液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航空領(lǐng)域的試驗(yàn)裝置，特別涉及一種液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置。解決了現(xiàn)有航空發(fā)動機(jī)軸承腔試驗(yàn)臺中無法開展油滴與腔壁碰撞可視化試驗(yàn)、其他液滴與固體壁面碰撞試驗(yàn)裝置的液滴尺寸等參數(shù)調(diào)節(jié)范圍與軸承腔工程實(shí)際差異大、裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本較高的問題。技術(shù)方案是構(gòu)建一種液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，包括支撐框架、液滴發(fā)生部件、可調(diào)角度固體板部件、回油部件和照明攝像系統(tǒng)；通過更換液滴發(fā)生裝置的針頭改變液滴滴出直徑大小，通過滑動液滴發(fā)生裝置距離碰撞板的位置改變液滴滴落時(shí)速度；碰撞板能夠連續(xù)改變傾斜角度。本發(fā)明方便確定液滴與固體板斜碰撞后發(fā)生飛濺的臨界工況條件，使油滴與腔壁碰撞能夠可視化觀測、降低了成本。
【專利說明】液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空領(lǐng)域，涉及一種試驗(yàn)裝置，特別涉及一種液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空發(fā)動機(jī)軸承腔中，滾動軸承采用環(huán)下供油的潤滑方式，潤滑油從軸承保持架甩出后破碎形成不同尺寸的油滴，不同尺寸的油滴最終以不同入射角和運(yùn)行速度撞向軸承腔壁，撞擊腔壁后油滴沉積形成油膜或產(chǎn)生飛濺。油滴撞擊腔壁后鋪展和飛濺的臨界條件是開展軸承腔理論和工程研究的重要輸入條件，因此軸承腔的工程設(shè)計(jì)需要開展油滴與腔壁碰撞試驗(yàn)工作支撐，受制于軸承腔可視性、測試便捷性及成本因素，有必要將軸承腔中油滴與腔壁碰撞的物理現(xiàn)象從復(fù)雜的工程背景中剝離而設(shè)計(jì)液滴與固體板斜碰撞的試驗(yàn)
裝直。
[0003]目前未檢索到有關(guān)反映軸承腔中油滴與腔壁碰撞試驗(yàn)裝置的公開文獻(xiàn)，文獻(xiàn)“Impact of droplets onto inclined surfaces.S.Sikalo, C.Tropea, E.N.Ganic, etal.Journal of Colloid and Interface Science.2005, 286:661-669” 公開了一種液滴與有液膜的固體板碰撞裝置，論文作者利用該裝置研究了液滴鋪展和反彈飛濺的情況，但是該試驗(yàn)裝置只能產(chǎn)生幾種不同直徑的液滴，也不能連續(xù)調(diào)節(jié)碰撞板的角度。另外該試驗(yàn)裝置中液滴尺寸、速度等參數(shù)的數(shù)值與軸承腔中油滴撞擊腔壁的工況和結(jié)構(gòu)參數(shù)均有很大出入，該試驗(yàn)裝置無法滿足開展軸承腔油滴與腔壁碰撞試驗(yàn)研究的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了能夠反映軸承腔油滴與腔壁碰撞工程現(xiàn)象，并測得不同直徑的液滴在連續(xù)可調(diào)入射角度下與固體板斜碰撞時(shí)發(fā)生飛濺的臨界條件，提出了一種液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置。
[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:設(shè)計(jì)一種液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，解決了現(xiàn)有航空發(fā)動機(jī)軸承腔試驗(yàn)臺中無法開展油滴與腔壁碰撞可視化試驗(yàn)、其他液滴與固體壁面碰撞試驗(yàn)裝置的液滴尺寸、速度、入射角等參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍與軸承腔工程實(shí)際差異很大、裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本較高的問題，達(dá)到了在能反映航空發(fā)動機(jī)軸承腔油滴/壁面碰撞工程實(shí)際條件的前提下，完成油滴/腔壁，碰撞可視化觀測并且試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)緊湊成本較低的效果。