滑动轴承实验_2

实验一滑动轴承实验
滑动轴承实验台使用简介
本实验台用于液体动压滑动轴承实验，主要利用它来观察滑动轴承的结构及油膜形成的过程，测量其径向油膜压力分布，通过测定可以绘制出摩擦特性曲线、径向油膜压力分布曲线和测定其承载量。

一、实验台结构简介与工作原理
1. 该实验台主要结构见下图所示：
图1-1 滑动轴承实验台结构简图
1-操纵面板2-电机3-三角带4-轴向油压表接头5-螺旋加载
杆6-百分表测力计装置
7-径向油压表(7只) 8-传感器支承板9-主轴10-主轴瓦11-
主轴箱
2. 结构特点
该实验台主轴9由两个高精度的深沟球轴承支承。

直流电机2通过三角带3带动主轴9顺时针旋转，主轴上装有精密加工制造的主轴瓦10，由装在底座里的无级调速器实现主轴的无级变速，轴的转速由装在面板1上的左数码管直接读出。

主轴瓦外圆处被加载装置(未画)压住，旋转加载杆5即可对轴瓦加载，加载大小由负载传感器传出，由面板上右数码管显示。

主轴瓦上装有测力杆，通过测力计装置可由百分表6读取摩擦力△值。

主轴瓦前端装有1~7号七只测径向压力的油压表7，油的进口1处。

在轴瓦的
2
1处装有一个测轴向油压的油压表，即第8号油在轴瓦全长的
4
压表。

二、主要技术参数
试验轴瓦内径d=70mm
长度B=125mm
粗糙度(旧标准7 )
材料ZCuSn5Pb5Zn5
加载范围0～1000N (0～100kg)
百分表精度0.01 量程(0-10mm)
油压表精度2.5% 量程0～0.6Mpa
测力杆上测力点与轴承中心距离L=120mm
测力计标定值K=0.098N/△
电机功率355W
调速范围：3～500rpm
试验台重量：52kg
该实验台的操作面板如图1-2所示。

图1-2实验台面板布置图
1-转速显示2-压力显示3-油膜指示4-电源开关5-压力调
零
6-转速调节7-测量键8-存储键9-查看键10-复位键
三、电气装置技术性能
1.直流电动机功率：355W
2.测速部分：
a、测速范围：3rpm～500rpm
b、测速精度：±1rpm
3.加载部分：
a、调整范围：0～1000N(0～100kg)
b、传感器精度：±1rpm
4.工作条件
a、环境温度：—10℃～+50℃
b、相对温度：≤80%
c、电源：～200V±10% 50Hz
d、工作场所：无强烈电磁干扰和腐蚀气体
四、使用步骤：
1、开机前的准备：
a、用汽油将油箱清理干净，加人N68(40#)机油至圆形油标中线。

b、面板上调速旋钮逆时针旋到底(转速最低)加载螺旋杆旋至与负载传感器脱离接触。

2、通电后，面板上两组数码管亮(转—转速，右—负载)，调节调零旋钮使负数载数码管清零。

3、旋转调速旋钮使电机在100～200rpm运行。

此时油膜指示灯应熄灭。

稳定运行3～4分钟。

4、即可按实验指导书的要求操作。

五、注意事项：
1、使用的机油必须通过过滤才能使用，使用过程中严禁灰尘
及金属屑混入油内。

2、由于主轴和轴瓦加工精度高，配合间隙小，润滑油进入轴
和轴瓦间隙后，不易流失，在做摩擦系数测定时，油压表
的压力不易回零，为了使表迅速回零。

需人为把轴瓦抬起，
使油流出。

3、所加负载不允许超过1200N (即120kg)，以免损坏负载传感
器元件。

4、机油牌号的选择可根据具体环境温度，在20#~40#内选择。

5、为防止主轴瓦在无油膜运行时烧坏，在面板上装有油膜指
示灯。

正常工作时指示灯熄灭。

滑动轴承实验指导书
一、实验目的
1、观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象。

2、观察载荷和转速改变时的油膜压力的变化情况。

3、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况。

4、测定和绘制径向滑动轴承径向油膜压力曲线，求轴承的承载能力。

5、了解径向滑动轴承的摩擦系数f的测量方法和摩擦特性曲线 的绘制方法。

二、实验台的构造与工作原理
实验台的构造如图1-3所示。

1、实验台的传动装置
由直流电动机1通过三角带2驱动主轴9沿顺时针(面对实验台面板)方向转动，由无级调速器实现无级调速。

本实验台主轴的转速范围为3-500rpm，主轴的转速由数码管直接读出。

图1-3 滑动轴承实验台构造示意图
1-直流电动机2-三角带3-传感器4-螺旋加载杆5-弹簧片
6-测力计(百分表)
7-压力表(径向7只，轴向一只) 8-主轴瓦 9-主轴 10-主轴箱
2、轴与轴瓦间的油膜压力测量装置
轴的材料为45号钢，经表面淬火、磨光，由流动轴承支承在箱体10上，轴的上半部浸泡在润滑油中，本实验台采用的润滑油的牌号为N68(即旧牌号的40号机械油)，该油在20℃时的动力粘度为0.34Pa ·S 。

主轴瓦8的材料为铸锡铅青铜。

牌号为ZCuSn5Pb5Zn5(即旧牌号ZQSn5-5-5)。

在轴瓦的一个径向平面内沿圆周钻有7个小孔，每个小孔沿圆周相隔20°，每个小孔联接一个压力表7，用来测量该径向平面内相应点的油膜压力，由此可绘制出径向油膜压力分布曲线。

