液體動壓滑動軸承實驗

1、CQH-A液體動壓滑動軸承實驗臺使用說明書本實驗臺用于液體動壓滑動軸承實驗，主要用它來觀察滑動軸承的結構，測量其徑向油膜壓力分布和軸向油膜壓力分布，測定其摩擦特征曲線和承載量。該實驗臺結構簡單、重量輕、體積小、外形美觀大方，測量直觀準確，運行穩(wěn)定可靠。一、實驗臺結構簡介1. 該實驗臺主要結構見圖1所示：圖1 滑動軸承試驗臺結構圖1. 操縱面板 2. 電機 3. V帶 4. 軸油壓表接頭 5. 螺旋加載桿6. 百分表測力計裝置 7. 徑向油壓表(7只) 8. 傳感器支承板9. 主軸 10. 主軸瓦 11. 主軸箱2. 結構特點該實驗臺主軸9由兩個高精度的單列向心球軸承支承。直流電機2通過V帶3驅

2、動主軸9，主軸順時針旋轉，主軸上裝有精密加工制造的主軸瓦10，由裝在底座里的無級調(diào)速器實現(xiàn)主軸的無級變速，軸的轉速由裝在面板1上的左數(shù)碼管直接讀出。主軸瓦外圓處被加載裝置（未畫）壓住，旋轉加載桿5即可對軸瓦加載，加載大小由負載傳感器傳出，由面板上右數(shù)碼管顯示。主軸瓦上裝有測力桿，通過測力計裝置可由百分表6讀出摩擦力值。主軸瓦前端裝有7只測徑向壓力的油壓表7，油的進口在軸瓦長度的1/2處。在軸瓦全長的1/4處裝有一個軸向油壓表的接頭，需要時可用內(nèi)六角扳手將堵油塞旋出，再裝上備用的軸向油壓表。3. 實驗中如需拆下主軸瓦觀察，需按下列步驟進行：a. 旋出外加載傳感器插頭。 b. 用內(nèi)六角扳手將傳感器

3、支承板8上的兩個內(nèi)六角螺釘卸下，拿出傳感器支承板即可將主軸瓦卸下。二、主要技術參數(shù)實驗軸瓦： 內(nèi)直徑 d=60mm 有效長度 B=125mm表面粗糙度 1.6（舊標準Ñ7）材料 ZCuSn5Pb5Zn5（即舊牌號ZQSn663）加載范圍 01000N（0100kg×f）百分表精度 0.01 量程010mm油壓表精度 2.5% 量程00.6Mpa測力桿上測力點與軸承中心距離 L=120mm測力計標定值 k=0.098N/格電機功率：355W調(diào)速范圍：2400rpm實驗臺總量：52kg三、電氣工作原理1 25 4 3圖 二1主軸轉速數(shù)碼管：主軸轉速傳感器采集的實時數(shù)據(jù)。2外加載

4、荷數(shù)碼管：外加載荷傳感器采集的實時數(shù)據(jù)(kgf)。3無油膜指示燈： 用于軸瓦與主軸間潤滑油膜狀態(tài)指示。4主軸調(diào)速旋鈕： 用于調(diào)整主軸轉速。5電源開關: 此按鈕為帶自鎖的電源按鈕。該儀器的轉速控制由兩部分組成：一部分為由脈沖寬度調(diào)制原理所設計的直流電機調(diào)速電源，另一部分為由單片機控制的轉速測量及顯示電路，以及測轉速的紅外傳感器電路。調(diào)速電源除了能輸出直流電機所需的勵磁電壓和電樞電壓外，還能為轉速測量及顯示電路提供直流電源電壓。轉速測量及顯示電路有四位LED數(shù)碼管。該儀器工作時，如果軸瓦和軸之間無油膜，則很可能燒壞軸瓦，為此人為設計了軸瓦保護電路，如無油膜，油膜指示燈亮。正常工作時油膜指示燈滅。該

5、儀器的負載調(diào)節(jié)控制由三部分組成：一部分為負載傳感器，另一部分為電源和負載信號放大電路，第三部分為負載A/D轉換及顯示電路。傳感器為柱式力傳感器，在軸向布置了兩個應變片來測量負載。負載信號通過測量電路轉換為與之成比例的電壓信號，然后通過線性放大器放大到最大有1伏以上。最后該信號送至A/D轉換及顯示電路，按一定的要求直接顯示負載值。四、電氣裝置技術性能1. 直流電動機功率：355W2. 測速部分：a. 測速范圍：2轉/分400轉/分b. 測速精度：±1轉/分3. 加載部分：a. 調(diào)整范圍：01000N（0100kg×f）b. 傳感器精度：±0.2%(讀數(shù))4. 工作條