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:構(gòu)建一種液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，主要包括支撐框架、液滴發(fā)生部件、可調(diào)角度固體板部件、回油部件和照明攝像系統(tǒng)；液滴發(fā)生部件和可調(diào)角度固體板部件安裝在支撐框架上；可調(diào)角度固體板部件、回油部件和照明攝像系統(tǒng)位于液滴發(fā)生部件下方，照明攝像系統(tǒng)透過可調(diào)角度固體板部件進(jìn)行照明拍攝，回油部件接收液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置內(nèi)流出的液體。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:支撐框架對整個(gè)試驗(yàn)裝置起著連接和支撐的作用，依次由短上圍欄、長上圍欄、導(dǎo)軌一、導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌三、導(dǎo)軌四、軸套、長底板和短底板焊接而成。長底板與短底板通過地腳螺栓與T形臺固連，導(dǎo)軌一與導(dǎo)軌二開有通孔通過螺栓連接固定可調(diào)角度固體板部件中的弧度板，軸套與可調(diào)角度固體板部件中的轉(zhuǎn)動軸間隙配合且軸心線重合；導(dǎo)軌一、導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌三和導(dǎo)軌四連接了液滴發(fā)生部件，液滴發(fā)生部件可以通過滑板在導(dǎo)軌上下滑動，導(dǎo)軌上開有通孔可以通過螺栓連接滑板使并使之固定在需要的高度，短上圍欄與長上圍欄起到加強(qiáng)整個(gè)支撐架的剛度的作用。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:液滴發(fā)生部件由量杯、球閥、針管、支撐面板及滑板構(gòu)成。量杯放置在支撐面板上，支撐面板有滑槽可以使量杯左右滑動，量杯底部開有通孔與球閥膠結(jié)，球閥底部與針管膠結(jié)，當(dāng)量杯內(nèi)裝有一定液面高度的液體時(shí)可以僅通過更換針管上的針頭來快捷的改變滴出液滴的直徑大小，不同的針頭直徑對應(yīng)不同的液滴直徑，滑板與支撐面板焊接并可以在導(dǎo)軌上滑動以改變滴針距離碰撞板的高度。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:可調(diào)角度固體板部件包含轉(zhuǎn)動軸、碰撞板、開口側(cè)短玻璃擋板、開口側(cè)長玻璃擋板、長玻璃擋板、前玻璃擋板、后玻璃擋板、滑動絲杠、加強(qiáng)絲杠、弧度板。弧度板固定在支撐框架上，轉(zhuǎn)動軸開有螺栓孔通過螺栓與碰撞板固聯(lián)，通過轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)來帶動碰撞板角度的變化，碰撞板的另一端與開有螺栓孔的滑動絲桿固聯(lián)，滑動絲桿可以在弧度板內(nèi)的弧形槽內(nèi)滑動，當(dāng)滑動絲杠滑動一定角度后通過螺母可以將滑動絲杠與弧度板固定，加強(qiáng)絲杠穿過兩個(gè)弧度板，在每個(gè)弧度板的兩側(cè)均用螺母固定來增強(qiáng)兩個(gè)弧度板的剛度防止其在碰撞板改變角度時(shí)變形；開口側(cè)短玻璃擋板、開口側(cè)長玻璃擋板、長玻璃擋板、前玻璃擋板和后玻璃擋板均通過膠結(jié)固定在碰撞板上，玻璃擋板在保證透光的同時(shí)可以防止滴落的液滴飛濺出碰撞板污染試驗(yàn)臺，開口側(cè)短玻璃擋板與開口側(cè)長玻璃擋板之間開有窗口可以用來觀察和拍攝運(yùn)動油滴與固體板之間的碰撞，后玻璃擋板有回油孔與回油裝置的塑料軟管連接保證滴落的液體流到油箱。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:回油部件包含塑料軟管和油箱，塑料軟管前端與可調(diào)角度固體板裝置粘接，后端放在油箱，使裝置內(nèi)的液體能夠回流到油箱。
