滑動軸承實驗指導(dǎo)及實驗報告

滑動軸承實驗指導(dǎo)及實驗報告一、

實驗?zāi)康挠^察徑向滑動軸承液體動壓潤滑油膜的形成過程和現(xiàn)象；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；觀察載荷和轉(zhuǎn)速改變時油膜壓力的變化情況；觀察徑向滑動軸承油膜的軸向陽花壓力分布情況；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和繪制方法。二、

實驗臺的構(gòu)造與工作原理

實驗臺的構(gòu)造如圖11.1所示。其主要技術(shù)規(guī)格及參數(shù)如下：

接入電源：220V，50Hz；

直流電動機功率：335W（配置PWM直流調(diào)速電源）；

無級調(diào)速：0~1500RPM；

O型三角帶：L=900mm；

載荷傳感器：精度1%，加載范圍0~100kg；

百分表：精度0.01mm，量程0~10mm；

油壓表：精度2.5級，量程0~0.4Mpa；

實驗軸瓦：內(nèi)直徑d=60mm，有效長度B=110mm，光潔度，材料ZQSn6-6-3；

主軸軸承加載范圍：0~100kg；

主軸調(diào)速范圍：3~375RPM；

測力桿上測力點與軸承中心距離：L=120mm；

測力計標(biāo)定值：K=0.098N/格；

實驗臺外形尺寸：530×470×500（長×寬×高）；

實驗臺重量：52kg。（

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）

）圖11.1

滑動軸承實驗臺

實驗臺的傳動裝置

由直流電動機1通過V帶傳動2驅(qū)動軸沿順時針（面對實驗臺面板）方向轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速范圍3～500轉(zhuǎn)/分，軸的轉(zhuǎn)速由數(shù)碼管直接讀出。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號機械沒），該油在20℃時的動力粘度為0.34Pa。So軸瓦的材料為鑄錫鉛青銅，牌號為ZCuSn5Pb5Zn5(即舊牌號和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(yīng)點的油膜壓力，由此可繪制出徑向油膜壓力分布曲線。沿軸瓦的一個軸向陽花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。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(zhuǎn)速下繪制的。當(dāng)載荷改變或軸的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的改變方法于前所述。本實驗臺采用螺旋加載（見圖1），轉(zhuǎn)動螺旋即可改變載荷的大小，所加載荷的值通過傳感器數(shù)字顯示，直接在實驗的操縱板上讀出（取中間值）。這種加載方式的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，使用方便，載荷的大小可任意調(diào)節(jié)。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)ηn/p值的改變而改變（η—油的動力粘度，n—軸的轉(zhuǎn)速，p—壓力，p=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=70mm），如圖11.2所示。

在邊界摩擦?xí)r，f隨ηn/p的增大而變化很?。ㄓ捎趎值很小，建議用手慢慢轉(zhuǎn)動軸），進(jìn)入混合摩擦后，ηn/p的改變引起f的急劇變化，在剛形成液體摩擦?xí)rf達(dá)到最小值，此后，隨ηn/p的增大油膜厚度變隨之增大，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(zhuǎn)動時，軸對軸瓦產(chǎn)生周向陽花摩擦力F，其摩擦力矩為F·d/2，它供軸瓦5翻轉(zhuǎn)，其翻轉(zhuǎn)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Δ，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。式中：L—測力桿的長度（本實驗臺L=120mm），Q—作用在A處的反力。

設(shè)作用在軸上的外載荷W，則：f=F/W=2LQ/Wd而Q=KΔ（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(shù)參數(shù)的說明）。

所以，f=2LKΔ/Wd

(式中：Δ—百分表讀數(shù)（百分表的讀數(shù)—格數(shù)）)圖11.2

滑動軸承摩擦特征曲線

5.摩擦狀態(tài)指示裝置

指示裝置的原理如圖11.3所示。當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動時，可看到燈泡很亮；當(dāng)軸在很低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動時，軸將潤滑油帶入軸和軸瓦之間收斂性間隙內(nèi)，但由于此時的油膜厚很薄，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(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)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11.3

摩擦狀態(tài)指示裝置三、

實驗方法與步驟繪制徑向油膜壓力分布曲線與承載曲線1)

首先按下電源開關(guān)，接通電源自鎖，無油膜指示燈亮，并預(yù)熱五分鐘以上。2)

啟動電機，緩慢旋轉(zhuǎn)主軸調(diào)速旋鈕，主軸緩慢增速，同時觀察各壓力表指針逐漸上升，無油膜指示燈熄滅，則表示軸與軸瓦已處于完全液體潤滑狀態(tài)。3)

此時可慢慢旋轉(zhuǎn)外加載螺桿逐漸加載，同時觀察各個壓力表指針逐漸上升。4)

將主軸調(diào)速旋鈕旋至設(shè)定轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分，數(shù)據(jù)由顯示窗讀出（當(dāng)數(shù)據(jù)有正負(fù)誤差時取中間值）。5)

同時加載外螺桿，旋至設(shè)定外載荷70kg，數(shù)據(jù)由顯示窗讀出（當(dāng)數(shù)據(jù)有正負(fù)誤差時取中間值）。6)

停止調(diào)速，觀察各壓力表數(shù)據(jù)，待各壓力表數(shù)值穩(wěn)定不變后，將數(shù)據(jù)記錄在表11-1中。7)

停機時先卸載，旋轉(zhuǎn)外加載螺桿，脫離加載傳感器外加載顯示窗顯示零。8)

接著旋轉(zhuǎn)主軸調(diào)速旋鈕使主軸逐漸停止轉(zhuǎn)動，主軸轉(zhuǎn)速顯示窗顯示零。9)

按下電源開關(guān)按鈕，關(guān)斷電源。10)

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11.4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°、90°、110°、130°、150°等分別得出油孔點1、2、3、4、5、6、7的位置。通過這些點與圓心Ｏ連線，在各連線的延長線上，將壓力表（比例：0.1MP=5mm）測出的壓力值畫出壓力線1—1’、2—2’、3—3’,……7—7’。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。表11-1

壓力值數(shù)據(jù)記錄表（壓力表1-7延軸瓦徑向依次從左向右排列，壓力表8在軸瓦左側(cè)）

為了確定軸承的承載量，用

Pisinφi(

=1,2……7)求得向量1—1’,2—2’,3—3’,……7—7’在載荷方向（即y軸的投影值。角度φi與sinφi的數(shù)值見下表：表11-2

正弦函數(shù)表

然后將Pisinφi這些平行于y軸的向量移到直徑0—8上。為清楚起見，將直徑0—8平移到圖6的下部，在直徑0’’—8’’上先畫出軸承表面上的油孔位置的投影點1’’,2’’,……8’’，然后通過這些點畫出上述相應(yīng)的各點壓力在載荷方向的分量，即1’’’,

,2’’’,……7’’’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。圖11.4

徑向油膜壓力分布曲線與承載曲線

用數(shù)格法計算出曲線所圍的面積。以0’’—8’’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：

式中：q：軸承內(nèi)油膜承載量

ψ：端泄對承載能力影響系數(shù)，一般取0.7P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

本實驗臺設(shè)定：外加載荷70kg保持不變，主軸轉(zhuǎn)速：350、240、180、120、80、30、10、5~3轉(zhuǎn)/分?？蓪⒉煌D(zhuǎn)速下，杠桿百分表的讀書值記入表11-3。表11-3

壓力值數(shù)據(jù)記錄表實驗步驟如下：1)

先按下電源開關(guān)按鈕，自鎖接通電源，無油膜指示燈亮，并預(yù)熱五分鐘以上。2)

旋轉(zhuǎn)主軸調(diào)速旋鈕使主軸轉(zhuǎn)動，用左手將軸瓦向左邊轉(zhuǎn)動，使軸瓦上的測力桿與測量彈片脫開后，再轉(zhuǎn)動百分表表盤使百分表指針對零“0”。3)

逐漸旋轉(zhuǎn)主軸調(diào)速旋鈕使主軸增速到設(shè)定值350轉(zhuǎn)/分（從顯示窗讀出），同時旋轉(zhuǎn)加載螺桿，使外加載荷達(dá)到70kg（從顯示窗