[发明专利]一种可调参数空化发生及演化过程观测器

说明书

一种可调参数空化发生及演化过程观测器。主要由电机、轴、轴套、油槽、托盘、加热器、压力传感器和高倍高速摄像头组成。主要应用于模拟表面有润滑油流动的所有表面织构工业机械、设备的实际工况。采用电机带动试样旋转；采用压力传感器记录下表面在旋转运动过程中的压力变化；采用高倍高速摄像头在试样下方观测孔进行观测，观察运动过程中织构处空化现象的发生及演化过程。本发明专利的增益效果是：能够以简洁直观的方式实现对空化现象发生及演化过程进行观察，对于分析空化作用产生的流体动压效应提供一定的依据。

技术领域

模拟表面有润滑油流动的所有表面织构工业机械、设备的实际工况。用于观测可导致流体动压润滑及导致空蚀损害的空化现象发生及演化过程。

背景技术

据统计约80％零件损坏和40％能量损失由各种形式的摩擦磨损引起，表面减摩抗磨特性的研究一直是科学界的关注热点。合理的表面织构化技术以其降低摩擦、减少磨损、储油存屑等特性，成为改善接触表面摩擦学性能的有效手段。

目前，表面织构提高摩擦副摩擦学特性的作用机理主要包括：(1)附加流体动压效应，至今，流体动压原理仍是高速轻载条件下表面织构设计的主要依据。(2)表面沟槽结构能够捕捉和容纳磨屑以防止产生三体磨损的减摩机理。(3)在相对低速重载条件下，表面织构能够存储润滑油并提供给周围区域，实现“二次润滑”，提高边界润滑性能。(4)当摩擦副的间隙尺度处于纳米级甚至为零间隙时，表面力的作用超过了体积力和惯性力，由此在表面产生了显著的粘着力和摩擦力。表面织构的存在可以减小接触面积从而避免粘附和静摩擦故障。

在上述几种机理中，空化现象在流体动压润滑中的作用得到了越来越多研究者的重视。研究者的总结认为在润滑过程中，织构区形成一个渐扩地空间，相当于发散区，非织构区相当于收敛区。当条件满足时能形成微小的类似楔形效应。在收敛区产生正压，发散区产生负压。此负压可引起润滑剂沸点降低，同时可以提高油膜承载力，即可以增强表面织构的减摩抗磨特性。

目前赞同空化作用可以起到良好摩擦学作用的研究者很多，但真正观测到空化现象的研究成果很少，用于精确、清晰的观测空化发生和演化过程的设备未见报道。

本空化发生和演化观测器，采用高倍高速摄像头来跟踪观测空化现象的发生及演化工程，对于后续的空化作用所起流体动压效应分析起到关键的借鉴可拓展作用。

发明内容

空化发生及演化观测器，其下盘为圆型有一定高度边缘围挡的油槽，其材质为抗高温耐摩擦铁氟龙透明塑料，为增强其机械强度，在其下方设置钢制托盘，托盘表面开有两个观测孔。观测孔下方放置高倍高速摄像头。上方运动件为圆形，周边环装凸起，在环状表面具有一定微织构分布的试样。试样安装在可保证其稳定转动的机械结构上，在下盘下表面不同位置安装压力传感器，实时监测其压力变化。

观测器的润滑油工作温度可通过加热器进行调节，调整检测中转速和载荷。使用此设备分别在平原地区和高原地区检测流体在织构表面的空化现象和压力变化。

附图说明

图1为空化发生及演化观测器结构示意图；

图2为传动轴零件结构示意图；

图3为钢制托盘结构示意图；

图4为试样结构示意图；

图1中：1-电机，2-传动部件轴，3-支架，4-轴套，5-立柱，6-试样，7-载荷槽，8-铁氟龙塑料油槽，9-织构表面，10-加热器，11-钢制托盘，12-压力传感器，13-观测孔，14-高速高倍摄像头。

具体实施方式

1、接通电机(1)电源，电机(1)通过传动轴(2)带动上试样(6)发生一定转速的旋转。

2、在此过程中利用铁氟龙塑料油槽(8)中的加热器(10)进行加热，以此调节润滑油的工作温度。