[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:照明攝像系統(tǒng)包含照明燈、高速攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)。照明燈為攝像提供充足的光源，高速攝像機(jī)透過可調(diào)角度固體板裝置的窗口拍攝液滴滴落碰撞飛濺的過程，高速攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，并將液滴裝置碰撞板的現(xiàn)象記錄在計(jì)算機(jī)硬盤上。
[0012]發(fā)明效果
[0013]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:設(shè)計(jì)一種液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，能夠較方便地確定液滴與固體板斜碰撞后發(fā)生飛濺的臨界工況條件；可通過更換液滴發(fā)生裝置的針頭改變液滴滴出的直徑大小，通過滑動液滴發(fā)生裝置距離碰撞板的位置進(jìn)而改變液滴滴落時(shí)的速度；碰撞板能夠連續(xù)改變自身的傾斜角度；高速攝像機(jī)能夠記錄液滴與固體板斜碰撞后飛濺沉積的情況；達(dá)到了在能反映航空發(fā)動機(jī)軸承腔油滴/壁面碰撞工程實(shí)際條件的前提下，完成油滴/腔壁，碰撞可視化觀測并且試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)緊湊成本較低的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)軸測示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)剖面示意圖
[0016]圖3為本發(fā)明中支撐框架示意圖[0017]圖4為本發(fā)明中液滴發(fā)生部件示意圖
[0018]圖5為本發(fā)明中可調(diào)角度固體板部件示意圖
[0019]圖6為本發(fā)明中回油部件示意圖
[0020]圖7為本發(fā)明中照明攝像系統(tǒng)示意圖
[0021]圖8為本發(fā)明中弧度板示意圖；
[0022]圖9為本發(fā)明中支撐面板示意圖。
[0023]圖10為本發(fā)明中滑動絲杠示意圖。
[0024]圖11為本發(fā)明中轉(zhuǎn)動軸示意圖
[0025]圖12為本發(fā)明中導(dǎo)軌一示意圖
[0026]圖13為本發(fā)明中導(dǎo)軌二示意圖
[0027]圖14為本發(fā)明中導(dǎo)軌三示意圖
[0028]圖15為本發(fā)明中導(dǎo)軌四示意圖
[0029]附圖標(biāo)記說明:1-支撐框架；2_液滴發(fā)生部件；3_可調(diào)角度固體板部件；4_回油部件；5_照明攝像系統(tǒng)；6_短上圍欄；7_長上圍欄；8_導(dǎo)軌一 ；9_導(dǎo)軌二 ；10_導(dǎo)軌三；11-導(dǎo)軌四；12_長底板；13_短底板；14_軸套；15_量杯；16_支撐面板；17_球閥；18_針管；19_滑板；20_弧度板；21_滑動絲杠；22_轉(zhuǎn)動軸；23_加強(qiáng)絲杠；24_碰撞板；25_開口側(cè)短玻璃擋板；26_開口側(cè)長玻璃擋板；27_長玻璃擋板；28_前玻璃擋板；29_后玻璃擋板；30-塑料軟管；31_油箱；32_高速攝像機(jī)；33_照明燈；34_計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例，對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。
[0031]1.參照附圖1與附圖2，本實(shí)施例所述的液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置包括支撐框架1，液滴發(fā)生部件2，可調(diào)角度固體板部件3，回油部件4，照明攝像系統(tǒng)5。
[0032]2.參照附圖3，支撐框架I由短上圍欄6，長上圍欄7，導(dǎo)軌一 8，導(dǎo)軌二 9，導(dǎo)軌三10,導(dǎo)軌四11,長底板12,短底板13,軸套14焊接而成。保證導(dǎo)軌一,導(dǎo)軌二,導(dǎo)軌三,導(dǎo)軌四之間的平行度，軸套14焊接時(shí)要注意與導(dǎo)軌三10與導(dǎo)軌四11上面的孔軸心線重合，長底板12上有兩個(gè)通孔通過地腳螺栓把支撐框架固定在實(shí)驗(yàn)臺上。
