实验三动压滑动轴承实验

实验三动压滑动轴承实验

实验目的

1. 验证动压滑动轴承油膜压力分布规律，了解影响油膜压力分布规律的因素，并根

据油膜压力分布曲线确定端泄影响系数K b；

2. 测定动压滑动轴承的摩擦特征曲线，并考察影响摩擦系数的因素。

二、实验设备及仪器

1. HZS-1型动压滑动轴承试验台

图1 HZS-1型动压滑动轴承实验台

图1为试验台总体布置，图中件号1为试验的轴承箱，通过联轴器与变速箱7相联，6

为液压箱，装于底座9的内部，12为调速电动机，通过三角带与变速箱输入轴相联，8为调速电机控制旋钮，5为加载油腔压力表，由減压阀4控制油腔压力，2为轴承供油压力表，

由减压阀控制其压力，油泵电机开关为10，主电机开关为11，试验台的总开关在其正面下

方。

图2为试验轴承箱，件号31为主轴，由一对D级滚动轴承支承，32为试验轴承，空套在主轴上，轴承内径d=60mm，有效宽度=60mm。在轴承中间横剖面上，沿周向开7个测压孔，在120°范围内的均匀分布，测压表21〜27通过管路分别与测压孔相联。距轴承中间

剖面L/4(15mm)处，轴承上端有一个测压孔，表头28与其相联，件号33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在轴承外圆左侧装有测杆35，环34装

在测杆上以供测量摩擦力矩用，环34与轴承中心的距离为150mm ,轴承外圆上装有两个平

衡锤36,用以在轴承安装前做静平衡。

图2实验轴承箱

3所示，测量摩擦力矩时，将拉力计上的吊钩与环 34作用在拉力计上的力 F ,由重锤予以平衡，其

F

数值可由 WL

sin

R

求得。式中R 为圆盘半径，W 为重锤之重量，L 1为重锤重心到轴

心之距离，

为圆盘之转角，圆盘转角 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。

JZT 型调速电动机的可靠调速范围为 120〜1200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；当手柄向右倾斜， 主轴

为电机转速的1/6。因此主轴的可靠调速范围为 20〜1200转/分。

2. 测速仪表及温度计 实验步骤

1.

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

⑴测试方法：开启油泵，调节溢流阀及减压手柄，使加载油腔压力及及轴

承供油压力均 在1Kgf/ cm 2以下；将变速手柄放在低速档上； 调节控制器旋钮，使转速指针在最低速位

箱体左侧装有一个重锤式拉力计如图

34联接，即可测得摩擦力矩。测杆通过环

K b

图3重锤式拉力计工作原理图

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100〜200mim1，再将变速手柄旋到高速档，使主轴转速达到1000 mim-1，调节溢流阀，将加载油

压调到P°=4kgf/ cm2，此时轴承载荷W=P°x 60+8kgf （轴承自重为8kgf ），运转几分钟，待各压力表指针稳定后，自左至右依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。

⑵做周向油膜压力分布曲线

按照图4所示做一圆，取其直径为轴承内径d,先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比例尺量出所测量的相应压力表读数值，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。

图4周向油膜压力分布曲线图5

轴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所示，将圆周上

1、2、3…7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'、3 '…7'联成一光滑曲线，求出曲线所围的面积，然后取

P m ,使其所围矩形面积与所

求得的面积相等，此 P m 值即为轴承中间剖面上的平均压强。

⑶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=60m m 。在中点垂线上按一定比例画出该点的

压力P 4，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 P 8，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 。

⑷确定端泄时油膜轴向压力分布的影响系数 K b

由周向压力分布曲线求 K bi 值；

式中：W —轴承承载量，可按实际载荷计（ kgf ）

2

P m — 轴承中间剖面上的平均压强（kgf/m ） B — 轴承有效宽度（cm ） d —轴承内径（cm ）

旦

由轴向压力分布曲线求

K b2值：K b2=卩4

式中：Pa —前面所求得轴向平均压强（kgf/m 2）

P 4 —轴承中间剖面中点的油膜压强（kgf/m 2）

比较K b1和K b2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

将轴承加载至 Pa=4 kgf/m （即W=248Kgf ）,再将主轴调至1000 mim -，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到 800, 600, 200, 80, 60, 40, 10, 5, 2,记录各转速时的拉

2

力计读数。改变轴承载荷，使 P=2 kgf/m ，取W =128Kgf ,重复记录各转速时拉力计读数。

摩擦系数

F L 2FL 5 F_

W d 2 Wd W

式中： F —拉力计读数（克）

W 一轴承载荷（克）

L — 测杆之力臂（l=150mm ）

d —轴承内径（d=60mm

轴承特征值

式中： 一润滑油的动力粘度（Pa?s ），根据所测出口油温，及室温求出平均温度

t m ,再从（机械设计）教材 67页的粘度和温度曲线，查出

20#或10#机械油在轴承工作区的

运动粘度，然后再转换成动力粘度；

n —主轴转速（mim -1）； P —主轴之平均压强（N/mm 或MPa

K b1 =

PmBd

然后列表计算各转速时之摩擦系数 f ,轴承特征值

，计算公式如下: