实验7 液体动压滑动轴承油膜压力与摩擦仿真及测试分析分解

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液体动压润滑轴承实验指导书

《液体动压润滑轴承》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、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。

3、观察载荷和转速改变时油膜压力的变化的情况。

4、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况，绘制轴向油膜压力曲线。

5、了解径向滑动轴承的摩檫系数f的测量方法,绘制摩擦特性曲线。

二、实验台结构与技术参数1、实验台的主要结构如图所示1、三角带2、直流电机3、主轴箱4、主轴5、主轴瓦6、油压表（8只）、7、螺旋加载器8、测力弹簧片9、测力计（百分表）2、结构特点实验台主轴4、由两个高精度的单列向心球轴承支承。

直流电机2通过三角带1传动给主轴4，主轴顺时针旋转，主轴上装有精密加工制造的主轴瓦5，由无机调速器来实现主轴的无机变速，轴的转速由装在面板上的左数码管显示。

主轴瓦外圆上方被加载装置压住，通过螺旋加载器的加载杆即可实现对轴瓦加载，加载大小由载荷传感器传出，由装在面板上的右数码管显示。

主轴瓦上装有测力杆，通过百分表9可测出测力弹簧片变形Δ值。

主轴瓦前端装有7只油压表，测量在轴瓦全长1/2处（即中间位置）的径向压力，在轴瓦全长1/4处（距后端）装有1只油压表（即第8只），测量该处的径向压力，第8只油压表与前端装有的第4只油压表都安装在主轴瓦的同一条母线上。

3、主要技术参数实验主轴瓦内直径（即主轴直径）d=70mm、有效长度（宽度）B=125mm、材料 ZQSn6-6-3加载范围0～1000 N 调速范围n=3～500 rpm百分表精度 0.01mm 量程0～10mm 油压表精度 2.5级量程0～0.6MPa 测力杆上测力点与轴承中心距离L=120mm测力弹簧片特性系数k=0.098N/格（百分表每格）2、控制面板（如图）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复位键在单片机的程序控制下，可完成“复位”“测量”“查看”“存储”4种测试功能，通电后，该电路自动开始工作，个位右下方的小数点亮，即表示电路正在检测并计算转速。

液体动压润滑向心滑动轴承实验

3’
4’
5’
2’
F
3
45
6’
6
2 1’
1
7 7’
端泄影响系数
Pm
2’ 1’
3’ 4’
5’ 6’ 7’
12 3
4 5 67
七、实验报告要求
数据记录
压力表号 p1
p2
p3
p4
p5
p6
p7
p8 (轴向)
压力
江苏大学工业中心
七、实验报告要求
绘制油膜的轴向和周向压力分布曲线
3’
µl
=
0.001 m mm
5’
江苏大学工业中心
四、实验设备
动力装置油压测试装置
加载装置
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
江苏大学工业中心
五、实验步骤
实验条件：W=70kgf，n=500r/min。 1、打开电源。 2、将转速调至500r/min左右。 3、加载，外载荷为70Kg.f。 4、等待油压表稳定后读出P1-P8的数据，记录在表格中。
稳定后再进行数据记录。
江苏大学工业中心
分组实验
2’
F
3
4 5
6’
µP
MPa
= 0.01
mm
4’
8’
8’
2
1’ 1 20o
6 7’ 7
30o
30o
0
0
B/4
d
B/2
B
n
周向压力分布曲线
轴向压力分布曲线
江苏大学工业中心
七、实验报告要求

滑动轴承在线实验报告

一、实验目的1. 了解滑动轴承的工作原理和结构特点。

2. 掌握滑动轴承在线实验的基本操作方法和注意事项。

3. 通过实验，测量滑动轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线。

4. 分析实验数据，研究滑动轴承的承载能力和润滑性能。

二、实验原理滑动轴承是一种利用油膜来承受载荷的机械元件，其基本原理是在轴承与轴颈之间形成一层油膜，使两者分离，减少直接接触，从而降低摩擦和磨损。

本实验采用液体动压润滑原理，通过油泵将润滑油送入轴承间隙，形成油膜，实现润滑。

三、实验仪器与设备1. 滑动轴承实验台2. 油泵3. 油压传感器4. 数据采集系统5. 计算机软件四、实验步骤1. 安装实验装置，检查各部件连接是否牢固。

2. 调节油泵出口压力，使油压稳定在设定值。

3. 启动实验台，观察轴承的运行情况。

4. 记录实验数据，包括轴承的转速、载荷、油温等。

5. 使用油压传感器测量轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线。

6. 将采集到的数据传输至计算机，进行数据处理和分析。

五、实验结果与分析1. 径向油膜压力分布曲线实验结果显示，轴承的径向油膜压力分布曲线呈抛物线形状，最大压力出现在轴承间隙中心，随着距离中心的增大，压力逐渐减小。

这是因为油泵提供的油压在轴承间隙中心处达到最大，随着距离中心的增大，油膜厚度增加，压力逐渐减小。

2. 轴向油膜压力分布曲线实验结果显示，轴承的轴向油膜压力分布曲线呈线性形状，压力随着轴向距离的增加而增大。

这是因为轴承在轴向受到载荷作用，油膜压力随着轴向距离的增加而增大。

3. 轴承承载能力通过实验数据分析，可以得出轴承的承载能力与轴承间隙、油泵出口压力等因素有关。

当轴承间隙增大时，油膜厚度增加，轴承承载能力提高；当油泵出口压力增大时，轴承承载能力也相应提高。

4. 润滑性能实验结果显示，滑动轴承的润滑性能与轴承间隙、油泵出口压力等因素有关。

当轴承间隙和油泵出口压力适中时，轴承的润滑性能较好，摩擦系数较低。

六、实验结论1. 通过本实验，掌握了滑动轴承在线实验的基本操作方法和注意事项。

滑动轴承实验报告

一、实验目的1. 了解滑动轴承的结构和工作原理。

2. 测量轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线。

3. 观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象。

4. 分析轴承在不同载荷和速度条件下的性能变化。

二、实验原理滑动轴承是利用液体动压原理，通过在轴承和轴颈之间形成油膜，减小摩擦和磨损，保证机器的正常运转。

实验中，通过测量油膜压力分布，可以分析轴承的润滑性能和工作状态。

三、实验仪器与设备1. 滑动轴承实验台2. 轴承加载装置3. 润滑油泵4. 压力传感器5. 数据采集系统6. 计算机及实验软件四、实验步骤1. 将实验台安装好，检查各部件连接是否牢固。

2. 添加润滑油，确保油量充足。

3. 启动润滑油泵，调节转速至预定值。

4. 打开轴承加载装置，逐步增加载荷。

5. 使用压力传感器测量轴承的径向和轴向油膜压力。

6. 记录实验数据，包括转速、载荷、油膜压力等。

7. 改变转速和载荷，重复实验步骤。

五、实验结果与分析1. 径向油膜压力分布曲线实验结果显示，轴承的径向油膜压力分布曲线呈抛物线形状。

在轴承中心区域，油膜压力最大，随着距离轴承中心的增加，油膜压力逐渐减小。

这是因为液体动压原理使得油膜压力在轴承中心区域达到最大值。

2. 轴向油膜压力分布曲线实验结果显示，轴承的轴向油膜压力分布曲线呈线性形状。

在轴承中心区域，轴向油膜压力最大，随着距离轴承中心的增加，轴向油膜压力逐渐减小。

这是由于轴承受到轴向载荷，使得轴向油膜压力在轴承中心区域达到最大值。

3. 载荷对油膜压力的影响实验结果显示，随着载荷的增加，轴承的径向和轴向油膜压力均呈上升趋势。

这是因为载荷的增加使得轴承受到更大的压力，导致油膜压力增大。

4. 转速对油膜压力的影响实验结果显示，随着转速的增加，轴承的径向和轴向油膜压力均呈下降趋势。

这是因为转速的增加使得油膜厚度减小，导致油膜压力降低。

六、实验结论1. 滑动轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线呈抛物线和线性形状。

滑动轴承油膜压力分析与测量探究

滑动轴承油膜压力分析与测量探究本文使用滑动轴承测试台，运用PVDF压电薄膜传感器，测定油膜的各个点的压力分布情况，观察油膜形成的动态过程，并在坐标系上绘出其摩擦特效的曲线，从而获取径向的油膜在给点的压力数值，得出所对应的滑动轴承上的载荷数值。

同时，阐述了具体的滑动轴承油膜压力测量与计算过程。

滑动轴承；油膜压力；测量通常我们在滑动轴承油膜压力的分布计算中，会根据已知的一些参数，如油膜粘度值、偏心率、轴颈转速值、供油压力值等数据，在理论计算的基础上，使用仿真软件进行计算即可。

但是在实际中，这种计算方法存在着较大的误差，甚至有可能会出现一些运算结果同实际运行不符的状况，将高分子材料PVDF应用于滑动轴承动态油膜压力测量中，可以获得更加精确测量的试验数据，反应实际情况。

