滑動軸承實驗

1、.實驗四 滑動軸承實驗實驗項目性質：驗證性 實驗計劃學時：1一、實驗目的1觀察徑向滑動軸承液體動壓油膜的形成過程與現(xiàn)象；2觀察載荷和轉速改變時，徑向和軸向油膜壓力的變化情況；3測定和繪制徑向滑動軸承徑向油膜壓力分布曲線；4測定徑向滑動軸承的摩擦系數(shù)f和繪制摩擦特性曲線。二、實驗臺的構造與工作原理（一）滑動軸承實驗臺1實驗臺的構造實驗臺的構造如圖所示。實驗臺的傳動裝置由直流電機1通過v帶傳動2驅動軸4沿順時針方向轉動，由無級調速器實現(xiàn)軸4的無級調速，軸的轉的轉速由數(shù)碼管直接讀出。圖4-1 滑動軸承實驗臺2軸與軸瓦間油膜壓力測量裝置軸由流動軸承支承在箱體3上，軸的下闐部泡浸在潤滑油中。在軸瓦5的一

2、徑向平面內(nèi)沿周向鉆有7個小孔，彼此相隔20每個小孔聯(lián)接一個壓力表6，用來測量該相應點的油膜壓力，由此可以繪出徑向油膜壓力分布曲線。沿軸瓦的一個軸瓦的一個軸向剖面內(nèi)裝有兩個壓力表，用來觀察有限長度內(nèi)滑動軸承沿軸向的油膜壓力分布情況。3加載裝置油膜的徑向壓力分布曲線是在一定的載荷和一定的轉帶下繪制的。當載荷改變或軸的轉速改變時測出的油膜壓力值就不同，所繪出的壓力分布曲線的形狀也不同。本實驗臺采用螺旋加載，轉動螺桿7可改變載荷的大小，所加載荷之值通過傳咸器用數(shù)碼管數(shù)字顯示，直接在實驗臺的操縱面板上讀出（取中間值）。4實驗臺主要參數(shù)（1）軸的直徑d=70mm（2）軸瓦的寬度B=125mm（3）測力桿長

3、度（測力點到軸承中心距離）L=120（4）測力計（百分表）標定值K=0.098N/格（5）加載系統(tǒng)初始載荷W=40N(軸瓦重量)（6）加載系統(tǒng)的加載范圍01000N;調速范圍3500r/min（7）油壓表量程00.6Mpa（0.025Mpa/格）（8）潤滑油，夏季用L-AN46(30號機油)、動力粘度n40=0.04lPa.S:冬季用L-AN22(15號機油)，動力粘度n40=0.020Pa.S.5摩擦系數(shù)f測量裝置徑向滑動軸承的摩擦系數(shù)f隨軸承的特性數(shù)n/p值的改變而改變。其中-油的動力粘度 PaS,n-軸的軸速 r/S, p-壓力MPa, 而p=w/Bd,W-軸瓦的寬度mm，d-軸的直徑m

4、m。在邊界摩擦時，f隨軸承的特性數(shù)n/p的增大而變化很小。進入混合摩擦后，n/p改變引起f的急劇變化，在剛形成液體摩擦時，f達到最小值，此后隨n/p的增大而油膜隨之增大，因而f亦有所增大，如圖52所示。摩擦系數(shù)f之值可通過測量軸承的摩擦力矩而得到。軸轉動時，軸對軸瓦產(chǎn)生周向摩擦力F,其摩擦力矩為Fd/2,它使軸瓦5翻轉，其翻轉力矩通過固定在彈簧片上的百分表9測出。彈簧片的變形呈形，并經(jīng)以下計算可得磨擦系數(shù)f之值。根據(jù)力矩平衡條件得：Fd/2=LQ。其中，L-測力桿的長度，Q-作用在A處的反力。而Q=K,K-測力計的標定值（剛度系數(shù)），N/格：一百分表讀數(shù)，格。設作用在軸上的外載荷為W.則f=F

