液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)

1、液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與目的：1觀察徑向滑動(dòng)軸承的摩擦現(xiàn)象，加深對(duì)概念的理解；2測(cè)繪徑向滑動(dòng)軸承的摩擦特性曲線，掌握測(cè)繪方法；3測(cè)繪徑向滑動(dòng)軸承油膜壓力曲線，求油膜承載能力。了解復(fù)雜問(wèn)題的簡(jiǎn)化處理方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)與工作原理：本實(shí)驗(yàn)有二類（二種型號(hào)）設(shè)備，它們的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1和圖2所示：它們包括以下幾個(gè)部分： 類型項(xiàng)目HS-A型試驗(yàn)臺(tái)HZ型試驗(yàn)臺(tái)軸與軸瓦 軸材料為45號(hào)鋼，軸徑經(jīng)表面淬火、磨光，表面粗糙度達(dá)到R=1.6用滾動(dòng)軸承支承在機(jī)架上，軸瓦材料為ZCuSn5Pb5Zn5（舊國(guó)標(biāo)為錫青銅6-6-3），軸瓦內(nèi)孔精鏜后與軸研配以保證與軸配合精度。在軸瓦的中間徑向截面處，沿

2、半圓周布置七個(gè)與軸和軸瓦間油膜相通的小孔，這些小孔又分別與壓力表相連。 七個(gè)小孔位置為沿半圓周的圓周角分別為30、50、70150。七個(gè)小孔位置為沿半圓周的圓周角分別為22.5、45、67.5157.5。瓦外面與測(cè)力彈簧相接。軸的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是由直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)“V”型帶來(lái)帶動(dòng)的。由無(wú)級(jí)調(diào)速器實(shí)現(xiàn)軸的無(wú)級(jí)調(diào)速。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)軸沿順時(shí)針（面對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板）方向轉(zhuǎn)動(dòng)。軸的轉(zhuǎn)速范圍為0500轉(zhuǎn)/分。軸的轉(zhuǎn)速由調(diào)速旋鈕控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。轉(zhuǎn)速值由數(shù)碼管直接讀出。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)軸沿逆時(shí)針（面對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板）方向轉(zhuǎn)動(dòng)。軸的轉(zhuǎn)速范圍為0500轉(zhuǎn)/分。軸的轉(zhuǎn)速由調(diào)速旋鈕控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。轉(zhuǎn)速值由數(shù)碼管直接讀出。軸

3、與軸瓦間油膜壓力測(cè)量軸與軸瓦間油膜壓力是通過(guò)安裝在軸瓦上的壓力表測(cè)量的。當(dāng)軸在一定轉(zhuǎn)速下承受一定載荷時(shí)，可以從分布在軸瓦上的七塊壓力表上讀出此時(shí)油膜的壓力值（壓力分布情況前面已介紹）加載系統(tǒng) 采用螺旋加載方式。轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋即可改變載荷的大小。所加載荷之值通過(guò)傳感器和數(shù)字電路由數(shù)碼器顯示。操縱板上還有一個(gè)壓力初始調(diào)零裝置，用來(lái)校正壓力顯示。初始載荷包括軸瓦及安裝在軸瓦之上各物體重量總和，其值為公斤。油膜所承受載荷為；其中為操縱面板上數(shù)碼器的壓力指示值，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的加載范圍為0100公斤。 采用砝碼加載方式。加減砝碼盤上的砝碼可以改變加在軸瓦上載荷的大小。加載系統(tǒng)由圖2中10-20號(hào)部件所組成。由圖上可

