实验三 滑动轴承实验

实验17 滑动轴承实验之二

滑动轴承的工作原理是通过轴颈将润滑油带入轴承摩擦表面，由于油的粘性（粘度）作用，当达到足够高的旋转速度时，油就被带入轴与轴瓦配合面间的楔形间隙内形成流体动压效应，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，轴与轴瓦之间处于完全液体摩擦润滑状态。因此这种轴承摩擦小，轴承寿命长，具有一定吸振能力。本实验就是让学生直观地了解滑动轴承的动压油膜形成过程与现象，通过绘制出滑动轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线，深刻理解滑动轴承的工作原理。

一、实验目的

1.观察滑动轴承的液体摩擦现象。

2.了解摩擦系数与压力及滑动速度之间的关系。

3.按油压分布曲线求轴承油膜的承载能力。

图17-1 试验机结构简图

二、设备和工具

试验机结构简图如图17-1所示，它包括以下几部分：

1.轴与轴瓦

轴8材料为45钢，轴颈径表面淬火，磨光，通过滚动轴承安装在支座上。

轴瓦7材料为锡青铜。在轴瓦的中间截面处，沿半圆周均布七个小孔，分别与压力表相连。

2.加载系统

由砝码16，通过由杆件11，12，13，14，15组成的杠杆系统及由杠件3，9，10组成的平行四边形机构，将载荷加到轴瓦上。

3.传动系统

由直流电动机，通过三角带传动，驱动轴逆时针转动。直流电动机用硅整流电源实现无

级调速。

4. 供油方法

轴转动时，由浸入油池中的轴，将润滑油均匀的带如轴与瓦之间的楔形间隙中，形成压力油膜。

5. 测摩擦力装置

轴转动时，对轴瓦产生轴向摩擦力F ，其摩擦力矩F.d/2使构件3翻转。由固定在构件3上的百分表2测出弹簧片在百分表处的变形量。作用在支点1处反力Q 与弹簧片的变形成正比。可根据变形测出反力Q ，进而可推算出摩擦力F 。

6. 摩擦状态指示装置

图17-2 摩擦状态指示电路

图17-2摩擦状态指示电路。将轴与轴瓦串联在指示灯电路中，当轴与轴瓦之间被润滑油完全分开；及处于液体摩擦状态时，指示灯熄灭，当轴与瓦之间力非液体摩擦状态时指示灯亮或闪动。 三、实验机参数

1. 轴的直径d=70mm

2. 轴瓦长度mm l 70=

3. 支点1到轴瓦中心的距离L=400mm

4. 支点1处作用力Q=百分数读数乘K （N ）K=0.03

5. 加载系统作用在轴瓦上的初始载荷N p 5001=

6. 加载系统杠杆比75=i 。

三、实验原理

（一）各量的测量方法

1. 载荷P

如果砝码重为2p ，则作用在轴瓦上的载荷21p p p += 2. 摩擦系数f

由力矩平衡得：F .d/2=L .Q/d ，则：F=2LQ/d dp LQ p

F

f 2==

3. 油膜中间截面处压力分布由压力表读出。

4. 转速n

用转速表或转速数字显示仪在轴端测量。 （二）使用方法及注意事项

1. 启动：接通电源，将调速旋钮置“0”，按启动旋钮（绿色），绿灯亮，旋转调速旋钮，

轴瓦

轴

灯泡

则可启动电机。

2. 百分表对“0”使弹簧片4与支杆1脱开，转动百分表刻度盘，使“0”对准指针。

3. 为保持轴与轴瓦的精度，试验机应在卸栽下启动或停止。 禁止用力按砝码码盘，以保护加载刃口。 （三）数据处理

1． 摩擦系数 滑动轴承的摩擦系数f 是润滑油粘度μ，轴的转速n ，轴承比压p 的函数，p n μ的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分区点。

μ—粘度（pas ）

n —转速（m in r ） p —比压2(Cm KN dl

p p =

)计算出不同比压及转速下的摩擦系数f ，在座标纸上以

p n μ为横坐标，f 为纵坐标绘制f —p n μ曲线。

2.求油膜的承载能力

a.绘制油压分布曲线

根据测得的油膜压力，以一定的比例在座标纸上绘制油膜压力分布曲线。（见图3）将半圆周分为8等分，定出七块压力表的孔位1，2，......，7由圆心O 过1，2......7诸点引射线。沿径向画出向量11'-，22'-......77'-，其大小等于相应各点的压力值（比例自选）。用曲线板将1'，2'，...... 7'诸点连成圆滑曲线。该曲线就是轴承中间截面处油膜压力分布曲线。

图17-3 油膜压力分布曲线 b.求油膜承载能力 根据油压分布曲线，在坐标纸上绘制油膜承载能力曲线（如图17-4）。将图3的1，2，......，7各点在水平轴上投影定为1''，2''.....7''。 图17-4上用与图17-3相同的比例尺，画出直径线0—8，在其上绘出1''，2''.....7''各点，其位置与图17-3完全相同。在直径线0—8的垂直方向上，画出压力向量，22'-''，

1''2'

7'

3'

'4''5''6''7'

'2'

'

33'-''.....77'-''。将1''，2'.....7'连成圆滑曲线。

用数格法计算出曲线所围的面积。以0—8直径线为底边作一矩形，使其面积与曲线所围面积相等。其高Pm 即为轴瓦中间截面处的Y 向平均比压。

将Pm 乘以轴承长度和轴的直径，即可得到不考虑端泻的有限宽轴承的油膜承载能力。但是，由于端泻的影响，在轴承两端处比压为零。如果轴与轴瓦轴向间隙相等。则其比压沿轴向呈抛物线分布，（如图17-5所示）。

图17-4 油膜承载能力曲线

图17-5 理想油膜承载能力曲线

可以证明，抛物线下面积与矩形面积之比3

2

=K ，K 为轴承沿轴向压力分布不均匀系数，则：油膜承载能力KPmdL P ='

四、实验步骤

1. 观察滑动轴承的液体摩擦现象

启动电机，加二至三块砝码。逐渐升速。再逐渐减速。观察摩擦状态指示灯及百分表指针变化情况。

2. 测量摩擦系数 a ．百分表调“0”。

b .将试验机升到最高转速。依次记录不加砝码及加一至八块砝码时百分表读数，在记下依次减去砝码时的百分表读数。

c .加二或三块砝码。依次记录转速为100，200，300，400，500，600转/分时的百分表读书。再依次降速，记录百分表读数。

3. 测油膜压力分布

1''3''4''5''6''7''2'

'08

3'