高速水润滑动压螺旋槽轴承的空化实验研究

发布时间：2024-12-11 00:54

　　为提升高速轴承的性能,目前国内外主要研究高速水润滑螺旋槽轴承。然而,润滑介质的空化现象使轴承的使用寿命降低、磨损加剧、噪声增强。为此,需提升轴承的抗空蚀性能,同时考虑到静压轴承外设昂贵的问题,本文将深入研究高速水润滑动压螺旋槽轴承的空化现象。首先,阐述了高速水润滑轴承研究的背景及意义,综合国内外现状分析了空化现象的原理、影响、研究方法,结合高速水润滑动压螺旋槽轴承的基本工作原理,完成了实验的总体方案设计。按照实验要求,设计并制造出高速水润滑螺旋槽动压径向滑动轴承的空化实验装置和推力滑动轴承的空化实验装置,结合各部件的功能,将装置分为驱动部件、轴承部件、图像采集系统等部分,并逐个介绍。其次,基于推力轴承空化实验装置,完成安装、调试、实验等操作;对于径向轴承空化实验装置,提出了空化气泡展开面的面积计算方法。实验中,读出拉压传感器的数值,绘出摩擦扭矩随轴承转速变化的曲线,借助高速摄影法拍摄得到空化现象的图片。最后,基于空化图片进行了一系列图像预处理,编程实现了两种椭圆检测的算法,并对检测效果进行比较。且改进了一种重叠椭圆轮廓检测算法,成功将重叠的椭圆分离。最后进行数据处理,绘制分布曲线,总结分...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题来源及主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容
        1.3.3 论文结构安排
第二章 实验的基本原理及总体方案设计
    2.1 两相流理论
        2.1.1 流体的主要物理性质
        2.1.2 流体的空化效应
        2.1.3 气泡聚合与破裂的理论
        2.1.4 已有理论模型中的两相流及统计指标
    2.2 滑动轴承的润滑理论基础
        2.2.1 滑动轴承的润滑状态
        2.2.2 流体动压润滑机理
        2.2.3 轴承静特性的计算基础
    2.3 实验的总体方案设计
    2.4 本章小结
第三章 高速水润滑动压螺旋槽轴承的空化实验装置设计
    3.1 测试装置的整体布局
        3.1.1 高速水润滑动压人字槽径向滑动轴承空化实验设备的位置分布
        3.1.2 高速水润滑动压螺旋槽推力滑动轴承空化实验设备的位置分布
    3.2 驱动部件
    3.3 轴承部件
        3.3.1 径向滑动轴承部件
        3.3.2 推力滑动轴承部件
        3.3.3 轴承零件具有的互换性
        3.3.4 轴承转动件的安全性分析
    3.4 轴承加载与间隙测量部件
        3.4.1 径向滑动轴承的加载位置选择
        3.4.2 推力滑动轴承的加载位置选择
        3.4.3 轴承加载装置
        3.4.4 轴承水膜间隙的测量
    3.5 摩擦扭矩测量系统
        3.5.1 拉压传感器
        3.5.2 动静态应变测试分析系统
        3.5.3 本实验中测试分析系统精度的分析
    3.6 图像采集系统
        3.6.1 高速相机
        3.6.2 图像采集卡
        3.6.3 实验照明设备
    3.7 水循环系统
    3.8 本章小结
第四章 基于空化实验装置的实验研究
    4.1 高速水润滑动压螺旋槽推力滑动轴承的空化实验研究
        4.1.1 轴承的结构与参数
        4.1.2 推力轴承空化实验装置的研制
        4.1.3 轴承实验装置的密封性测试
        4.1.4 摩擦扭矩的测量
        4.1.5 空化现象图像的获取
    4.2 高速水润滑动压螺旋槽径向滑动轴承的实验分析
        4.2.1 实验轴承与轴瓦的实物图介绍
        4.2.2 径向滑动轴承中空化气泡投影展开面的面积计算方法
    4.3 本章小结
第五章 空化现象的数字图像处理及实验结果分析
    5.1 数字图像处理软硬件环境的搭建
        5.1.1 软件环境
        5.1.2 硬件环境
    5.2 空化气泡的尺寸计算方法
        5.2.1 网格法
        5.2.2 称重法
        5.2.3 图像法
    5.3 空化现象图片的图像预处理
        5.3.1 图像的增强处理
        5.3.2 图像的对比度提升
        5.3.3 图像的漫水填充
        5.3.4 图像的边缘检测
        5.3.5 图像的轮廓识别
    5.4 椭圆检测算法的比较
        5.4.1 几何法识别椭圆
        5.4.2 最小二乘法拟合椭圆
        5.4.3 两种算法的检测效果对比
    5.5 重叠椭圆识别算法的研究
        5.5.1 重叠椭圆识别算法的总体流程
        5.5.2 凸性曲线段的获取
        5.5.3 基于K-means的凸性曲线段优化匹配
        5.5.4 重叠椭圆的检测效果
    5.6 三种转速下的单槽台区域的检测结果
    5.7 空化气泡的数据分析与处理
    5.8 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 不足与展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：4015930