4、以看出這是一個(gè)放大機(jī)構(gòu)，其放大比。砝碼每塊重為牛頓。初始載荷包括 軸瓦和安裝在軸瓦上的各物體重量總和，其值為牛頓。油膜所承受之載荷為；其中為所加砝碼的個(gè)數(shù)。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)加載范圍為7-8塊砝碼。摩擦系數(shù)測(cè)量裝置徑向滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)f隨軸承的特性系數(shù)其中油的動(dòng)力粘度=0.34PS；軸的轉(zhuǎn)速；比壓，P=,P油膜所承受的載荷；B軸瓦寬度；d軸徑）值的變化而改變。其變化規(guī)律為圖3所示。圖3 摩擦因數(shù)軸承特性系數(shù)曲線從圖3上可以看出，在混合潤(rùn)滑時(shí)， f隨很小改變都會(huì)引起f的急劇變化，這種變化也是非線性的。在剛形成液體摩擦?xí)rf達(dá)到最小值，此后，隨著的增大，油膜厚度亦隨之增大，f也隨之增大。摩擦系數(shù)f之值可通過(guò)

5、測(cè)量軸承的摩擦力矩而得到。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸對(duì)軸瓦產(chǎn)生同向摩擦力F，其摩擦力矩為Fd/2，它使軸瓦翻轉(zhuǎn)，其翻轉(zhuǎn)力矩可通過(guò)固定在彈簧片上的百分表（圖一中部件9，圖二中部件2）測(cè)出彈簧片的變形量（測(cè)量中用百分表格數(shù)表示），并經(jīng)過(guò)以下計(jì)算就可得到摩擦系數(shù)f的值：根據(jù)力矩平衡條件及：Fd/2=LQ 其中：L測(cè)力桿的長(zhǎng)度；Q作用在支點(diǎn)處的反力。又因?yàn)?K彈簧片剛度系數(shù)；百分表讀（格數(shù)）所以其中；外加載荷 初始載荷此試驗(yàn)臺(tái)參數(shù)為：d=70mmB=125mm（軸瓦有效長(zhǎng)度）百分表量程010mm，精度0.01；彈簧片剛度系數(shù)：K=0.196N/格L=120mm（測(cè)力桿長(zhǎng)度）此試驗(yàn)臺(tái)參數(shù)為：d=70mmB=70mm

6、（軸瓦有效長(zhǎng)度）百分表量程010mm，精度0.01；彈簧片剛度系數(shù)：K=0.03N/格L=400mm（測(cè)力桿長(zhǎng)度）油膜承載力我們用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)學(xué)處理方法來(lái)求油膜的承載力。從理論上我們知道液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承油膜的承載能力可由下式求得：(油膜承載能力，K軸承沿軸向壓強(qiáng)分布不均勻系數(shù)； 軸承中間截面垂直方向平均壓強(qiáng)；B軸瓦有效長(zhǎng)度；d軸直徑)。公式，只要求得值則油膜承載能力就求出來(lái)了。求的方法如下：1 繪2繪油膜壓力分布曲線：根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的油膜壓強(qiáng)（具體測(cè)量方法后邊敘述）以一定的比例在坐標(biāo)紙上繪出油膜壓力分布曲線如圖四上半部分。繪制方法如下：將半圓周分成8份，按油壓表實(shí)際位置定出七塊壓力表的

7、位置1、27。由圓8心O過(guò)1、27諸點(diǎn)引射線，沿徑向畫出向量1-1、 2-27-7，使其數(shù)值等于相應(yīng)各點(diǎn)的壓力值（比例自選），用曲線板將1、 27諸點(diǎn)連成圓滑曲線，該曲線就是軸承中間截面處油膜壓力分布曲線（因?yàn)閴毫Ρ硭佑涂准丛谳S瓦中間截面處）。如圖四上半部分。2繪制油膜壓力垂直分量分布曲線將圖四上半部分力中的0、1、2、8各點(diǎn)在水平軸上的投影點(diǎn)定為0、18（水平軸比例與圖四上半部分相同），如圖四下半部分在垂直方向上過(guò)1、2、7諸點(diǎn)畫出壓力向量、在垂直方向的投影值，將、諸點(diǎn)連成圓滑曲線，則此曲線即為油膜壓力垂直分量分布曲線，如圖四下半部分。3求平均壓強(qiáng)用數(shù)格法計(jì)算出油膜壓力垂直分量分布曲線與水

