄均可转动地设置于位移台本体51，转动转动手柄时转动手柄相对位移台本体51位置发生移动，此时转动手柄朝向靠近或者远离滑块52移动，转动两个
转动手柄中的一个且转动手柄靠近滑块52移动与滑块52接触时，转动手柄驱动滑块52在第一方向相对位移台本体51移动，转动两个转动手柄中的另一个且转动手柄靠近滑块52移动与滑块52接触时，转动手柄驱动滑块52在第二方向相对位移台本体51移动，从而可以实现在不同方向上向透明轴瓦30施加径向载荷的目的，进而实现滑动轴承变载时透明轴瓦30内液体空化过程。
46.在本发明的一些实施例中，位移台50可以设置为电动位移台50，电动位移台50可实现向透明轴瓦30施加径向载荷实时变载的效果，从而可以观测到透明轴瓦30受不同外部载荷力对透明轴瓦30内的液体空化特性的影响，从而可以准确研究出透明轴瓦30受外部载荷对液体空化特性的影响，进而实现滑动轴承变载时透明轴瓦30内液体空化过程。
47.在本发明的一些实施例中，滑动轴承液体空化观测装置100还可以包括：机架，驱动主轴10、位移台50和观测机构60均设置于机架，进一步地，补光灯设置于机架，如此设置能够将驱动主轴10、补光灯、位移台50和观测机构60固定于机架上，可以避免驱动主轴10、补光灯、位移台50和观测机构60之间相对位置发生移动，可以使观测机构60清楚地观测透明轴瓦30内空泡产生过程及空间分布。
48.下面详细描述本发明实施例的滑动轴承液体空化观测装置100的使用方法，具体过程如下：
49.第一步骤：试样安装。在驱动主轴10上安装好轴径20和轴瓦本体31后，往透明轴瓦30中加入润滑液体，盖好盖体32。
50.第二步骤：调零。调整位移台50，使得力传感器40测得水平方向力为0，以避免启动时刮伤透明轴瓦30表面。
51.第三步骤：设定实验条件。启动驱动主轴10后设定至实验转速，调整位移台50向透明轴瓦30施加径向载荷至实验载荷。
52.第四步骤：空泡观测。控制补光灯开启实现调整好光照条件后，启动观测机构60记录空泡产生过程。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。