《滑动轴承实验》word版.doc

实验四 滑动轴承实验实验项目性质：验证性 实验计划学时：1一、实验目的1观察径向滑动轴承液体动压油膜的形成过程与现象；2观察载荷和转速改变时，径向和轴向油膜压力的变化情况；3测定和绘制径向滑动轴承径向油膜压力分布曲线；4测定径向滑动轴承的摩擦系数f和绘制摩擦特性曲线。二、实验台的构造与工作原理（一）滑动轴承实验台1实验台的构造实验台的构造如图所示。实验台的传动装置由直流电机1通过v带传动2驱动轴4沿顺时针方向转动，由无级调速器实现轴4的无级调速，轴的转的转速由数码管直接读出。图4-1 滑动轴承实验台2轴与轴瓦间油膜压力测量装置轴由流动轴承支承在箱体3上，轴的下阗部泡浸在润滑油中。在轴瓦5的一径向平面内沿周向钻有7个小孔，彼此相隔20每个小孔联接一个压力表6，用来测量该相应点的油膜压力，由此可以绘出径向油膜压力分布曲线。沿轴瓦的一个轴瓦的一个轴向剖面内装有两个压力表，用来观察有限长度内滑动轴承沿轴向的油膜压力分布情况。3加载装置油膜的径向压力分布曲线是在一定的载荷和一定的转带下绘制的。当载荷改变或轴的转速改变时测出的油膜压力值就不同，所绘出的压力分布曲线的形状也不同。本实验台采用螺旋加载，转动螺杆7可改变载荷的大小，所加载荷之值通过传咸器用数码管数字显示，直接在实验台的操纵面板上读出（取中间值）。4实验台主要参数（1）轴的直径d=70mm（2）轴瓦的宽度B=125mm（3）测力杆长度（测力点到轴承中心距离）L=120（4）测力计（百分表）标定值K=0.098N/格（5）加载系统初始载荷W=40N(轴瓦重量)（6）加载系统的加载范围01000N;调速范围3500r/min（7）油压表量程00.6Mpa（0.025Mpa/格）（8）润滑油，夏季用L-AN46(30号机油)、动力粘度n40=0.04lPa.S:冬季用L-AN22(15号机油)，动力粘度n40=0.020Pa.S.5摩擦系数f测量装置径向滑动轴承的摩擦系数f随轴承的特性数n/p值的改变而改变。其中-油的动力粘度 PaS,n-轴的轴速 r/S, p-压力MPa, 而p=w/Bd,W-轴瓦的宽度mm，d-轴的直径mm。在边界摩擦时，f随轴承的特性数n/p的增大而变化很小。进入混合摩擦后，n/p改变引起f的急剧变化，在刚形成液体摩擦时，f达到最小值，此后随n/p的增大而油膜随之增大，因而f亦有所增大，如图52所示。摩擦系数f之值可通过测量轴承的摩擦力矩而得到。轴转动时，轴对轴瓦产生周向摩擦力F,其摩擦力矩为Fd/2,它使轴瓦5翻转，其翻转力矩通过固定在弹簧片上的百分表9测出。弹簧片的变形呈形，并经以下计算可得磨擦系数f之值。根据力矩平衡条件得：Fd/2=LQ。其中，L-测力杆的长度，Q-作用在A处的反力。而Q=K,K-测力计的标定值（刚度系数），N/格：一百分表读数，格。设作用在轴上的外载荷为W.则f=F/W=2LQ/Wd摩擦状态指示装置指示装置的原理如图：5-3所示。当轴不转动时，可看到灯泡很亮。当轴在很低的转速下转动时，轴将润滑油带入轴与轴瓦收敛性间隙之间，但由于此时油膜厚度很薄，轴与轴瓦之间部分微观不平度的凸峰处仍有接触，故灯忽亮忽暗。当轴的转速达到一定值时，轴与轴瓦之间形成的压力油膜厚度大于两表面之间微观不平度的的凸峰高度，完全将轴与轴瓦隔开，灯泡就不亮了。6使用注意事项：（1）为了保持轴与轴瓦的精度，试验机应在卸载下启动或停止。开机前面板上调速旋钮应置“0”（逆时钟旋到底）。（2）通电后，面板两组数码管迒（左为转带，右为负载），调节调零旋钮，使负载数码管清零。（3）旋转调速旋钮，电机在100200r/min运行，此时油膜指示灯应熄来，待主轴稳定运转34分钟后，可按有关实验步骤进行操作（4）在做摩擦系数测定时，润滑油进入轴与轴瓦间间隙后，不易流出，至使油压表压力不易回零，此时需人为抬起轴瓦，使油流出，则油压表迅速回零。（5）为防止主轴与轴瓦在无油膜时盍被烧坏，在面板上装有油腻指示灯。正常工作时指示灯应熄灭，严禁在指示灯高速运转主轴。