滑动轴承测试台概述进行滑动轴承油膜压力测试的平台，如图1所示，除去T型基座包括的操控板、电动机、三角皮带、螺旋加载杆、传感器支撑板、主轴、主轴瓦以及主轴箱等一般装置外，还包括了弧形零件、激振器、力传感器、压电薄膜传感器。

其中，电机拖动了轴的旋转，且轴承上安装了螺旋加载杆来提供作用力；滑动轴承装有力传感器，其作用主要是测量油膜的压力分布曲线和相关数据信息。

传感器使用PVDF压电薄膜，PVDF作为各向异性材料，其压电特性决定了电荷响应方向，一般为三个方向，长度、宽度和厚度，主要的用力方向在厚度上。

加载外力作用于PVDF薄膜时，表面的上下可以产生极性相反且大小相等的电荷。

在本文中使用的PVDF压电薄膜传感器厚度为28μm，测量面积1.5×1 cm2，在传感器的尾端，采用了压接端子的电荷输出，使得传感器安放在轴承内，仍能保证油膜的形成。

测试原理上，可以通过简单的流程展示：信号发生器→功率放大器→激振器→实验台→力传感器/压电薄膜传感器→数据采集→计算机在测试台的操纵板上，可以检测轴承的转速和载荷情况，加载载荷不同，测试台承受的压力值也会不一样，因此压力传感器会检测到不同的数据，根据传感器传回的数据所绘制的曲线形状由此发生不同变化。

滑动轴承油膜特性分析及实验研究

滑动轴承油膜特性分析及实验研究滑动轴承具有承载能力高、使用寿命长、加工维护方便等优点, 因而被广泛应用于大型旋转机械中。

其油膜静力特性及动力特性影响转子系统的运动稳定性直接决定整个设备能否安全稳定运行。

本文通过理论分析计算与实验相结合的方式, 对滑动轴承油膜特性进行研究。

为了得到油膜特性实验数据, 本文设计了满足实验要求的滑动轴承试验台。

利用三维绘图软件, 对试验台的主轴及轴瓦等结构部分进行三维模型设计, 并利用该软件对设计进行校核验证。

通过理论计算, 设计了满足实验要求的供油系统、加载系统及测试系统。

较传统滑动轴承试验台, 本文设计的试验台具有浮动加载及多测点数据采集的优点, 使轴承运动状态与实际运行状态更吻合且可以分析油膜轴向和周向上压力的变化情况。

根据所设计的滑动轴承试验台, 建立与之对应的轴承间隙结构模型。

在滑动轴承流动特性理论及经典Reynolds 方程基础上, 利用软件模拟对模型进行数值计算,得到了不同运行条件下的油膜压力分布, 并对各因素对滑动轴承油膜压力的影响进行分析。

同时, 也对滑动轴承油膜动力特性进行数值计算, 并将宽径比、间隙比和载荷对滑动轴承动力特性的影响进行分析。

最后利用搭建的滑动轴承试验台进行滑动轴承油膜静力特性实验, 并将实验数据与理论模拟计算的结果进行对比分析。

通过理论与实验研究发现, 油膜压力随载荷的增大而增大, 增大速率则逐渐减小,在实验范围内, 油膜压力的稳定性随载荷的增大更加稳定; 且随着实验载荷的增大, 理论计算模型得到的模拟压力分布与实验数据更加贴近, 模型所忽略的影响因素对压力分布的影响逐渐减小。

随着转速升高,油膜压力有所降低, 下降速率随转速增大而减小, 相较中间转速（临界速度附近）条件在较低转速及高转速条件下, 油膜稳定性更好。

实验条件下的相对偏心距与偏位角的变化趋势也与模拟得到的变化趋势一致, 反映出数值计算的可靠性与试验台设计的科学性。

滑动轴承的摩擦特性曲线和油膜压力分布

验证性实验指导书实验名称：滑动轴承的摩擦特性曲线和油膜压力分布实验简介：液体动压润滑径向滑动轴承的工作原理是通过轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，因轴颈与轴承具有径向间隙，从而在轴与轴瓦的配合面之间产生楔形间隙，当轴回转时，会带动附在轴上的油层，由于油中分子之间存在附着力（粘度），这一油层也会带来邻近的油层，于是当轴达到足够的回转速度时油就被挤入楔形间隙里。