8、平軸所圍面積數(shù)值，以08線為底邊作一矩形，使其面積與曲線所圍面積相等，則此矩形之高即為軸瓦中間截面處垂直方向的平均壓強(qiáng)。4求油膜承載能力：如圖五所示，將與軸承有效長(zhǎng)度B軸；直徑d相乘即可得到不考慮端泄的有限寬軸承的油膜承載能力。實(shí)際上滑動(dòng)軸承有端泄，在軸瓦兩端處壓力為零。如果軸與軸瓦沿軸向間隙相等，則其比壓沿軸向呈拋物線分布。油膜承載力可以證明，拋物面與軸直徑截面所圍體積與以值為高的長(zhǎng)方體的體積之比。所以，軸承的油膜承載能力就為。如果我們測(cè)量是精確的；那么我們計(jì)算結(jié)果值應(yīng)與軸承所加負(fù)載相同。摩擦狀態(tài)觀察摩擦狀態(tài)指示裝置的原理是用一個(gè)與軸和軸瓦相連的直流電路上的燈泡來(lái)指示的。當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可看到

9、燈泡很亮，當(dāng)軸在很低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸將潤(rùn)滑油帶入軸和軸瓦之間收斂性間隙內(nèi)，但由于此時(shí)的油膜厚度很薄，軸與軸瓦之間部分微觀不平的凸峰處仍在接觸，故燈忽亮忽暗；當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，軸與軸瓦之間形成的壓力油膜厚度完全分開(kāi)兩表面之間微觀不平的凸峰，油膜守全將軸與軸瓦隔開(kāi)，燈泡就不亮了。這個(gè)指示裝置還有一個(gè)作用就是當(dāng)指示燈亮?xí)r不能加載，以免出現(xiàn)油溫過(guò)高燒瓦等現(xiàn)象。三、實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)：1注意安全，操作一定要在教師講解完之后進(jìn)行。2加、減載荷時(shí)動(dòng)作一定要輕，以免損壞機(jī)器的刀口或壓力傳感器。3停機(jī)前必須先卸載后降速，最后切斷電源。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟：一）操作前檢查：1調(diào)速旋鈕是否逆時(shí)針旋到底；2將百分

10、表調(diào)零；3查看油標(biāo)，檢查潤(rùn)滑油油位是否到位；4使加載系統(tǒng)處于未加載狀態(tài)；二）實(shí)驗(yàn)操作（在做完以上準(zhǔn)備工作后）：1觀察潤(rùn)滑現(xiàn)象：接通電源，將調(diào)速旋鈕右旋將使在一定轉(zhuǎn)速（300轉(zhuǎn)/分左右）下旋轉(zhuǎn)，再回調(diào)至200轉(zhuǎn)/分左右，然后再慢慢的調(diào)到轉(zhuǎn)速為零。注意觀察各種摩擦狀態(tài)。2摩擦系數(shù)測(cè)量：接通電源，旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋鈕使軸在一定轉(zhuǎn)速（300轉(zhuǎn)/分）下旋轉(zhuǎn)。用加、減載荷方法記錄在不同載荷情況下百分表讀數(shù)；然后再在一固定載荷（HS-A型加到40kg;HZ型加三塊砝碼）下，用加、減轉(zhuǎn)速方法記錄百分表讀數(shù)。這樣就得到摩擦系數(shù)各點(diǎn)值。3油膜承載壓力測(cè)量：調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕，將軸轉(zhuǎn)速達(dá)到各試驗(yàn)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速（500轉(zhuǎn)/分以內(nèi)）；加載使軸承受一定載荷（HS-A型100kg;HZ型六塊砝碼），待壓力表值穩(wěn)定后記錄各塊壓力表的值。卸下子下載荷，左旋調(diào)速旋鈕到軸停轉(zhuǎn)后關(guān)電源，實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：用學(xué)校統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告封面