液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线
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
3）转速对油膜压力的影响 转速越高，单位时间通过载荷作用面的润滑 油就越多，产生的摩擦力就越大，油膜压力就越 大，特别是当转速达到一定值使流体的流动由层 流变为紊流时，承载力会得到显著提高。在转速 升高的同时会使润滑油的温度上升，运动粘度下 降，使油膜压力降低承载能力下降。相比而言， 油温升高带来的油膜压力降低比转速上升带来的 油膜压力升高要小得多。 4）液体动压滑动轴承设计的结构、尺寸，制造 精度，材料选择对动压油膜的产生和压力的大小 都有直接的影响。
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
7.1 实验目的
通过在 HSB 型试验台上，对液体动压 轴承进行径向和轴向油膜压力分布及大小的 测量和仿真，对摩擦特性曲线进行测定及仿 真，了解影响液体动压滑动轴承油膜建立及 影响油膜大小各项因素之间的关系。
7.2 实验原理
利用轴承与轴颈配合面之间形成的楔形间
3、滑动轴承油膜压力仿真与测试分析界面
4、滑动轴承摩擦特征仿真与测试分析界面
7.8 实验内容
1．液体动压轴承油膜压力周向分布测试分析
该实验装置采用压力传感器、A/D板采集该 轴承周向上七个点位置的油膜压力，并输入计 算机通过曲线拟合作出该轴承油膜压力周向分 布图。通过分析其分布规律，了解影响油膜压
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，软件所
需数据将由控制系统自动发送、接收和处理。
7.7软件界面操作说明
1、由计算机桌面“长庆科教”进入启动界面
2、在图7-7启动界面非文字区单击左键， 即可进入滑动轴承实验教学界面。
操
作
[实验指导]： 单击此键，进入实验指导书。 [进入油膜压力分析]： 单击此键，进入油膜压力及摩擦特性分析。 [进入摩擦特性分析]： 单击此键，进入连续摩擦特性分析。 [实验参数设置]： 单击此键，进入实验参数设置。 [退出]： 单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS界面。
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
滑动轴承实验报告
液体动压滑动轴承实验报告一、 实验目的1、测量轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线。
2、观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象。
3、观察载荷和转速改变时的油膜压力的变化情况。
4、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况。
5、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。
6、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λ的绘制方法。
二、 实验设备及工具 滑动轴承实验台 三、 实验原理1、油膜压力的测量轴承实验台结构如图1所示，它主要包括：调速电动机、传动系统、液压系统和 实验轴承箱等部分组成。
在轴承承载区的中央平面上，沿径向钻有8个直径为1mm 的小孔。
各孔间隔为22.50，每个小孔分别联接一个压力表。
在承载区内的径向压力可通过相应的压力表直接读出。
将轴径直径（d=60mm ）按比例绘在纸上，将1~8个压力表读数按比例相应标出。
（建议压力以1cm 代表5kgf/cm 2）将压力向量连成一条光滑曲线，即得到轴承中央剖面油膜压力分布曲线）。
同理，读出第4和第8个压力表示数，由于轴向两端端泄影响，两端压力为零。
光滑连结0‘，8’，4‘，8’和0‘各点，即得到轴向油膜压力分布曲线。
