含氣量和剪切空化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、剪切流是液壓元器件工作間隙內(nèi)的典型流動(dòng)現(xiàn)象，它廣泛存在于具有相對(duì)滑動(dòng)的微間隙內(nèi)。諸如馬達(dá)配流盤與缸體配合間隙內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)，以及動(dòng)、靜壓軸承中的潤滑等。這種剪切現(xiàn)象可能造成液膜破裂或空化，由此造成材料的磨損、空泡侵蝕，甚至噪聲等一系列問題。本文針對(duì)這一實(shí)際問題，利用一些自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)流體中的剪切空化現(xiàn)象進(jìn)了實(shí)驗(yàn)研究。本文主要做了以下幾方面工作： (1)流體中的含氣量是影響剪切空化的重要因素，準(zhǔn)確測量流體中的含氣量是研究含氣量對(duì)剪

2、切空化影響的重要內(nèi)容。利用一種自制的容積式含氣量測量裝置，測量了一定溫度和壓力范圍內(nèi)，空氣在500cSt二甲基硅油和液壓油中的溶解度。對(duì)溶解度數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，獲得本生溶解度對(duì)壓力和溫度的依賴關(guān)系式。溶解度數(shù)據(jù)的結(jié)果分析表明，本生溶解度與氣相壓力呈較好的線性關(guān)系，發(fā)現(xiàn)分子量差異很大的兩種硅油，對(duì)空氣的本生溶解度近似相同。 (2)將自制Couette流變儀改進(jìn)后，開展了含氣量對(duì)剪切空化初生影響的實(shí)驗(yàn)研究。證明二甲基硅油在相當(dāng)大的空

3、氣過飽和、飽和及欠飽和范圍內(nèi)均會(huì)發(fā)生剪切空化。獲得了空化初生時(shí)臨界剪切應(yīng)力與環(huán)境壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。發(fā)現(xiàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)流體的溫度變化判定空化初生是可行的。獲得了飽和比與剪切空化初生時(shí)Peclet數(shù)、毛細(xì)數(shù)及空化指數(shù)的關(guān)系式。 (3)上述實(shí)驗(yàn)是利用尼龍內(nèi)圓筒在實(shí)驗(yàn)間隙為0.3mm的條件下開展的，接下來又利用鋼質(zhì)內(nèi)圓筒在實(shí)驗(yàn)間隙為1mm的條件下，針對(duì)硅油開展了剪切空化實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比兩種不同內(nèi)圓筒下的空化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)鋼質(zhì)內(nèi)圓筒下很難發(fā)生剪切空

4、化現(xiàn)象。進(jìn)一步探討造成實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異的原因，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩內(nèi)圓筒表面特性并無重大差別，不是造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異的原因。而兩種實(shí)驗(yàn)情況下液膜厚度不同(鋼質(zhì)內(nèi)圓筒間隙變大)所導(dǎo)致的流體穩(wěn)定性不同以及兩內(nèi)圓筒熱導(dǎo)率的差異(熱導(dǎo)率相差150倍)是造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異的主因。 (4)對(duì)于粘彈性流體，法向應(yīng)力和粘度是影響剪切空化現(xiàn)象的兩個(gè)重要因素。文中利用旋轉(zhuǎn)流變儀，測量了粘彈性流體聚二甲基硅氧烷(PDMS)的主要流變參數(shù)，即粘度，法向應(yīng)力等。結(jié)合測量結(jié)