[0033]3.參照附圖4，液滴發(fā)生部件2是由量杯15，支撐面板16，球閥17和針管18及滑板19構(gòu)成。量杯15放置在支撐面板16上,支撐面板16有滑槽可以使量杯左右滑動,量杯15底部開有通孔與球閥17膠結(jié)，量杯與球閥同軸心，球閥17底部與針管18膠結(jié)且球閥與針管同軸心，滑板19與支撐面板16焊接可以在導(dǎo)軌上滑動來改變液滴發(fā)生裝置距離碰撞板24的高度從而改變液滴的碰撞速度，滑板19開有通孔通過螺栓連接使液滴發(fā)生裝置能夠固定在導(dǎo)軌的相應(yīng)位置上，試驗(yàn)時(shí)量杯15內(nèi)充有一定液面高度的液體通過改變針管18上的針頭的大小來相應(yīng)的改變滴出液滴直徑的大小。
[0034]4.參照附圖5，可調(diào)角度固體板部件3包含弧度板20，滑動絲杠21，轉(zhuǎn)動軸22，力口強(qiáng)絲杠23，碰撞板24，開口側(cè)短玻璃擋板25，開口側(cè)長玻璃擋板26，長玻璃擋板27，前玻璃擋板28，后玻璃擋板29。弧度板20通過三個(gè)螺栓連接固定在支撐框架上，弧度板有帶有刻度的弧形滑槽，可以保證滑動絲桿21在滑槽內(nèi)滑動到某一角度并通過螺母將滑動絲杠21固定，兩個(gè)弧度板之間連接有加強(qiáng)絲桿23來保證弧度板的剛度，轉(zhuǎn)動軸22穿過支撐框架I的軸套14并與軸套同軸心轉(zhuǎn)動軸與軸套間隙配合，轉(zhuǎn)動軸22的兩端通過彈簧擋圈來防止整個(gè)可調(diào)角度固體板裝置軸向竄動，轉(zhuǎn)動軸22通過螺栓與碰撞板24連接固定，碰撞板24分別與開口側(cè)短玻璃擋板25，開口側(cè)長玻璃擋板26，長玻璃擋板27，前玻璃擋板28，后玻璃擋板29通過膠結(jié)相連，開口側(cè)短玻璃擋板25，開口側(cè)長玻璃擋板26之間留有空窗來保證高速攝像機(jī)拍攝，碰撞板24通過螺栓連接與滑動絲杠21連接固定。
[0035]5.參照附圖6，回油部件4包含塑料軟管30和油箱31，塑料軟管30前端與可調(diào)角度固體板裝置的后玻璃擋板29上面的回油孔連接，后端放在油箱30，使裝置內(nèi)的液體能夠回流到油箱30，油箱30放置在試驗(yàn)臺上。
[0036]6.參照附圖7，照明攝像系統(tǒng)5包含高速攝像機(jī)32、照明燈33計(jì)算機(jī)34。高速攝像機(jī)32透過可調(diào)角度固體板裝置的窗口拍攝液滴滴落碰撞飛濺的過程并與計(jì)算機(jī)34連接，并將液滴與碰撞板的碰撞現(xiàn)象的圖像記錄在計(jì)算機(jī)硬盤上，照明燈33為攝像提供充足的光源。
[0037]7.參照附圖8，弧度板20有3個(gè)通孔可以通過螺栓連接與支撐框架固連，弧度板內(nèi)有帶有刻度的弧形滑槽，使滑動絲杠可以滑動到相應(yīng)角度。
[0038]8.參照附圖9，支撐面板16中間有滑槽，滑槽的寬度大于球閥的外徑可以使量杯連帶球閥針管左右滑動。
[0039]9.參照附圖10，滑動絲杠21的中間銑出一個(gè)平面并開出螺紋孔，通過螺栓連接于碰撞板24固定連接。
[0040]10.參照附圖11，轉(zhuǎn)動軸22的中間銑出一個(gè)平面并開出螺紋孔，通過螺栓連接于碰撞板24固定連接，轉(zhuǎn)動軸22的兩端車出槽來放置軸用彈簧擋圈。
[0041]11.參照附圖12，導(dǎo)軌一底部開有3個(gè)通孔與弧度板20的3個(gè)通孔大小一樣通過螺栓連接于弧度板固定，頂端有8個(gè)通孔當(dāng)液滴發(fā)生裝置移動到通孔所在的位置時(shí)通過螺栓連接將液滴發(fā)生裝置固定。
[0042]12.參照附圖13，導(dǎo)軌二底部開有3個(gè)通孔與弧度板20的3個(gè)通孔大小一樣通過螺栓連接于弧度板固定，頂端有8個(gè)通孔當(dāng)液滴發(fā)生裝置移動到通孔所在的位置時(shí)通過螺栓連接將液滴發(fā)生裝置固定。
[0043]13.參照附圖14，導(dǎo)軌三底部開有一個(gè)通孔其直徑小于軸套14的內(nèi)徑將軸套14焊接在該處并保證兩者軸心線相同，頂端有8個(gè)通孔當(dāng)液滴發(fā)生裝置移動到通孔所在的位置時(shí)通過螺栓連接將液滴發(fā)生裝置固定。
[0044]14.參照附圖15，導(dǎo)軌三底部開有一個(gè)通孔其直徑小于軸套14的內(nèi)徑將軸套14焊接在該處并保證兩者軸心線相同，頂端有8個(gè)通孔當(dāng)液滴發(fā)生裝置移動到通孔所在的位置時(shí)通過螺栓連接將液滴發(fā)生裝置固定。