2、摩擦系数的测量图1 轴承实验台结构图1、操纵面板2、电机3、三角带4、轴向油压传感器接头5、外加载荷传感器6、螺旋加载杆7、摩擦力传感器测力装置8、径向油压传感器（8只）9、传感器支撑板 10、主轴 11、主轴瓦 12、主轴箱径向滑动轴承的摩擦系数f 随轴承的特性系数λ（λ=ηn/p ）值的改变而改变。
在边界摩擦时，f 随λ值的增大而变化很小，进入混合摩擦后，λ值的改变引起f 急剧变化，在刚形成液体摩擦时f 达到最小值，此后，随λ值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Fd2，它能使空套在轴上的轴瓦随轴转动，由于在轴瓦的外表面上固定一个测力杆，测力杆一端与轴瓦连接，另一端与弹簧片接触。
液体动压轴承实验2
液体动压轴承实验一、实验目的了解轴承油膜承载现象及其参数对轴承性能的影响，掌握油压及摩擦系数测试方法，加深对液体动压润滑原理的认识。
二、实验要求1、测定并绘出轴承油膜压力周向分布曲线及轴向分布曲线，并求出轴承的承载量。
2、计算实测端泄对轴承压力分布的影响系数k 值。
看其是否符合油膜压力沿抛物线分布规律。
3、测定轴承单位压力、滑动速度、润滑油粘度与摩擦系数之间的关系，绘制出轴承摩擦特性曲线。
三、试验台简介液体动压轴承试验台可用来进行油膜压力分布及轴承摩擦特性曲线的测定。
加载方法采用静压油垫。
调速方式采用 JZT 型调速电机，并配以变速箱，可实现 20～580r/min 无级变速，主轴转速可根据控制器表盘转速读数直接得出。
1、试验台主要技术参数（1）试验轴承参数轴颈直径d = 60mm。
轴颈有效长度l = 120mm直径间隙 0.07表面粗糙度1.6 ∇轴承材料ZQSn6-6-3（铸锡青铜）轴承自重G=80N（包括压力表及平衡锤等）（2）加载范围 3000N（3）加载油腔水平投影面积 188.5cm2（4）测力杆上测力点与轴承中心偏移距离 17mm（5）转速范围20～5800r/min（6）主电机功率0.375KW2、试验台总体布置图1 为试验台总体布置，图中 1 为试验轴承箱，由联轴器与变速箱 7 相联，6为液压箱，装于底座 9 内部，12 为调速电机，8 为调速电机控制器，5 为加载油腔压力表，2 为轴承供油压力表。
油泵电机开关为 10，主电机开关为 11，总开关位于试验台正面。
图 1 试验台总体布置图1-实验轴承箱 2-轴承供油压力表 3-减压阀 4-溢流阀 5-加载油腔压力表 6-液压箱7-变速箱8-调速电机控制器9-底座10-油泵电机开关11-主电机开关12-调速电机13-三角带传动装置3、试验轴承箱图 2 为试验轴承箱，图中 2 为主轴，由两只 P5 级滚动轴承支承。
6 为试验轴承，空套在主轴上，轴承内径d = 60mm，有效长度l= 120mm，在中间横断面，即有效长度 1/2 处的断面上沿周向开有七个测压孔，在 120º范围内均匀分布，距中间断面 1/4 处，即距周向测压孔15mm 处在铅直方向还开有另一个测压孔（即轴向测压孔），图中 1 表示七只压力表分别与七个周向测压孔相联，8 为一只与轴向测压孔相联的压力表，3 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188.5cm2．轴承外圆左侧装有测杆4、环5装在测杆端部，其与轴承中心距离为 78 mm。
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
录七只周向压力表及一只轴向压力表的读数，根据读数可分别做出轴承周
向及轴向的油膜压力分布曲线图。
实验方法及步骤
四、实验方法及步骤
2．测定轴承摩擦特性曲线 在上述同样荷载条件下，将转速调低到500转/分，将拉力计吊钩与轴
承测力杆端的吊环相联接，脱开锁紧块，记录拉力计上的读数。然后依次
改变转速到400、300、200、100、50转/分，分别记录各转速时拉力计的 读数，待全部读数记录完毕后，卸载停机。这时可根据以下方程式来计算
主要内容
主要内容
一、实验目的 二、实验原理 三、实验设备介绍 四、实验方法及步骤
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验目的
一、实验目的
1．测定滑动轴承特性系数λ与摩擦系数f的关系，加强对润滑状态与