通过本实验对滑动轴承的摩擦特性及油膜压力分布情况进行验证，进一步巩固所学知识，同时拓宽学生的知识面。

适用课程：机械设计实验目的：A绘出周向和轴向油膜压力分布曲线，以验证其理论分布规律；B绘出轴承摩擦特性曲线，了解在液体润滑状态下摩擦系数与转速、压力之间的关系；C学习测量方法和掌握实验技能。

面向专业：机械类实验项目性质：验证性（课内必做）计划学时： 2学时实验分组：3人/组《机械设计》课程实验实验三滑动轴承的摩擦特性曲线和油膜压力分布液体动压润滑径向滑动轴承的工作原理是通过轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，因轴颈与轴承具有径向间隙，从而在轴与轴瓦的配合面之间产生楔形间隙，当轴回转时，会带动附在轴上的油层，由于油中分子之间存在附着力（粘度），这一油层也会带来邻近的油层，于是当轴达到足够的回转速度时油就被挤入楔形间隙里。

由于通过间隙各径向截面的油量不变（流体连续条件），而间隙的界面逐渐减小，因此在油层中必然产生液体动压力，它总是力图楔开配合面，当油层中压力的大小能够平衡外载荷时，轴就好像浮动一样，这时在轴与轴瓦之间形成了稳定的油层，轴的中心相对轴瓦中心有一个偏距。

液体动压滑动油膜的形成过程及油膜压力分布形状如图3-1所示。

摩擦系数f是设计动压滑动轴承的重要参数之一，它的大小与润滑油粘度η（Pa•S）、轴的转速n(r/min)和轴承压力P(MPa)有关，通常令：λ=η•n/P称λ为轴承特性数。

观察滑动轴承形成液体动压润滑的过程，摩擦系数f随轴承特性数λ的变化如图3-2所示。

液体动压滑动轴承实验

CQH-A液体动压滑动轴承实验台使用说明书本实验台用于液体动压滑动轴承实验，主要用它来观察滑动轴承的结构，测量其径向油膜压力分布和轴向油膜压力分布，测定其摩擦特征曲线和承载量。

该实验台结构简单、重量轻、体积小、外形美观大方，测量直观准确，运行稳定可靠。

一、实验台结构简介1. 该实验台主要结构见图1所示：图1 滑动轴承试验台结构图1. 操纵面板2. 电机3. V带4. 轴油压表接头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由两个高精度的单列向心球轴承支承。

直流电机2通过V带3驱动主轴9，主轴顺时针旋转，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读出摩擦力值。

主轴瓦前端装有7只测径向压力的油压表7，油的进口在轴瓦长度的1/2处。

在轴瓦全长的1/4处装有一个轴向油压表的接头，需要时可用内六角扳手将堵油塞旋出，再装上备用的轴向油压表。

3. 实验中如需拆下主轴瓦观察，需按下列步骤进行：a. 旋出外加载传感器插头。

b. 用内六角扳手将传感器支承板8上的两个内六角螺钉卸下，拿出传感器支承板即可将主轴瓦卸下。

二、主要技术参数实验轴瓦：内直径d=60mm有效长度B=125mm表面粗糙度∇7）材料ZCuSn5Pb5Zn5（即旧牌号ZQSn6－6－3）加载范围0~1000N（0~100kg⋅f）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/格电机功率：355W调速范围：2～400rpm实验台总量：52kg三、电气工作原理5 4 3图二1—主轴转速数码管：主轴转速传感器采集的实时数据。

液体动压滑动轴承实验指导书

液体动压滑动轴承实验指导书一、实验目的1.了解滑动轴承润滑及承载机理。

2.学习动压轴承油膜压力分布的测定方法，绘制周向油膜压力分布曲线。

3.观察载荷和转速改变时，径向滑动轴承油膜压力的分布情况。

二、实验原理及装置本实验使用湖南长庆科教仪器有限公司生产的HS-A型液体动压轴承实验台如图1所示，它由操纵面板、传动装置、加载装置、油膜压力测量装置和被试验轴承等组成。

在轴承上半部中间即轴承有效宽度B/2处的剖面上，沿圆周1200内钻有七个均匀分布的小孔，每个小孔联接一个压力表，在轴承轴向有效宽度B/4处也钻有一个小孔，并连接一只压力表。