5、/W=2LQ/Wd摩擦狀態(tài)指示裝置指示裝置的原理如圖：5-3所示。當軸不轉動時，可看到燈泡很亮。當軸在很低的轉速下轉動時，軸將潤滑油帶入軸與軸瓦收斂性間隙之間，但由于此時油膜厚度很薄，軸與軸瓦之間部分微觀不平度的凸峰處仍有接觸，故燈忽亮忽暗。當軸的轉速達到一定值時，軸與軸瓦之間形成的壓力油膜厚度大于兩表面之間微觀不平度的的凸峰高度，完全將軸與軸瓦隔開，燈泡就不亮了。6使用注意事項：（1）為了保持軸與軸瓦的精度，試驗機應在卸載下啟動或停止。開機前面板上調速旋鈕應置“0”（逆時鐘旋到底）。（2）通電后，面板兩組數(shù)碼管迒（左為轉帶，右為負載），調節(jié)調零旋鈕，使負載數(shù)碼管清零。（3）旋轉調速旋鈕，電機

6、在100200r/min運行，此時油膜指示燈應熄來，待主軸穩(wěn)定運轉34分鐘后，可按有關實驗步驟進行操作（4）在做摩擦系數(shù)測定時，潤滑油進入軸與軸瓦間間隙后，不易流出，至使油壓表壓力不易回零，此時需人為抬起軸瓦，使油流出，則油壓表迅速回零。（5）為防止主軸與軸瓦在無油膜時盍被燒壞，在面板上裝有油膩指示燈。正常工作時指示燈應熄滅，嚴禁在指示燈高速運轉主軸。（二）HZS-1型動壓滑動軸承實驗臺圖4-2HZS-1型動壓滑動軸承實驗臺示意圖1-液壓油箱；2-加載壓力表；3-減壓閥；4-溢流閥；5-軸承供油壓力表；6-軸承箱；7-變速箱；8-調速盤；9-座體；10-油泵電機開關；11-主電源開關；12-調

7、速電機圖4-3實驗軸承箱1-7壓力指示表；8-軸向壓力指示表；9-軸；10-測力計；11-測力桿；12-實驗軸承；13-平衡錘；14-加載油腔蓋1動壓滑動軸承實驗臺的傳動裝置圖4-2為試驗臺總體布置，試驗臺的總開關在其正面下方。圖4-3為實驗軸承箱，件號9為主軸，由一對D級滾動軸承支撐。JZT型調速器電動機的可靠調速范圍為1201200轉/分，為了擴大調速范圍，試驗臺傳動系統(tǒng)中有一個兩級變速箱，當手柄向右傾斜，主軸與電機轉速相同；當手柄向左傾斜，主軸為電機轉速的1/6。因此主軸的可靠調速范圍為201200轉/分。2油膜壓力測量裝置12為試驗軸承，空套在主軸上，軸承內(nèi)徑d60mm，有效寬度60m

8、m 。在軸承中間橫剖面上，沿軸向開7個測壓孔，在1200 范圍內(nèi)均勻分布，測壓表17通過管路分別于測壓孔相聯(lián)。距軸承中間剖面L/4（即15mm）處，軸承上端有一個測壓孔，表頭8與其相聯(lián)。圖4-4 重錘拉力計工作原理圖1-圓盤；2-傳動放大齒輪；3-重錘3實驗軸承加載及軸承供油裝置采用液壓加載方式,在機座內(nèi)有一液壓系統(tǒng),液壓油經(jīng)油泵,壓力控制閥及管路,分別給軸承和加載油腔供油件號14為加載蓋板，固定在箱體上，加載油腔在水平面上的投影面積為60cm2 ，隨著液壓油的壓力的增加,軸承的載荷也相應的增加,4摩擦力矩的測量裝置在軸承外圓左側裝有測桿11，吊環(huán)裝在測桿上以供測量摩擦力距用，測力計10通過吊