参数λ、n、p之间的关系理解。
2．测定液体摩擦状态下滑动轴承周向及轴向的油膜压力分布曲线，
以验证理论的正确性。
实验原理
二、实验原理
液体动压滑动轴承是利用轴颈本身的回转而起到“泵油”作用， 将润滑油带入摩擦表面之间，从而建立起压力油膜将摩擦表面分开。 要达到上述目的，必须满足一定条件。即①滑动轴承的轴和轴瓦之间 要形成收敛楔形间隙；②轴和轴瓦间的楔形间隙应充满有一定粘度的 润滑油；③轴要达到一定的旋转速度。本次实验就是将轴与轴瓦之间 从干摩擦、边界摩擦、混合摩擦直到完全液体摩擦的整个过程中的摩 擦力与轴承特性系数λ（ηn/p）之间的变化规律测量出来，用曲线进行 描述，并分析不同状态时的摩擦力大小；同时，当满足前述三个条件 而形成完全液体摩擦状态时，可测出滑动轴承的周向及轴向油膜压力 分布曲线，并依此可计算出轴承的承载能力。
实验方法及步骤
四、实验方法及步骤
1．测定轴承周向及轴向油膜压力分布曲线 将转速增加到800转/分，调节加载（溢流阀）手柄，增大压强到
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 。
液体动压滑动轴承实验指导书
实验四 液体动压滑动轴承实验指导书一、实验目的1、了解实验台的构造和工作原理，通过实验进一步了解动压润滑的形成，加深对动压原理的认识。
2、学习动压轴承油膜压力分布的测定方法，绘制油膜压力径向和轴向分布图，验证理论分布曲线。
3、掌握动压轴承摩擦特征曲线的测定方法，绘制f —n 曲线，加深对润滑状态与各参数间关系的理解。
二、实验原理及装置1．概述此项实验是径向加载的液体动压滑动轴承实验。
其目的是测量轴承与转轴间隙中的油膜在圆周方向的压力分布值(见图1)，并验证径向油膜压力最大值批P MAX 不在外载荷F R 的垂线位置，而是在最小油膜厚度附近，即0=∂∂XP 处。
该实验还可以测试下列几项内容。
(1)测量轴承与转轴间隙中的油膜在轴线方向的压力分布值，并验证轴向压力分布曲线呈抛物线分布，即轴向油膜最大压力值在轴承宽度的中间位置(见图2)。
图1 周向油膜压力分布曲线 图2轴向油膜压力分布曲线(2)测量径向液体动压滑动轴承在不同转速、不同载荷、不同粘度润滑油情况下的摩擦系数f 值，根据取得的一系列f 值，可以做出滑动轴承的摩擦特性曲线，进而分析液体动压的形成过程，并找出非液体摩擦到液体摩擦的临界点，以便确定一定载荷、一定粘度润滑油情况下形成液体动压的最低转速，或一定转速、一定粘度润滑油情况下保证液体动压状态的最大载荷(见图3)。
图3 轴承摩擦特性曲线2．实验装置及原理本实验使用湖南长庆科教仪器有限公司生产的HS-B型液体动压轴承实验台如图4所示，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等组成。
图4 滑动轴承试验台1．操纵面板2．电机3．三角带4．轴向油压传感器接头5．外加载荷传感器6．螺旋加载杆7．摩擦力传感器测力装置8．径向油压传感器（7只）9．传感器支撑板10．主轴11．主轴瓦12．主轴箱1）传动装置由直流电机2通过三角带3带动主轴顺时针旋转，由无级调速器实现无级调速。
本实验台主轴的转速范围为3～375rpm，主轴的转速由装在面板1上的数码管直接读出。
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。
13.8液体动力润滑径向轴承的计算
3 4 ( 0 . 6 ~ 1 . 0 ) 10 v 经验公式：
机械设计
粘度
23
轴承温度近似等于油的平均温度tm，tm低，粘度大，算出的承载能 力偏高；反之，承载能力偏低。
设计时，可先假定平均温度，一般取tm=50～75℃（初选），通 过热平衡计算来验算轴承入口油温t1是否在30～40℃之间，否则 重新选择粘度在作计算。 对于一般轴承可按下式初估油的动力粘度，即
Rz1，Rz2
2n Rr rad / s ，S=2， 60 r
F 2 CP Bd
η、v（n）、B、F
机械设计
26
根据CP，查CP-表，得 。
hmin r (1 )
若 h S (R R ) ：形成流体动压润滑 min z1 z2
否则，不能形成动压润滑，措施：
机械设计
15
C
