流体动力润滑特性试验装置设计

编号:石河子大学大学生研究训练计划项目申请书项目名称流体动力润滑特性试验装置设计申请人刘中奎所在院系机械电气工程学院专业班级机械设计制造及其自动化12级申请人电话[phone]申请人[e-mail]指导教师李盛林导师所在单位机械电气工程学院填表日期2014-12-25石河子大学教务处二○○七年十月制一、申请人简况申请人姓名刘中奎性别男民族汉族出生日期1994.06.15所在院系机械电气工程学院专业、年级机械设计制造及其自动化12级学号[e-mail]电话[phone]申请学分项目名称流体动力润滑特性试验装置设计1.申请人参加科研工作简历自何年月至何年月项目名称担任的工作2.申请人入校以来的主要专业必修课成绩课程名称类别学分成绩课程名称类别学分成绩画法几何及机械制图（一）必修4.084画法几何及机械制图（二）必修2.082机械制造基础（一）必修3.587机械制造基础（二）必修3.089机械设计基础（一）必修3.595材料力学必修4.591理论力学必修4.597专业外语必修2.0923.申请人入校以来获奖情况获奖名称获奖等级获奖时间授奖单位三好学生优秀奖2014年10月石河子大学天山铝业奖学金奖学金2014年12月石河子大学4.项目组其他成员（不包括导师）姓名学号专业、年级所在学院分工签名范振华2012509097机械设计制造及其自动化12级机械电气工程学院做实验、制作模型张蒙2012509093机械设计制造及其自动化12级机械电气工程学院整理、编写材料注：此表用A3纸打印一式三份，批准后由教务处、学院及申请人各保存一份。项目编号由教务处统一编号。二、申请人对研究项目简要说明（一）立论依据（项目的研究意义、拟研究问题的国内外现状分析、所涉及的学科领域、科学价值）滑动轴承具有承载能力大、回转精度高、抗震性好、工作平稳可靠、噪音小、寿命长等优点，因而应用非常广泛。其根据承受载荷的方向不同分为径向滑动轴承和推力滑动轴承。其中，动压径向滑动轴承通过自身旋转产生动压油膜，相比静压轴承其供油系统更为简单，工艺要求不高，设计合适的动压轴承可以具有较长的使用寿命，油膜问题则是研究重点，通过研究动压油膜来确定其对滑动轴承工作特性的具体影响。此外，径向滑动轴承的轴颈与轴承孔间必须留有间隙，当轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触。此时，两表面间自然形成一收敛的楔形空间。当轴颈开始转动，随着转速的增大，带入楔形空间的油量增多，楔形油膜产生一定动压力，将轴颈浮起并使其在达到稳定运转后稳定在一定的偏心位置上。形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件：1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；2）被油膜分开的两表面间必须有足够的相对滑动速度（亦即滑动表面带油时要有足够的油层最大速度），其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。以上条件是由一维雷诺方程得出，而一维雷诺方程由被油膜隔开的两平板的相对运动情况推导得出。流体动力润滑是《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，因此，本项目提出设计并制作一个试验装置，通过该装置的演示，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。（二）研究目标、主要内容、主要方法、拟解决的关键问题、预期目标及其研究成果和形式研究目标：设计并制作一个用于展示液体动压润滑特性的试验装置。主要内容：（1）试验装置的功能规划、结构设计及尺度综合；（2）压力油膜的分布演示；（3）流体速度的分布演示；（4）油膜厚度变化快慢的影响演示。主要方法：通过试验装置玻璃管道中不同液面高度确定油膜压力的分布与变化；由悬挂小球的悬浮高度确定流体速度的分布；改变支板的倾角从而改变油膜厚度变化的快慢。拟解决的关键问题：液面高度向液体压力的转化；小球悬浮位置的确定及其向流体速度分布的转化；实验数据的测量。装置设计构想：装置主要由容器（透明，足够大）、带轮、测速仪器、电机、玻璃管、油、支板、染色塑料球等组成，如下图所示。试验原理及步骤：在容器中加入足量油（能够覆盖带轮），电机驱动带轮使顺时针转动，在倾斜的支板（支板与水平面夹角可调，试验不同角度对动压油膜的影响）上打小孔并连接玻璃管道，在稳定运转以后可以通过玻璃管道中液位的高度判别计算不同油膜厚度处的压力分布。在带轮的右侧悬挂染有不同颜色的小球，通过小球不同的悬浮位置，判别小球受力，从而推算出小球所在油层的速度分布，皮带轮的下边缘与支板的上边缘的中间区域模拟滑动轴承形成的楔形空间。预期目标及其研究成果和形式：试验装置1台；图纸1套；试验记录1份；设计说明书1份。研究的进度安排1—2月，查阅相关资料，学习相关知识；3—4月，通过简单的试验得出相应的数据，对数据进行分析从而确定实验所需材料；5—6月，购买装置所需材料和制作工具，做出装置实体；7—10月，利用实体装置做试验，优化改进；11月，总结，撰写相关文件；12月，结题。研究工作已有基础条件小组成员均为机械电气工程学院的学生，参加过金工实习并具有一定的动手制作能力；小组成员学过相应的制图软件：CAD制图软件、Solidwork三维设计软件等；通过机械原理、机械设计、材料力学等课程的学习，已经掌握了机械设计基本过程、材料分析基础等，能够保证项目的顺利实施。此外，我院机械零部件实验室以及部分小型加工机床等，也为本项目的开展提供了必要的硬件保障。三、申请资助金额和经费预算项目经费资金总额及来源（单位：元）共计（元）申请学校资助（元）院系配套资金（元）自筹经费（元）2000.001800.00200.000.00预算支出科目支出金额（元）预算根据及理由1．调研费200.00市场调研2．图书、资料费500.00购买有关材料学、力学的参考书3．实验材料费500.00购买实体材料、工具费用；试验费用4．测试、分析费400.00相关的机械设备使用费用5．复印、打印费200.00相关资料、结果的打印6．其它200.00杂项支出四、指导教师简况及工作姓名李盛林性别男民族汉党派年龄48最终学历本科学位学士职称教授职务机械设计教研室主任从事专业机械设计研究方向机械设计及理论所在院系机械电气工程学院电话[phone]通讯地址机械电气工程学院机械系电子信箱[e-mail]指导教师对课题设计的评价及指导工作方案：项目选题来自生活实际所需，较好地考虑了学生自身情况，研究目标明确，内容具体，进度安排合理，并且具有开展相关研究的基础条件。同意申报。指导教师（签字）：年月日五、申请人所在学院初审意见对课题设计的科学性、可行性及指导教师工作方案的评审意见：院大学生研究训练工作组组长（签章）：年月日