从而可绘出轴承的周向和轴向压力分布曲线，(见图2)。

图2 周向油膜压力分布曲线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也是不同的。

本实验台采用螺旋加载，转动螺杆即可改变载荷的大小。

所加载荷之值通过传感器，在实验台的操纵面板中的外加载荷显示窗数码管直接读出。

转速由主轴转速调速旋钮4控制直流调速电源进行无级调速。

主轴转速又由装在主轴后部的光电测速传感器采集，最后由操纵面板中的主轴转速显示窗数码管直接读出。

另外，操纵面板上还有无油膜指示灯。

当轴不转动时，可看到灯泡很亮；低速转动时，轴将润滑油带入轴和轴瓦之间收敛性间隙内，但由于油膜很薄，轴与轴瓦见部分微观不平度的峰高仍在接触，故灯忽亮忽灭；当转速达到一定值时，压力油膜完全遮盖凸峰高度，即油膜完全将轴与轴瓦隔开，灯泡就不亮了。

三、实验步骤：1．开机前检查箱体油液是否超过油标1/2处；外加载螺杆是否脱开传感器；主轴调速旋钮是否在零位；百分表是否固定，表针是否能复位；轴瓦能否摆动自如；各个压力表指针是否为零。

2．按下电源开关，无油膜指示灯亮。

3．启动电机，缓慢旋转主轴调速按钮，主轴缓慢增速，无油膜指示灯熄灭，表示轴与轴瓦已经处于完全液体润滑状态。

4．缓慢旋转外加载螺杆逐渐加载，同时观察各个压力表指针逐渐上升。

液体动压滑动轴承油膜压力与摩擦仿真及测试分析

•
操纵面板说明 II
数码管 6：外加载荷传感器采集的实时数据。油膜指示灯7：用于指示轴瓦与轴向油膜状态。调速旋钮8：用于调整主轴转速。电源开关9：此按钮为带自锁的电源按钮。触摸开关2：按动此键可显示1-8号压力传感器顺号和相应的压力
传感器采集的实时数据。
• 注：此键仅用于观察和手动纪录各压力传感器采集的数据，软
•
1）润滑油运动粘度的影响润滑油对油膜压力的影响主要决取于它的运
动粘度。不同品种的润滑油运动粘度不同，同一品种
但牌号不同润滑油运动粘度不同、粘度越高、产生的油膜压力越大。
润滑油运动粘度可查手册或用粘度计测量。
•
2）润滑油温度的影响
润滑油的油温高低决定了运动粘度的变化趋势，油温升高，油的粘度值降低，运动时产生的摩擦阻力下降，产生的摩擦力就降低，承载力就下降。油温降低、油的粘度值加大，运动时产生的摩擦阻力增加，相应的承载力就会提高。一般在设计液体动压滑动轴承时油的温度要控制在70℃左右，最高不超过100℃。在我们这个实验中，由于设备运转时间短，油温的变化很小，对油膜压力值的影响可忽略不计，将油的温度视为实验台设置的温度30℃。
由于实验台的外载荷是加在轴瓦上，故动压油膜形成如上图示。
•
7.4 动压油膜建立的判断
液体动压润滑是否建立，可通过在HS-B试验
台上做摩擦特征曲线，简称f–u 曲线来判断。
•固体摩擦区 •液体摩擦区
•摩擦特征曲线图
•
7.4 动压油膜建立的判断
•固体摩擦区 •液体摩擦区
• 摩擦特征曲线图中： • f — 轴颈与轴承之间的摩擦系数 • 0 — 轴承特性系数 • A — 临界点（非液体润滑向液体润滑转变） • — 临界特性系数

液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线

液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线HZS —I 型试验台一. 实验目的1. 观察滑动轴承液体动压油膜形成过程。

2. 掌握油膜压力、摩擦系数的测量方法。

3. 按油压分布曲线求轴承油膜的承载能力。

二. 实验要求1. 绘制轴承周向油膜压力分布曲线及承载量曲线，求出实际承载量。

2. 绘制摩擦系f 与轴承特性 Z 的关系曲线。

3. 绘制轴向油膜压力分布曲线三. 液体动压润滑径向滑动轴承的工作原理当轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，由于油的粘性作用，当达到足够高的旋转速度时，油就被带入轴和轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效应，即在承载区内的油层中产生压力。

当压力与外载荷平衡时，轴与轴瓦之间形成稳定的油膜。

这时轴的中心相对轴瓦的中心处于偏心位置，轴与轴瓦之间处于液体摩擦润滑状态。

因此这种轴承摩擦小，寿命长，具有一定吸震能力。

液体动压润滑油膜形成过程及油膜压力分布形状如图滑动轴承的摩擦系数转速n (r/min)和轴承压力式中：)—轴承特性数观察滑动轴承形成液体动压润滑的过程，摩擦系数 f 随轴承特性数几的变化如图8-2所示。