—润滑油的比热容，对矿物油为1675～209J/(kg ·℃) —润滑油的密度，对矿物油为850～900kg/m3
s —轴承的表面传热系数，随轴承结构的散热条件而定
s 50W / (m 2 C)(散热差)
s 140W / (m 2 C)(散热好)
热平衡条件：
机械设计
6
任一位置
处，油膜厚度h：
h OD Od OM MD Od e cos R r cos
∴
h (1 cos ) r (1 cos )
OO 与外载F方向之间的夹角。
偏位角θ：连心线
机械设计
2 1
机械设计
10
F 2 f ( , , B / d ) CP Bd
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
水润滑轴承弹流动压润滑和摩擦特性数值计算分析
１ ３ 原 方 程 的缺 陷方 程 ．
应 用多重 网格法求解 非线性 问题 ， 只有 在最 高 层 才能对 离散 的原方程 进行松 弛迭代 ， 而在 以下 的 各 层 网格都 是对方程 的缺 陷方 程进行松 弛迭代 的 。 雷诺 方程 的缺 陷方 程 为
［， ， １一（ Ｊ ¨¨） ｉ＋ ￡ｌ Ｐ ， ￡ ｊ １ ＋ ． Ｐ， Ｊ
以控 制 流程 的走 向 ， 参 数 ）用 以控 制 循 环 的方 而 ， 式 。ｅｒ 和 ｅｒ 自定 义 计 算 的精 度 容 许 误 差 。 ｒ ｒ 为
每一 层 均使用 Ｇａ ｓ—ｅｄ ｌ 弛 。 ｕ ｓ ｉｅ 松 Ｓ
图 ３ 实 际轴 承 液 膜 厚 度 分 布
从 图 ２ ３可 以看 出 ： 、
６ ９
第 ５ 期
船
海
工
程
第４ Ｏ卷
±
ＥＲ Ｒ
只有 在最 高层 ， 右端 项 ｇ 一 ｋ ２
，
其余 层 的右
±
ＥＲＴ Ｒ
（） ７
端 向量也 是 由上
一
层传 递下 来 ， 有
ｌ ｌ 利 用上 式一 的量 纲 一 的量 群 对 雷诺 方 程 、 厚 膜
ｇ ｝ ∑∑（ 卜一— △ （ ｐ） Ｉ ＋
（ ＝ ０ １ … ， 一 ０， ， ， ， ， ， ｘ； １ … ， ） （ １ １ ）
（ ）ｒ “
ｒ ） ７一Ｆ（ ，） ￡． ２Ｐｉ１ 一 Ｊ ～［ｒ１， 一， ／Ｊ （ｒ１ ＋ｅ ／ｊＰ ） ｌ ． ， ／ △ 。 ￡ Ｊ 汁１， ，＋￡ Ｊ ２） ＋ ｌＰ ， （ Ｘ） 十 ２ ］
膜 明显变 薄 。
分析 轴承 的 润滑 和摩 擦 性 能 ， 计算 轴 承 在 不
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精品资料推荐液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线(二) 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8-1所示。
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(Pas)、轴的转速n (r/min)和轴承压力p (MPi)有关，令nP (7)式中：一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c称为临界特性数，且c以右为液体摩擦润滑区，c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。
因此f值随减小而急剧增加。
不同的轴颈和轴瓦材料、加工情况、轴承相对间隙等，f—曲线不同，c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。
精品资料推荐(9)21 —轴2—试验轴承3—滚动轴承 4 —变速箱5 — V 带传动6—调速电机图8-7传动装置示意图2.加载装置该试验台采用静压加载装置，如图图8-8所示。
图中4为静压加载板，它位于被试轴承上部，并固定于箱座上，当输入压力油至加载板的油腔时，载荷即施加在轴承上， 轴承载荷为：F = 9.18 （p o A+Go ） N（ 8）式中：p o —油腔供油压力，p o = 3 kg/cm 2 ；A —油腔在水平面上投影面积， 2A = 60 cm 2；C ___ .1 —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 。