[0045]15.本實(shí)施例在進(jìn)行液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉球閥在量杯內(nèi)加入一定液面高度的液體選擇合適的針頭，將弧度板滑動到一定的角度并固定，高速攝像機(jī)對焦完畢后待命，打開球閥讓液滴滴落然后打開高速攝像機(jī)拍攝記錄液滴與固體板斜碰撞的過程，然后分別改變碰撞板的角度，液滴發(fā)生裝置距離碰撞板的高度及針管的針頭大小及量杯內(nèi)的液體重復(fù)上述過程，多次試驗(yàn)并通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到液滴與固體板斜碰撞后發(fā)生飛濺的臨界工況。
【權(quán)利要求】
1.一種液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，主要包括支撐框架、液滴發(fā)生部件、可調(diào)角度固體板部件、回油部件和照明攝像系統(tǒng)；液滴發(fā)生部件和可調(diào)角度固體板部件安裝在支撐框架上；可調(diào)角度固體板部件、回油部件和照明攝像系統(tǒng)位于液滴發(fā)生部件下方，照明攝像系統(tǒng)透過可調(diào)角度固體板部件進(jìn)行照明拍攝，回油部件接收液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置內(nèi)流出的液體。
2.如權(quán)利要求1所述的液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，其特征在于，支撐框架由圍欄、導(dǎo)軌和底板焊接而成；支撐框架長邊的兩側(cè)各焊接有兩根導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上開有通孔；支撐框架短邊的一側(cè)由四根圍欄焊接而成，另一側(cè)的底板通過地腳螺栓與T形臺固連。
3.如權(quán)利要求1所述的液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，其特征在于，液滴發(fā)生部件主要由量杯、球閥、針管、支撐面板及滑板構(gòu)成；滑板與支撐面板焊接，可在支撐框架的導(dǎo)軌上滑動；量杯放置在支撐面板，可左右滑動；量杯底部開有通孔，與球閥膠結(jié)；球閥底部與針管膠結(jié)，針管上的針頭可進(jìn)行更換。
4.如權(quán)利要求1所述的液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，其特征在于，可調(diào)角度固體板部件主要由轉(zhuǎn)動軸、弧度板、碰撞板和絲杠組成；弧度板一邊為一直角形狀，另一邊為弧形，弧形的一邊開有一弧形槽 ；弧度板直角的一邊固定在支撐框架上；加強(qiáng)絲杠穿過弧度板上端，滑動絲杠位于弧度板的弧形槽內(nèi)，穿過弧度板和碰撞板的一側(cè)；轉(zhuǎn)動軸通過螺栓與碰撞板的另一側(cè)固聯(lián)；碰撞板上膠結(jié)固定著玻璃擋板，開口側(cè)短玻璃擋板與開口側(cè)長玻璃擋板之間開有窗口，靠近轉(zhuǎn)動軸一側(cè)的短邊玻璃擋板為后玻璃擋板，后玻璃擋板開有回油孔，與回油裝置的塑料軟管連接。
5.如權(quán)利要求1所述的液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，其特征在于，回油部件包含塑料軟管和油箱，塑料軟管一端與可調(diào)角度固體板裝置粘接，另一端放置在油箱內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的液滴與固體板斜碰撞試驗(yàn)裝置，其特征在于，照明攝像系統(tǒng)包含照明燈、高速攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)；照明燈提供光源，高速攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接。
【文檔編號】G01M13/04GK104019991SQ201410266933
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】陳國定, 方龍, 孫恒超, 劉登 申請人:西北工業(yè)大學(xué)