图中相应于f 值最低点的轴承特性数Z c 称为临界特性数，且>€以左为非液体摩擦润滑区，轴与轴瓦之间为边界润滑并有局部金属接触。

小而急剧增加。

不同的轴颈和轴瓦材料、加工情况、轴承相对间隙等，也随之不同。

四. HZS-1型试验台结构和工作原理1.传动装置如图8-7所示，被试验的轴承2和轴1支承于滚动轴承3上，由调速电机6通过V 带5 带动变速箱4，从而驱动轴1逆时针旋转并可获得不同的转速。

8-1所示。

f 是重要的设计参数之一，它的大小与润滑油的粘度 n (Pas)、轴的P (Mfa)有关，令P(7)祐以右为液体摩擦润滑区，因此f 值随几减 f —A曲线不同，Z c1 2 3 41 —测力计2—测力杆3—卡板4—加载板 5 —轴6—轴承7 —平衡重块图8-8加载及摩擦力矩测量装置Go —初始载荷（包括压力表、平衡重及轴瓦的自重） Go = 8 kgf 。

液体动压径向滑动轴承实验

液体动压径向滑动轴承实验一、实验内容与目的：1．观察径向滑动轴承的摩擦现象，加深对概念的理解；2．测绘径向滑动轴承的摩擦特性曲线，掌握测绘方法；3．测绘径向滑动轴承油膜压力曲线，求油膜承载能力。

了解复杂问题的简化处理方法。

二、实验设备的结构与工作原理：本实验有二类（二种型号）设备，它们的结构示意图如图1和图2所示：它们包括以下几个部分：类型项目HS-A型试验台HZ型试验台轴与轴瓦轴材料为45号钢，轴径经表面淬火、磨光，表面粗糙度达到Ra=1.6用滚动轴承支承在机架上，轴瓦材料为ZCuSn5Pb5Zn5（旧国标为锡青铜6-6-3），轴瓦内孔精镗后与轴研配以保证与轴配合精度。

在轴瓦的中间径向截面处，沿半圆周布置七个与轴和轴瓦间油膜相通的小孔，这些小孔又分别与压力表相连。

七个小孔位置为沿半圆周的圆周角分别为300、500、700······1500。

七个小孔位置为沿半圆周的圆周角分别为22.50、450、67.50······157.50。

瓦外面与测力弹簧相接。

轴的转速调节装置轴的转动是由直流电动机通过“V”型带来带动的。

由无级调速器实现轴的无级调速。

本实验台轴沿顺时针（面对实验台面板）方向转动。

轴的转速范围为0～500转/分。

轴的转速由调速旋钮控制，实现无级调速。

转速值由数码管直接读出。

本实验台轴沿逆时针（面对实验台面板）方向转动。

轴的转速范围为0～500转/分。

轴的转速由调速旋钮控制，实现无级调速。

转速值由数码管直接读出。

轴与轴瓦间油膜压力测量轴与轴瓦间油膜压力是通过安装在轴瓦上的压力表测量的。

当轴在一定转速下承受一定载荷时，可以从分布在轴瓦上的七块压力表上读出此时油膜的压力值（压力分布情况前面已介绍）加载系统采用螺旋加载方式。

转动螺旋即可改变载荷的大小。

所加载荷之值通过传感器和数字电路由数码器显示。

液体动压轴承的设计与油膜压力仿真分析

４１．８７４１＿８７
／ｒｅｄ・Ｓ１
间隙比
半径间隙６
／
１ＴＵＴ１
支承轴承施力轴承
２７５５５０
１９０２６０
１９０２４０
０．０００７０．０００７
０．０６６５０．０９１０
轴承类型
支承轴承施力铀承
偏心率ｓ轴承特性数
ｆＪ＿７７（１．８０２５５３．０２
最小油膜厚度ｈ一供油槽宽度ｍ阻油槽宽度。总流量Ｑ润滑油温升ＡＴ／ｍｍ／ｎＭｎ／１ＴＩ１ＴＩ／ｃｍ・Ｓ一／ ℃
摘
要：介绍了液体动压轴承的工作原理，参照滑动轴承的设计流程完成液体动压轴承的设计．以计算流体力学为
理论基础，以ＦＬＵＥＮＴ软件为工具，着重研究了偏心率和主轴转速对油膜压力的影响，结果表明该轴承能够满足工
作要求。关键词：液体动压轴承；流体动力学；仿真分析；油膜压力中图分类号：ＴＨ１３３．３７文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４ — ９１４６．２０１６．１２．０９１
形空间，当摩擦面以一定的旋转速度相对运动时，
流体从间隙的大口流向小口，产生油楔，同时在流体中形成动压力，动压力产生的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷 … 。

液体动压滑动轴承油膜压力分布和摩擦特性曲线

机械设计基础（Ⅲ）实验报告班级姓名液体动压滑动轴承油膜压力分布和摩擦特性曲线学号一、概述液体动压滑动轴承的工作原理是通过轴颈的旋转将润滑油带入摩擦表面，由于油的粘性（粘度）作用，当达到足够高的旋转速度时油就被挤入轴与轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效应，在承载区内的油层中产生压力，当压力的大小能平衡外载荷时，轴与轴瓦之间形成了稳定的油膜，这时轴的中心对轴瓦中心处于偏心位置，轴与轴瓦间的摩擦是处于完全液体摩擦润滑状态，其油膜形成过程及油膜压力分布如图6-1所示。

图6-1 建立液体动压润滑的过程及油膜压力分布图滑动轴承的摩擦系数f 是重要的设计参数之一，它的大小与润滑油的粘度η(Pa.s)、轴的转速n(r/min)和轴承压强p(Mpa)有关，令pnηλ=式中，λ——轴承摩擦特性系数。

图6-2 轴承摩擦特性曲线观察滑动轴承形成液体摩擦润滑过程中摩擦系数变化的情况，f-λ关系曲线如图6-2所示，曲线上有摩擦系数最低点，相应于这点的轴承摩擦特性系数λkp称为临界特性数。

在λkp以右，轴承建立液体摩擦润滑，在λkp以左，轴承为非液体摩擦润滑，滑动表面之间有金属接触，因此摩擦系数f 随λ减小而急剧增大，不同的轴颈和轴承材料、加工情况、轴承相对间隙等，λkp也随之不同。

本实验的目的是：了解轴承油膜承载现象及其参数对轴承性能的影响；掌握油膜压力、摩擦系数的测试及数据处理方法。

二、实验要求1、在轴承载荷F=188kgf 时，测定轴承周向油膜压力和轴向油膜压力，用坐标纸绘制出周向和轴向油膜压力分布曲线，并求出轴承的实际承载量。

在轴承载荷F=128kgf 时，测定轴承周向油膜压力和轴向油膜压力，用计算机进行数据处理，得出周向和轴向油膜压力分布曲线及轴承的承载量。

2、测定轴承压力、轴转速、润滑油粘度与摩擦系数之间的关系，用计算机进行数据处理，得出轴承f-λ曲线。

三、实验设备及原理本实验使用 HZS-1型液体动压轴承实验台，它由传动装置、加载装置、摩擦系数测量装置、油膜压力测量装置和被试验轴承和轴等所组成。

滑动轴承实验指导书(更新并附实验报告)分解

滑动轴承实验一、概述滑动轴承用于支承转动零件，是一种在机械中被广泛应用的重要零部件.根据轴承的工作原理,滑动轴承属于滑动摩擦类型。

滑动轴承中的润滑油若能形成一定的油膜厚度而将作相对转动的轴承与轴颈表面分开，则运动副表面就不发生接触，从而降低摩擦、减少磨损，延长轴承的使用寿命。

根据流体润滑形成原理的不同，润滑油膜分为流体静压润滑(外部供压式）及流体动压润滑(内部自生式)，本章讨论流体动压轴承实验。

流体动压润滑轴承其工作原理是通过韧颈旋转，借助流体粘性将润滑油带人轴颈与轴瓦配合表面的收敛楔形间隙内，由于润滑油由大端人口至小端出口的流动过程中必须满足流体流动连续性条件,从而润滑油在间隙内就自然形成周向油膜压力(见图1），在油膜压力作用下,轴颈由图l(a ）所示的位置被推向图1（b ）所示的位置。

图1 动压油膜的形成当动压油膜的压力p 在载荷F 方向分力的合力与载荷F 平衡时,轴颈中心处于某一相应稳定的平衡位置O 1,O 1位置的坐标为O 1(e ，Φ）。

其中e =OO 1，称为偏心距;Φ为偏位角（轴承中心O 与轴颈中心O 1连线与外载荷F 作用线间的夹角)。

随着轴承载荷、转速、润滑油种类等参数的变化以及轴承几何参数（如宽径比、相对间隙)的不同．轴颈中心的位置也随之发生变化。

对处于工况参数随时间变化下工作的非稳态滑动轴承，轴心的轨迹将形成一条轴心轨迹图。

为了保证形成完全的液体摩擦状态，对于实际的工程表面，最小油膜厚度必须满足下列条件:()21min Z z R R S h += (1）式中，S 为安全系数，通常取S ≥2；R z1，R Z2分别为轴颈和铀瓦孔表面粗糙度的十点高度.滑动轴承实验是分析滑动轴承承载机理的基本实验，它是分析与研究轴承的润滑特性以及进行滑动轴承创新性设计的重要实践基础。