3.摩擦系数测量装置摩擦系数是通过测量轴承摩擦力矩而得到的。
如图8-8所示：在轴承6上联出一水平测力杆2，当轴5旋转后，作用在轴承 6上的摩擦力矩，通过测力杆 2上的测力计1,测出杆端的Q 力，由平衡得：fF d QL2 L Q 则有：f牛 Q( 10)d F式中：L —测力杆力臂长度 (mm);d — 轴颈直径 (mm); Q —测力杆端的平衡力； Q = 0.0098QO N;Qo —重锤式拉力计读数 (gf)。
4. 油膜压力测量装置(如图8-9所示)在轴瓦上半部承载区、 轴瓦宽度的中间剖面上， 沿圆周方向均布钻有 7个小孔，每个小孔联接一只压力表(即联接1~7表)，当轴承形成动压油膜时，就可以通过压力表测得周向压力分布曲线。
在轴瓦轴向有效宽度 B 的1/4处钻有一个小孔，供联接压力表用(即联接表 8)，这样根据轴向压力分布的对称原理，可测得轴向压力分布曲线。
图 8-9是轴瓦小孔分布的位置。
图轴瓦小孔分布示意图五•轴承性能参数 轴颈直径d = 60 mm 轴瓦宽度 B = 60 mm轴瓦材料为青铜，配合表面粗糙度Ra6.3 m轴颈材料为45钢，配合表面粗糙度 Ra3.2 m 相对间隙“ —(1-1.5 ) %。
润滑油牌号及供油方式 N15机械油循环供油油的粘度 =0.024 Pas初始载荷 Go = 78 N ( 8kgf ) 测力杆力臂长度 L = 150 mm加载范围 F = 0 3000 N 调速范围 n = 20 1200 r/min 电动机型号JZT12-4 电动机功率0.8 kW六. 实验方法及步骤1. 油膜压力分布的测定丄「2 2 B■接压力表1~7先用卡板3 （见图8-8）卡住测力杆2,以免测力计损坏。
旋动油泵开关13 （见图8-10）启动油泵。
调节溢流阀5和减压阀3,使供油压力表2指示值为0.5 kgf/cm2。
将变速箱8的手柄放在低速档（左斜位置），转动调速旋钮11旋至最低速，开启主电机开关14和转速控制开关12,指示红灯亮。
转动调速旋钮11,使转速读数100 200 r/min之间，再将变速手柄扳到高速档（右斜位置），逐渐升速到600 r/mi n（ 800 r/mi n），调节溢流阀5，使加载油腔压力表指示值为p0=4 kgf/cm 2（轴承载荷F=2432 N），运转几分钟待稳定后，依次自左至右记录七只压力表及轴向压力表的读数。
重新调节加载油腔压力P0 =3 kgf/cm 2（F=1844 N），待稳定后记录压力表的值于实验报告表图8-1中。
2. 摩擦系数及特性系数的测定特性系数的获得主要是测定、p及n各项参数。
粘度主要根据轴承平均工作温度t m来决定。
轴承压力p可根据轴承载荷确定。
转速可从（图8-10）转速表10上测得。
实验时，使加载油腔压力p0 = 4 kgf/cm 2时保持不变，将卡板7 （见图8-8）打开，使测力杆3可以自由转动，依次将主轴转速调至600、500、400、300、200、100、50r/min，记七.数据处理1. 绘制轴承周向油膜压力分布曲线12—转速控制开关13—油泵开关14—主电机开关15调速电动机图8-10 HZS —I型试验总体外观图录各转速时的测力计读数于表2中。
由经验得出轴承的平均工作油温t m= 9.32+0.85t1 0C根据轴承平均油温可查得粘度t m为：（11）2--345 671213» '・1「J ■1515改变轴承载荷，使加载油腔压力P0 = 2kgf/cm 2,重复上速过程，将所测得之一曲线与第一次试验相比较（两次试验曲线应基本重合）以证明仅与有关。
测试完毕，应注意先卸载、降速再停机。
1—试验轴承箱2—供油压力表3—减压阀4—加载油腔压力表5—液流阀6—油箱7 —总开关8 —变速箱9—V带传动10—转速表11—转速调节旋纽与承载量曲线。
1=0.024(Pa S)。
89右左-I—^-^11011图8-11周向油膜压力分布曲线当形成压力油膜后，压力表稳定在某一位置时，表中读数即表示轴承该点之周向油膜压力。
由左向右即为1、2、~7号压力表，然后依次将各压力表的压力值记录在表 1中。
根据 测出的压力大小按一定的比例绘制周向油膜压分布曲线，如图8-11所示。