（二）HZS-1型动压滑动轴承实验台图4-2HZS-1型动压滑动轴承实验台示意图1-液压油箱；2-加载压力表；3-减压阀；4-溢流阀；5-轴承供油压力表；6-轴承箱；7-变速箱；8-调速盘；9-座体；10-油泵电机开关；11-主电源开关；12-调速电机图4-3实验轴承箱1-7压力指示表；8-轴向压力指示表；9-轴；10-测力计；11-测力杆；12-实验轴承；13-平衡锤；14-加载油腔盖1动压滑动轴承实验台的传动装置图4-2为试验台总体布置，试验台的总开关在其正面下方。图4-3为实验轴承箱，件号9为主轴，由一对D级滚动轴承支撑。JZT型调速器电动机的可靠调速范围为1201200转/分，为了扩大调速范围，试验台传动系统中有一个两级变速箱，当手柄向右倾斜，主轴与电机转速相同；当手柄向左倾斜，主轴为电机转速的1/6。因此主轴的可靠调速范围为201200转/分。2油膜压力测量装置12为试验轴承，空套在主轴上，轴承内径d60mm，有效宽度60mm 。在轴承中间横剖面上，沿轴向开7个测压孔，在1200 范围内均匀分布，测压表17通过管路分别于测压孔相联。距轴承中间剖面L/4（即15mm）处，轴承上端有一个测压孔，表头8与其相联。图4-4 重锤拉力计工作原理图1-圆盘；2-传动放大齿轮；3-重锤3实验轴承加载及轴承供油装置采用液压加载方式,在机座内有一液压系统,液压油经油泵,压力控制阀及管路,分别给轴承和加载油腔供油件号14为加载盖板，固定在箱体上，加载油腔在水平面上的投影面积为60cm2 ，随着液压油的压力的增加,轴承的载荷也相应的增加,4摩擦力矩的测量装置在轴承外圆左侧装有测杆11，吊环装在测杆上以供测量摩擦力距用，测力计10通过吊环与测力杆相连接，测点与轴承中心的距离为150mm，轴承外圆上装有两个平衡锤13，用以在轴承安装之前做静平衡,如图4-4所示。测量摩擦力矩时，将拉力计上的吊钩与环F连接，即可测得摩擦力矩。测杆通过吊环作用在拉力计上的力F，有重锤予以平衡，其F数值可由公式4-18求得。 ( 418)。图4-5进油温度与平均温度关系曲线 图4-6 温度与黏度曲线式中R为圆盘半径，W为重锤之重量，L1 为通过齿轮放大，可使表头指针转角放大10倍，表头刻度即为F的实际值，单位为克。5实验机主要参数实验轴承：直径：d=60mm；有效长度了：l=60mm；材料：铜合金ZQSn6-6-3,表面粗糙度Ra6.3,自重80N（包括压力表及平衡锤等）；加载范围 0-300N;转速范围 101200r/min.； 轴承静压油垫受力面积 60才cm2；10号润滑油温度曲线及黏度-温度-黏度变化曲线如图4-5、4-6。6实验注意事项1启动电机时，必须先开动油泵，然后再由低速启动电机，逐渐加大转速，不可把变速手柄放在高速档（右侧）启动，以免扭曲动力过大。2为了保证拉力计的精度，只有测轴向摩擦力矩时，才允许解脱测力杆卡板。3在混合摩擦区工作时间尽量短，以避免轴承磨损4轴承供油压力必须保持在1kg/ cm2 左右，以便消除静压对实验数据的影响，同时保护硅胶进油管不致损坏。5测油温时务必注意水银玻璃温度计不可碰撞金属物体。三、实验方法与步骤（一）滑动轴承实验台1观察滑动轴承液体摩擦现象（1）在弹簧片8的端部安装百分表，使其触头具有一定的初始压力。放置面板上的压力调节旋钮，使未加裁时的初始载荷为40N（轴瓦重量）。（2）启动电机将轴的转速缓慢地调整到一定值（可取300r/min左右），注意鸡窝轴从开始运转至到300r/min时油膜指示灯亮度的变化情况，待灯泡完全熄灭，此时轴承已处于完全液体摩擦（润滑）状态。2测定油膜压力，绘制油腻压力分布曲线（1）转速调至200r/min,用加载装置加载至约400N待各油压表的压力值稳定后，由左至右把各油压表的压力值（格数）依次记录于“径向和轴向压力分布曲线检测数据”表一中。（2）分别加载与调速到600N、200r/min;700N 、300r/min后，重复步骤2）过程，记录另叁组数据。