9、環(huán)與測力桿相連接，測點與軸承中心的距離為150mm，軸承外圓上裝有兩個平衡錘13，用以在軸承安裝之前做靜平衡,如圖4-4所示。測量摩擦力矩時，將拉力計上的吊鉤與環(huán)F連接，即可測得摩擦力矩。測桿通過吊環(huán)作用在拉力計上的力F，有重錘予以平衡，其F數(shù)值可由公式4-18求得。 ( 418)。圖4-5進油溫度與平均溫度關系曲線 圖4-6 溫度與黏度曲線式中R為圓盤半徑，W為重錘之重量，L1 為通過齒輪放大，可使表頭指針轉角放大10倍，表頭刻度即為F的實際值，單位為克。5實驗機主要參數(shù)實驗軸承：直徑：d=60mm；有效長度了：l=60mm；材料：銅合金ZQSn6-6-3,表面粗糙度Ra6.3,自重80N（

10、包括壓力表及平衡錘等）；加載范圍 0-300N;轉速范圍 101200r/min.； 軸承靜壓油墊受力面積 60才cm2；10號潤滑油溫度曲線及黏度-溫度-黏度變化曲線如圖4-5、4-6。6實驗注意事項1啟動電機時，必須先開動油泵，然后再由低速啟動電機，逐漸加大轉速，不可把變速手柄放在高速檔（右側）啟動，以免扭曲動力過大。2為了保證拉力計的精度，只有測軸向摩擦力矩時，才允許解脫測力桿卡板。3在混合摩擦區(qū)工作時間盡量短，以避免軸承磨損4軸承供油壓力必須保持在1kg/ cm2 左右，以便消除靜壓對實驗數(shù)據(jù)的影響，同時保護硅膠進油管不致?lián)p壞。5測油溫時務必注意水銀玻璃溫度計不可碰撞金屬物體。三、實驗

11、方法與步驟（一）滑動軸承實驗臺1觀察滑動軸承液體摩擦現(xiàn)象（1）在彈簧片8的端部安裝百分表，使其觸頭具有一定的初始壓力。放置面板上的壓力調節(jié)旋鈕，使未加裁時的初始載荷為40N（軸瓦重量）。（2）啟動電機將軸的轉速緩慢地調整到一定值（可取300r/min左右），注意雞窩軸從開始運轉至到300r/min時油膜指示燈亮度的變化情況，待燈泡完全熄滅，此時軸承已處于完全液體摩擦（潤滑）狀態(tài)。2測定油膜壓力，繪制油膩壓力分布曲線（1）轉速調至200r/min,用加載裝置加載至約400N待各油壓表的壓力值穩(wěn)定后，由左至右把各油壓表的壓力值（格數(shù)）依次記錄于“徑向和軸向壓力分布曲線檢測數(shù)據(jù)”表一中。（2）分別加

12、載與調速到600N、200r/min;700N 、300r/min后，重復步驟2）過程，記錄另叁組數(shù)據(jù)。（3）依據(jù)測出的各壓力表的壓力值（只需其中的一組數(shù)據(jù)），按一定的比例繪制出油分布，如圖4所示此圖的具體作法是：沿著圓周從左到右按角度分別為30度50度70度90度110度130度150度分度，分別得出油孔點1、2、3、4、5、6、7的位置。通過這些點與圓心連線，在各連線的延長線上，按壓力表測出的壓力值（自選此例尺，如：0.1MPa/20mm）,畫出壓力線1、2-、3-、7-。將、各點連成光滑曲線，此曲線就是所測軸承的一個徑向載面內(nèi)的油膜壓力分布曲線。測定軸承的摩擦系數(shù)f,繪制磨擦特性（f-n

13、/p）曲線。接著把軸的轉速調整至180r/min，用加載裝置加載到700N待測力計（百分表）穩(wěn)定后，記錄該百分表指旬讀數(shù)（格數(shù)），把該數(shù)值填在“磨擦特性曲線檢測數(shù)據(jù)”表二中。把軸轉速依次調為150、80、60、30、20、10、5、3r/min時，重復步驟1的過程。再記錄另外九組數(shù)據(jù)。根據(jù) 上檢測數(shù)據(jù)進行計算，把f和=n/p的計算結果填在“摩擦特性曲線檢測及計算數(shù)據(jù)”表三中。由表三的磨擦系數(shù)f和特性數(shù)各組數(shù)據(jù)，按一定比例尺繪出軸承摩擦特性曲線。（二）HZS-1型動壓滑動軸承實驗臺測定動壓滑動軸承的油膜壓力分布，確定軸承端泄影響系數(shù)Kb 。圖413軸向油膜壓力分布曲線 圖412周向油膜壓力分布曲