具体画法是：以轴径d 作一个圆，取中线为 0—0水平线，沿着上半圆从左向右画出角度为30、50、70、 90、110、130、150等分，得出油孔点 1、2、3、4、5、6、7位置。
通过这些点与圆心 连成径向线，在它们延长线上，将压力表测出的压力值按比例（比例：0.1MFa =1cm ）画出压力向量1 — 1'、2 — 2'、…7— 7'。
将1'、2….7各点连成光滑曲线，这就是位于轴承 中部截面的油膜周向压力分布曲线。
如图8-11所示。
为了确定轴承承载量，可以用作图法确定轴承中间剖面上的平均单位压力P m 值。
作图如下：将图8-11上部圆周上各点 0、1、2、……7、8投影到0 — 0水平直线上（见图 8-11 下部）得到0、1、2、 ......................... 7、8点，在相应点的垂线上标出对应压力值在垂直方向的分量，从而在垂线上得到 0、1、2、3……7、8点，将各点连成光滑曲线即为承载量曲线。
用数 方格方法求出此曲线所围的面积，与在纵向上取P m 值使其与0—8所围的矩形面积相等，此P m 值经原比例换算后既为轴承中间剖面上的平均单位压力。
轴承处在液体摩擦工作状态时，轴承内油膜的承载量可用下式求出：P = k P m B d（12）式中：k 为轴瓦在宽度方向的端泄对油膜压力的影响系数。
一般认为轴向油压近似呈二次抛物线规律分布， k=2/3。
将求得的载荷P 与实际载荷F加以分析比较。
2. 绘制轴承轴向油膜压力分布曲线通过压力表8可测出轴向B/4处的压力p 8，用坐标纸绘制轴向油膜压力分布曲线，画 一条水平线取长度 0—0为B = 60mm ，在中点4的垂线上按前述比例尺标出该点的压力值 为4— 4 = P 4 （端点为p 4）,在距两端B/4 =15 mm 处（即8点）沿垂线方向各标出压力值8—8 = P 8,轴承两端压力为零，0、8、4、8、0五点可连成一光滑曲线如图 8-12所示。
如果轴向油膜压力符合抛物线分布规律，根据计算，则有 P 8 =3/4 p max ,其中p max = p 4，将实测的P 8与此值进行分析比较。
0 123 4 5 6 7 8O'轴向油膜压力分布曲线3. 绘制轴承摩擦特性曲线滑动轴承的摩擦系数是润滑油粘度，轴的转速n 、轴承压力p 的函数， 值称为滑动轴承的特性系数。
其最小值是液体摩擦和非液体摩擦的临界点。
其特性系数 由式（7）表示。
记算出不同压力及转速下的摩擦系数，在坐标纸上以 为横坐标，f 为纵坐标绘制f —曲线，如图8-2所示。
f 由式（10）计算。
八. 计算机辅助实验及数据处理①在该轴瓦的上半部沿周向、轴向承载区测试压力部位安装压力传感器，设计一套测试系统，通过A/D 转换，编制有关程序，实现了计算机对油膜压力实验数据的采集（对于摩擦 特性曲线实验，采用“人机对话”方式输入实验数据）。
然后，利用计算机进行计算和数据处理，直接在屏幕上显示，由打印机打印输出实验结果、 实验数据表格、绘制油膜压力分布和摩擦特性曲线。
实验装置的系统框图如图 8-13所示。
图8-13计算机辅助实验框图实验前首先检查试验台压力传感器及各设备联接是否正确， 调整主轴转速并加载，待油膜压力稳定后操作机算机。
计算机操作步骤如下：1 •直接双击桌面滑动轴承图标。
2.点击读取压力，然后返回主菜单。
3•在轴系加载栏填入你所加的载荷（机器面板上的载荷数）然后进行实验，按规定要求 04. 在主轴转速栏填入你调的转速数。
5. 点击显示压力6 •在显示的桌面上点击计算压力数据7.在显示的桌面上点击计算压力分布图。
&返回主菜单，进入实验报告输出。
九.实验报告液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线实验报告（一）实验目的（二）轴承简图及主要参数（1）主要参数型号轴颈直径 d =mm轴承宽度B=mm测力杆力臂长度L =mm轴瓦材料轴径材料润滑油牌号润滑油粘度=Pas初始载荷（或轴瓦、压力计与自重）Go =（2）轴承简图（三）实验结果（1）油膜压力分布测试值（表1）轴承摩擦特性曲线测试值及计算值（表）（4） f —摩擦特性曲线图（用两张16开坐标纸绘出附于报告后面）。