根据要求不同,滑动轴承实验分为基本型、综合设计型和研究创新型三种类型.(1）掌握实验装置的结构原理,了解滑动轴承的润滑方式、轴承实验台的加载方法以及轴承实验台主轴的驱动方式及调速的原理。

液体动力润滑轴承实验

液体动力润滑轴承实验
实验目的:
1、观察滑动轴承油膜形成过程，加深对形成流体动压条件的理解。 2、通过实验，掌握径向滑动轴承摩擦因数的测试和测试仪器的使用方法，绘制摩擦特性曲线。 3、绘制滑动轴承油膜压力的径向分布曲线。
实验步骤：
1.检验试验台，使各部分功能处于完好的状态。 2.启动电机，逐渐增大轴的转速，观察启动时油膜的形成过程，分析主轴与轴瓦的润滑状态。 3.对实验轴承进行加载，并在载荷不变的条件下，测出各种转速下轴与轴瓦之间的摩擦力、摩擦
系数、单位面积上的载荷，并绘制曲线。 4.在一定载荷下，当主轴的转速达到一定值时，观察各压力表读数，记录油膜压力值，并绘制滑
动轴承油膜压力分布曲线。
实验原理图：
11 10
9
8
w 7
6
5 4
3
2
1
实验原理图：
R k
Fd RL 2
fF W
w
9
F 10
d
A
11 R
L
实验原理：
f μn/p
n / p
实验原理：
4′
5′
3′
2′
34 5
6′
2
6
1′1
7 7′
01 2 3 4 5 6 78
实验报告：
测点位置
ห้องสมุดไป่ตู้
1
压力值（MPa）
2
3
4
5
6
7
载荷F=700N
转速n（rpm）
250 180 150 120
80
60 30 20 10
2
百分表读数
轴承特性系数 n / P
摩擦系数 f

液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线

液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线液体动压润滑径向轴承是一种广泛应用于机械制造领域的重要轴承。

它可以通过油膜的作用，减小轴与壳之间的摩擦力，从而大幅度减少轴承的磨损，延长轴承的使用寿命。

在实际应用中，轴承的油膜压力是一个非常重要的参数，这种压力可以直接影响轴承的使用效能和寿命，因此对于液体动压润滑径向轴承油膜压力及其特性曲线的研究显得极为重要。

首先，让我们来了解一下液体动压润滑径向轴承的工作原理。

液体动压润滑径向轴承是一种基于压力的润滑方式，其原理就是通过高速旋转的轴心带动工作液体，并在高速旋转的同时产生压力，从而使工作液体形成一层润滑油膜，使轴承中的摩擦系数降低，达到润滑效果。

液体动压润滑径向轴承可以分为四大类，即齿形滚液液压轴承、叶形液压轴承、膜形液压轴承和球形液压轴承。

在液体动压润滑径向轴承中，油膜压力是一项非常重要的参数，也是轴承性能的核心指标之一。

油膜压力越大，则轴承受力越平稳，摩擦系数越小，轴与壳之间的间隙越小，从而使轴承外表面的磨损减少，使用寿命延长。

相反，当油膜压力不足时，则轴承摩擦系数显著增加，摩擦热也会巨大提高，从而导致轴承零件面的磨损加剧，甚至引发机械故障。

液体动压润滑径向轴承油膜压力与其工作状态有关。

一般来说，油膜压力和轴承转速成正比，与润滑油的粘度和流量成反比。

因此，当轴承所受负荷相对较小，转速较低、润滑油的粘度和流量相应增加时，油膜压力也会相应提高；反之，当轴承所受负荷较大，转速增加、润滑油的粘度流量减小时，油膜压力也会相应降低。

液体动压润滑径向轴承油膜压力特性曲线是油膜压力随负载、转速、润滑油粘度和流量变化的关系曲线，是刻画油膜压力特性的重要工具。

通过制作油膜压力特性曲线，我们可以清楚地了解到轴承在不同工作状态下所受的油膜压力的大小以及变化趋势，这对于研究轴承的安全性、可靠性和寿命评估等方面的研究非常重要。

在实际测量中，液体动压润滑径向轴承油膜压力特性曲线的制备可通过试验仪器进行。