14、線1）測試方法圖14軸承摩擦特性曲線開啟油泵，調節(jié)溢流閥及減壓手柄，使加載油腔壓力及軸承提供油壓力均在1Kgf/cm2 以下；將變速手柄放在低速檔上；調節(jié)控制器按鈕，使轉速指針在最低速位置；將軸承左側的測桿用卡板鎖住；啟動主電機，然后調節(jié)控制器旋鈕，使指針讀數(shù)在100200min1 ，再將變速手柄旋到高速檔，使主軸轉速達到1000min1 ，調節(jié)溢流閥，將加載油壓調到P04kgf/cm2 ，此時軸承載荷WP0 ×608kgf（軸承自重8kgf）。運轉幾分鐘，待各壓力表指針穩(wěn)定后，自左至右一次記錄七個周向壓力表及軸向壓力表的讀數(shù)；與此同時用溫度計測量出口油溫。2）周向油膜壓力分布曲線

15、按照圖4-12所示做一圓，取其直徑為軸承內(nèi)徑d，現(xiàn)在圓周上定出七個壓力表所接油孔位置，通過這些點沿半徑延長方向以一定的比例尺量出所測量的相應壓力表的讀數(shù)值，用曲線板將各壓力向量的末端聯(lián)成一光滑曲線，這就是軸承中間剖面的周向油膜壓力分布曲線。由油膜周向壓力分布曲線，可求得軸承中間剖面上的平均壓強，如圖4、13所示，將圓周上1、2、3···7各點投影到另一水平直線上，在相應點的垂線上畫出對應的壓力值，將其端點1、2、3···7聯(lián)成一光滑曲線，求出曲線的面積，然后取出Pm，使其所圍面積與所求得面積相等，此Pm值即為軸承中間剖面上的平均壓強。

16、3）做油膜軸向壓力分布曲線做一水平線取其長度為軸承有效寬度（B=60mm）,在中點垂線上按一定比例尺畫出該點的壓力P4 ，端點為4在距中點兩邊各距B/4（即15mm）處，沿垂線方向畫出壓力P8，軸承水平軸線兩端的壓力均為0，將0、8、4、8、0 五點聯(lián)成一光滑曲線，此曲線即為軸承油膜軸向壓力分布曲線如圖5，用前述方法可求出其平均壓強Pa、4）確定端泄時軸向壓力分布的影響系數(shù)Kb由軸向壓力分布曲線求Kb1的值； (419)式中：W軸承承載量，可按世紀載荷計（kgf）;Pm軸承中間剖面上的平均壓強（kgf/cm2）;B軸承有效寬度（cm）;d軸承內(nèi)徑（cm）;由軸向壓力分布曲線求出Kb2值： (20)式中：Pa前面所求得軸向平均壓強（kgf/cm2 ）； P4 軸承中間剖面中點的油膜壓強（kgf/cm2 ），比較Kb1 與Kb2 看其是否相符？是否符合拋物線分布規(guī)律。2軸承摩擦特性曲線的測定 測試原理參見圖11，軸承摩擦特性理論曲線見圖4-14。將軸承加載至P0 =4Kgf/ cm2 （即W248kgf），在將主軸調至1000min1 ，然后轉動拉力計表盤，使指針歸零，解脫測桿卡板，把吊鉤掛在測力桿的吊環(huán)上，待指針穩(wěn)定后，記錄其數(shù)值。然后依次將主軸轉速調速到800，600，200，80，40，10，5，2，記錄各轉速時的拉力計讀數(shù)，改變軸承載荷，使P02kgf/ cm2