（3）依据测出的各压力表的压力值（只需其中的一组数据），按一定的比例绘制出油分布，如图4所示此图的具体作法是：沿着圆周从左到右按角度分别为30度50度70度90度110度130度150度分度，分别得出油孔点1、2、3、4、5、6、7的位置。通过这些点与圆心连线，在各连线的延长线上，按压力表测出的压力值（自选此例尺，如：0.1MPa/20mm）,画出压力线1、2-、3-、7-。将、各点连成光滑曲线，此曲线就是所测轴承的一个径向载面内的油膜压力分布曲线。测定轴承的摩擦系数f,绘制磨擦特性（f-n/p）曲线。接着把轴的转速调整至180r/min，用加载装置加载到700N待测力计（百分表）稳定后，记录该百分表指旬读数（格数），把该数值填在“磨擦特性曲线检测数据”表二中。把轴转速依次调为150、80、60、30、20、10、5、3r/min时，重复步骤1的过程。再记录另外九组数据。根据 上检测数据进行计算，把f和=n/p的计算结果填在“摩擦特性曲线检测及计算数据”表三中。由表三的磨擦系数f和特性数各组数据，按一定比例尺绘出轴承摩擦特性曲线。（二）HZS-1型动压滑动轴承实验台测定动压滑动轴承的油膜压力分布，确定轴承端泄影响系数Kb 。图413轴向油膜压力分布曲线 图412周向油膜压力分布曲线1）测试方法图14轴承摩擦特性曲线开启油泵，调节溢流阀及减压手柄，使加载油腔压力及轴承提供油压力均在1Kgf/cm2 以下；将变速手柄放在低速档上；调节控制器按钮，使转速指针在最低速位置；将轴承左侧的测杆用卡板锁住；启动主电机，然后调节控制器旋钮，使指针读数在100200min1 ，再将变速手柄旋到高速档，使主轴转速达到1000min1 ，调节溢流阀，将加载油压调到P04kgf/cm2 ，此时轴承载荷WP0 608kgf（轴承自重8kgf）。运转几分钟，待各压力表指针稳定后，自左至右一次记录七个周向压力表及轴向压力表的读数；与此同时用温度计测量出口油温。2）周向油膜压力分布曲线 按照图4-12所示做一圆，取其直径为轴承内径d，现在圆周上定出七个压力表所接油孔位置，通过这些点沿半径延长方向以一定的比例尺量出所测量的相应压力表的读数值，用曲线板将各压力向量的末端联成一光滑曲线，这就是轴承中间剖面的周向油膜压力分布曲线。由油膜周向压力分布曲线，可求得轴承中间剖面上的平均压强，如图4、13所示，将圆周上1、2、37各点投影到另一水平直线上，在相应点的垂线上画出对应的压力值，将其端点1、2、37联成一光滑曲线，求出曲线的面积，然后取出Pm，使其所围面积与所求得面积相等，此Pm值即为轴承中间剖面上的平均压强。3）做油膜轴向压力分布曲线做一水平线取其长度为轴承有效宽度（B=60mm）,在中点垂线上按一定比例尺画出该点的压力P4 ，端点为4在距中点两边各距B/4（即15mm）处，沿垂线方向画出压力P8，轴承水平轴线两端的压力均为0，将0、8、4、8、0 五点联成一光滑曲线，此曲线即为轴承油膜轴向压力分布曲线如图5，用前述方法可求出其平均压强Pa、4）确定端泄时轴向压力分布的影响系数Kb由轴向压力分布曲线求Kb1的值； (419)式中：W轴承承载量，可按世纪载荷计（kgf）;Pm轴承中间剖面上的平均压强（kgf/cm2）;B轴承有效宽度（cm）;d轴承内径（cm）;由轴向压力分布曲线求出Kb2值： (20)式中：Pa前面所求得轴向平均压强（kgf/cm2 ）； P4 轴承中间剖面中点的油膜压强（kgf/cm2 ），比较Kb1 与Kb2 看其是否相符？是否符合抛物线分布规律。2轴承摩擦特性曲线的测定 测试原理参见图11，轴承摩擦特性理论曲线见图4-14。将轴承加载至P0 =4Kgf/ cm2 （即W248kgf），在将主轴调至1000min1 ，然后转动拉力计表盘，使指针归零，解脱测杆卡板，把吊钩挂在测力杆的吊环上，待指针稳定后，记录其数值。然后依次将主轴转速调速到800，600，200，80，40，10，5，2，记录各转速时的拉力计读数，改变轴承载荷，