沿轴瓦的一个轴向剖面装有两个压力表(即4号和8号压力表)。

用来观察有限长滑动轴承沿轴的油膜压力情况。

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速下绘制的。

当载荷改变或轴的转速改变时所测出的压力值是不同的，所绘出的压力分布曲线的形状也是不同的。

转速的改变方法如前所述。

本实验台采用螺旋如载，转动
螺旋即可改变载荷的大小，所加载
荷之值通过传感器数字显示，直接
在实验台的操纵板上读出(取中间
值)。

4、磨擦系数f 测量装置
径向滑动轴承的摩擦系数f 随轴承的特性系数p n ηλ=值的改变而改变(η—油的动力粘度，n —轴的转速，p —压力，Bd
W p =，W —轴上的载荷，W=轴瓦自重+外加载荷。

本机轴瓦自重为40N ，B ——轴瓦的宽度，d ——轴的直径。

本实验台B=125mm ，d=70mm)如图1-4所示。

图1-4 f —λ线图
在边界摩擦时，f 随λ的增大而变化很小，进入混合摩擦后，λ
的改变引起f 的急剧变化，在刚形成液体摩擦时f 达到最小值，此后，随λ的增大油膜厚度亦随之增大，因而f 亦有所增大。

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8翻转，其翻转力矩通过固定在弹簧片5上的百分表6测出弹簧片的变形量并经过以下计算就可得到磨擦系数f 之值。

根据力矩平衡条件得：LQ Fd =2。

L ——测力杆的长度(本实验台L=120mm)，
Q ——作用在A 处的反力。

设作用在轴上的外载荷为W ，则：
Wd
LQ W F f 2== 而∆=K Q (K ——测力计的刚度系数(N/格)，见该实验台出厂时检测表上的说明)
Wd
LK f ∆=∴2 ∆——百分表读数(百分表的读数一格数，每格为0.01mm)
5、磨擦状态指标装置
指示装置的原理如图1-5所示。

当轴不转动，可看到灯泡很亮；当轴在很低的转速下转动时，轴将润滑油带入轴和轴瓦之间收敛性间隙内，但由于此时的油膜很薄，轴与轴瓦之间部分微观不平度的凸峰处仍在接触，故灯忽亮忽暗；当轴的转速达到一定值时，轴和轴瓦之间形成的压力油膜厚度完全遮盖两表面之间微观不平度的
凸峰高度，油膜完成将轴与轴瓦隔开，灯泡就不亮了。

三、实验方法与步骤
1、准备工作
在弹簧片5的端部安装百分表6(测力计)，使其触头具有一定的压力值。

(见图1-3)
2、绘制径向油膜压力分布曲线与承载曲线图。

1) 启动电机，将轴的转速调整到一定值(可取200rpm左
右)，注意观察从轴开始运转至200rpm时灯泡亮度的变化情
况，待灯泡完全熄灭，此时已处于完全液体润滑状态；
2) 用加载装置分几次加载(不要超过1000N即100kg)；
3) 待各压力表的压力值稳定后由
左至右依次记录各压力表的压力
值；。

4) 卸载、关机；
5) 根据测出的各压力表的压力
值按一定比例绘制出油压分布的
曲线，如图1-6的上图所示。

此
图的具体画法：沿着圆周表面从
左到右画出角度分别为30°、
50°、70°、90°、110°、130°、
150°等分别得出油孔点1、2、3、
4、5、6、7的位置。

通过这些点与圆心O连线，在各边线
的延长线上，将压力表（比例：0.1MP=10mm）测出的压力
值画出压力线1-1′、
2-2′、3-3′、……7-7′。

将1′、2′、……7′各点连成光滑曲线，此曲线就是所测轴的一个径向截面 图1-6
的油膜径向压力分布曲线。

油压分布曲线（上图）
为了确定轴承的承载量，用i i P φsin (i =1，2……7)求得向量 油
膜分布曲线（下图）
1-1′、2-2′…… 7-7′在载荷方向（即y 轴）的投影值。

角度φi 与i φsin 的数值见下表：
i i P φsin 图1-6的下部，在直径0″-8″上先画出轴承表面上油孔位置的投影点1″2″…8″，然后通过这些点画出上述相应的各点压力在载荷方向的分量，即1’’’ 、2’’’、… 8’’’等点，将各点平滑连接起来，所形成的曲线即为在载荷方向的压力分布。

在直径0″——8″上做一个矩形，采用方格纸，使其面积与曲线所包围的面积相等，那么，矩形的边长P 平均乘以轴瓦宽度B 再乘以轴的直径d 便是该轴承油膜的承载量。

但必须考虑端部泄漏造成的压力损失，故最后的油膜承载量为：
ϕ⋅⋅⋅=d B P q 平均
式中：P 平均：径向单位平均压力
B ：轴瓦宽度125mm
D:轴的直径70mm
：端泄系数，取0.7。

滑动轴承实验报告
实验台编号
已知参数
须将N值缩小10倍，方可作为加载数，否则会损
坏加力机构！(实验时，自重W0可以忽略不计。

)
三、根据实验所得数据，绘制出径向油膜压力分布图和承载量图以及λ-f曲线图。

专业班级：完成人姓名：
完成日期：成绩：。