6、件：a. 環(huán)境溫度：-10 +50b. 相對濕度：80%c. 電源：220V±10% 50Hzd. 工作場所：無強烈電磁干擾和腐蝕氣體。五、使用步驟1. 開機前的準備：初次使用時，需仔細參閱本產(chǎn)品的說明書，特別是注意事項。a. 用汽油將油箱清理干凈，加入機油（按環(huán)境溫度選定）至圓形油標中線。 b. 面板上調(diào)速旋鈕逆時針旋到底（轉速最低）加載螺旋桿旋至與負載傳感器脫離接觸。2. 通電后，面板上兩組數(shù)碼管亮（左一轉速，右一外加載），調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使負載數(shù)碼管清零。3. 旋轉調(diào)速旋鈕，使電機在100300轉/分運行，此時油膜指示燈應熄滅。穩(wěn)定運行34分鐘。4. 即可按實驗指導書的要求操作。六

7、、注意事項1. 使用的機油必須通過過濾才能使用，使用過程中嚴禁灰塵及金屬屑混入油。2. 由于主軸和軸瓦加工精度高，配合間隙小，潤滑油進入軸和軸瓦間隙后，不易流失，在做摩擦系數(shù)測定時，油壓表的壓力不易回零，為了使表迅速回零，需人為把軸瓦抬起，使油流出。3. 所加負載不允許超過1200N（120kg×f），以免損壞負載傳感器元件。4. 機油牌號的選擇可根據(jù)具體環(huán)境溫度，在10# 30# 內(nèi)選擇。5. 為防止主軸瓦在無油膜運轉時燒壞，在面板上裝有無油膜報警指示燈，完全液體潤滑狀態(tài)正常工作時指示燈熄滅，嚴禁在指示燈亮時主軸高速運轉。6. 為保證軸與軸瓦的精度，實驗臺應在卸載下啟動或停止?；瑒?/p>

8、軸承實驗指導書一、實驗目的1. 觀察徑向滑動軸承液體動壓潤滑油膜的形成過程和現(xiàn)象。2. 測定和繪制徑向滑動軸承徑向油膜壓力曲線，求軸承的承載能力。3. 觀察載荷和轉速改變時徑向油膜壓力的變化情況。4. 觀察徑向滑動軸承油膜的軸向壓力分布情況。5. 了解徑向滑動軸承的摩擦系f的測量方法和摩擦特性曲線的繪制方法。二、實驗臺的構造與工作原理實驗臺的構造如圖1所示。圖1 滑動軸承實驗臺構造示意圖1. 直流電機 2. V帶傳動 3. 箱體 4. 軸 5. 軸瓦6. 壓力表 7. 加載裝置 8. 彈簧片 9. 測力計(百分表)1. 實驗臺的傳動裝置由直流電動機1通過V帶2驅動主軸沿順時針（面對實驗臺面板）

9、方向轉動，由無級調(diào)速器實現(xiàn)軸4的無級調(diào)速。本實驗臺軸的轉速范圍3500轉/分，軸的轉速由數(shù)碼管直接讀出。2. 軸與軸瓦間的油膜壓力測量裝置軸的材料為45號鋼，經(jīng)表面淬火、磨光，由滾動軸承支承在箱體3上，軸的下半部浸泡在潤滑油中，本實驗臺采用的潤滑油的牌號為N68（即舊牌號的40號機械油），該油在20時的動力粘度為0.34Pa×S0軸瓦5的材料為鑄錫鉛青銅，牌號為ZCuSn5Pb5Zn5(即舊牌號ZQSn6-6-3)。在軸瓦的一個徑向平面內(nèi)沿圓周鉆有7個小孔，每個小孔沿圓周相隔20°，每個小孔聯(lián)接一個壓力表，用來測量該徑向平面內(nèi)相應點的油膜壓力，由此可繪制出徑向油膜壓力分布曲

10、線。沿軸瓦的一個軸向剖面裝有兩個壓力表，用來觀察有限長滑動軸承沿軸向的油膜壓力情況。3. 加載裝置油膜的徑向壓力分布曲線是在一定的載荷和一定的轉速下繪制的。當載何改變或軸的轉速改變時所測出的壓力值是不同的，所繪出的壓力分布曲線的形狀也是不同的。轉速的改變方法于前所述。本實驗臺采用螺旋加載（見圖1），轉動螺桿即可改變載荷 的大小，所加載荷之值通過傳感器數(shù)字顯示，直接在實驗臺的操縱板上讀出（取中間值）。這種加載方式的主要優(yōu)點是結構簡單、可靠性高，使用方便，載荷的大小可任意調(diào)節(jié)。4. 摩擦系數(shù)f測量裝置徑向滑動軸承的摩擦系數(shù)f隨軸承的特性系數(shù)n/p值的改變而改變（油的動力粘度，n軸的轉速，p壓力，p

11、=W/Bd，W軸上的載荷，B軸瓦的寬度，d軸的直徑，本實驗臺B=125mm，d=60mm）如圖2所示。在邊界摩擦時，f隨n/p的增大而變化很小（由于n值很小，建議用手慢慢轉動軸）；進入混合摩擦后，n/p的改變引起f的急劇變化，在剛形成液體摩擦時f達到最小值，此后，隨n/p的增大油膜厚度亦隨之增大，因而f亦有所增大。摩擦系數(shù)f之值可通過測量軸承的摩擦力矩而得到。軸轉動時，軸對軸瓦產(chǎn)生周向摩擦力F，其摩擦力矩為F·d/2，它使軸瓦5翻轉，其翻轉力矩通過固定在彈簧片上的百分表9測出彈藥簧片的變形為，經(jīng)過以下計算就可得到摩擦系數(shù)f之值。根據(jù)力矩平衡條件得：Fd/2=LQ。L測力桿的長度（本實

12、驗臺L=120mm），Q作用在A處的反力。設作用在軸上的外載荷W，則：f=F/W=2LQ/Wd而Q=K（K測力計的剛度系數(shù)N/格，見實驗臺使用說明書主要技術參數(shù)的說明）。 f = 2LK/Wd百分表讀數(shù)（百分表的讀數(shù)格數(shù)）。圖2 5. 摩擦狀態(tài)指示裝置指示裝置的原理如圖3所示。當軸不轉動時，可看到燈泡很亮；當軸在很低的轉速下轉動時，軸將潤滑油帶入軸和軸瓦之間收斂性間隙內(nèi)，但由于此時的油膜很薄，軸與軸瓦之間部分微觀不平度的凸峰高峰處仍在接觸，故燈忽亮忽暗；當軸的轉速達到一定值時，軸與軸瓦之間形成的壓力油膜厚度完全遮蓋兩表面之間微觀不平度的凸峰高度，油膜完全將軸與軸瓦隔開，燈泡就不亮了。圖3 油膜

13、顯示裝置電路圖三、實驗方法與步驟1. 繪制徑向油膜壓力分布曲線與承載曲線圖4 油壓分布曲線（上圖） 油膜承載曲線（下圖）(1 )啟動電機，將軸的轉速逐漸調(diào)整到一定值（可取200300轉/分左右），注意觀察油膜指示燈亮度的變化情況，待油膜指示燈完全熄滅，此時已處于完全液體潤滑狀態(tài)。(2 )用加載裝置加載（約400N）；(3 )待各壓力表的壓力值穩(wěn)定后，由左至右依次記錄積各壓力表的壓力值；(4 )卸載、關機；(5)根據(jù)測出的各壓力表的壓力值按一定比例繪制出油壓分布曲線與承載曲線，如圖4的上圖所示。此圖的具體畫法是：沿著圓周表面從左到右畫出角度分別為30°、50°、70°

14、;、90°、110°、130°、150°等分別得出油孔點、的位置。通過這些點與圓心連線，在各連線的延長線上，據(jù)壓力表測出的壓力值（比例：0.1MP=5mm）畫出壓力線11'、22'、33'77'。將1'、2'7'各點連成光滑曲線，此曲線就是所測軸承的一個徑向截面的油膜徑向壓力分布曲線。為了確定軸承的承載量，用Pisini(i=1,27)求得向量11'、22'、33'77'在載荷方向（即y軸）的投影值。角度i與sini的數(shù)值見下表：30°50°70&

15、#176;90°110°130°150°sini0.50000.76600.93971.00000.93970.76600.5000然后將Pisini這些平行于y軸的向量移到直徑08上。為清楚起見，將直徑08平移到圖4的下部，在直徑08上先畫出軸承表面上的油孔位置的投影點1、8，然后通過這些點畫出上述相應的各點壓力在載荷方向的分量，即1、27等點，將各點平滑連接起來，所形成的曲線即為在載荷方向的壓力分布。用數(shù)格法計算出曲線所圍的面積。以08線為底邊作一矩形，使其面積與曲線所圍面積相等。其高P平即為軸瓦中間截面處的Y向平均壓力。軸承處在液體摩擦工作時，其油

16、膜承載量與外載荷平衡軸承內(nèi)油膜的承載量可有用下式求出： q=d P平 d B=W式中：q：軸承內(nèi)油膜承載量； d：端泄對承載能力影響系數(shù)，一般取0.7； P平：徑向平均單位壓力； B：軸瓦寬度； W：外載荷； d：軸的直徑。2. 測量摩擦系數(shù)f與繪制摩擦特征曲線（1）啟動電機，用手使彈簧片8與測力桿（圖1中未畫）脫開，轉動百分表刻盤，使百分表對“0”。（2）逐漸使電機升速，使軸的轉速達到300轉/分，擰動螺桿，逐漸加載到700N（70kg f），穩(wěn)定運轉12分鐘。（3）調(diào)節(jié)旋鈕降低轉速，并注意隨時調(diào)整加載螺桿，使外加載荷保持在700N（70kg f）水平上，依次記錄轉速推薦點如下：350、250、150、80、20、2轉/分時百分表的讀數(shù)值，也可適當增加測量點。（4）卸載、減速、停機。（5）根據(jù)記錄的轉速和百分表值通過計算整理f與n/p值，按一定的比例繪制摩擦特征曲線如圖2所示。液體動壓滑動軸承實驗報告專業(yè)班級 姓 名 日期 同