滑動軸承實驗.doc

實驗二 滑動軸承實驗一、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、觀察載荷和轉速改變時的油膜壓力的變化情況。 3、觀察徑向滑動軸承油膜的軸向壓力分布情況。 4、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。 5、了解徑向滑動軸承的摩擦系數(shù)f的測量方法和摩擦特性曲線的繪制方法。二、實驗臺結構簡介與工作原理 1. 該實驗臺主要結構見下圖所示： 圖1-1 滑動軸承實驗臺結構簡圖1-操縱面板 2-電機 3-三角帶 4-軸向油壓表接頭 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由兩個高精度的軸承支承。 直流電機2通過三角帶3帶動主軸9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讀取摩擦力值。 主軸瓦前端裝有17號七只測徑向壓力的油壓表7，油的進口在軸瓦的處。 在軸瓦全長的處裝有一個測軸向油壓的油壓表，即第8號油壓表。3、主要技術參數(shù)交流電源：電壓220V，頻率50Hz直流電機功率：355W無極調速0-1500 rpm；O型三角帶L=900mm 載荷傳感器精度1%，加載范圍 01000N (0100kg) 百分表精度 0.01 mm，量程0-10mm 油壓表精度2.5% 量程00.4Mpa試驗軸瓦：內徑d=60mm 長度B=110mm 粗糙度 (舊標準) 材料 ZQSn6-6-3主軸軸承加載范圍： 0100kg主軸調速范圍：3375rpm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 試驗臺重量：52kg該實驗臺的操作面板如圖1-2所示。 圖1-2實驗臺面板布置圖 1-轉速顯示 2-壓力顯示 3-油膜指示 4-電源開關 5-壓力調零 6-轉速調節(jié) 7-測量鍵 8-存儲鍵 9-查看鍵 10-復位鍵(紅體字本實驗臺沒有，只有1，2，3，4，6) 4、實驗臺的傳動裝置如圖1-3所示 由直流電動機1通過三角帶2驅動主軸9沿順時針(面對實驗臺面板)方向轉動，由無級調速器實現(xiàn)無級調速。本實驗臺主軸的轉速范圍為3-375rpm，主軸的轉速由數(shù)碼管直接讀出。 圖1-3 滑動軸承實驗臺構造示意圖1-直流電動機 2-三角帶 3-傳感器 4-螺旋加載桿 5-彈簧片 6-測力計(百分表) 7-壓力表(徑向7只，軸向一只) 8-主軸瓦 9-主軸 10-主軸箱 2、軸與軸瓦間的油膜壓力測量裝置 軸的材料為40Cr，經(jīng)表面淬火、磨光，由流動軸承支承在箱體10上，軸的上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0.34PaS。主軸瓦8的材料為鑄錫鉛青銅。牌號為ZCuSn5Pb5Zn5(即舊牌號ZQSn5-5-5)。在軸瓦的一個徑向平面內沿圓周鉆有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7，用來測量該徑向平面內相應點的油膜壓力，由此可繪制出徑向油膜壓力分布曲線。沿軸瓦的一個軸向剖面裝有兩個壓力表(即4號和8號壓力表)。用來觀察有限長滑動軸承沿軸的油膜壓力情況。 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。當載荷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。轉速的改變方法如前所述。本實驗臺采用螺旋如載，轉動螺旋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)。 4、磨擦系數(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)值的改變而改變(油的動力粘度，軸的轉速，壓力，W軸上的載荷， B軸瓦的寬度，d軸的直徑。本實驗臺B=110mm，d=60mm)如圖1-4所示。 圖1-4 f線圖 在邊界摩擦時，f隨的增大而變化很小，進入混合摩擦后，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Fd/2，它使軸瓦8翻轉，其翻轉力矩通過固定在彈簧片5上的百分表6測出彈簧片的變形量并經(jīng)過以下計算就可得到磨擦系數(shù)f之值。根據(jù)力矩平衡條件得：。L測力桿的長度(本實驗臺L=120mm)，Q作用在A處的反力。 設作用在軸上的外載荷為W，則： 而(K測力計的剛度系數(shù)(N/格)，見該實驗臺出廠時檢測表上的說明) 百分表讀數(shù)(百分表的讀數(shù)一格數(shù)，每格為0.01mm) 5、磨擦狀態(tài)指標裝置 指示裝置的原理如圖1-5所示。當軸不轉動，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，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處仍在接觸，故燈忽亮忽暗；當軸的轉速達到一定值時，軸和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，油膜完成將軸與軸瓦隔開，燈泡就不亮了。 三、實驗方法與步驟 1、準備工作 在彈簧片5的端部安裝百分表6(測力計)，使其觸頭具有一定的壓力值。(見圖1-3) 2、繪制徑向油膜壓力分布曲線與承載曲線圖。 1) 啟動電機，將軸的轉速調整到一定值(可取300rpm左右)，注意觀察從軸開始運轉至300rpm時燈泡亮度的變化情況，待燈泡完全熄滅，此時已處于完全液體潤滑狀態(tài)； 2) 用加載裝置分幾次加載(不要超過700N即70kg)； 3) 待各壓力表的壓力值穩(wěn)定后由左至右依次記錄各 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的曲線，如圖1-6的上圖所示。此圖的具體畫法：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，在各邊線的延長線上，將壓力表（比例：0.1MP=10mm）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，此曲線就是所測軸的一個徑向截面 圖1-6的油膜徑向壓力分布曲線。 油壓分布曲線（上圖）為了確定軸承的承載量，用(i=1，27)求得向量 油膜分布曲線（下圖）1-1、2-2 7-7在載荷方向（即y軸）的投影值。角度與的數(shù)值見下表：305070901101301500.50000.76600.93971.0000.93970.76600.5000 然后將這些平行于y軸的向量平移到直徑08且平移到圖1-6的下部，在直徑0-8上先畫出軸承表面上油孔位置的投影點128，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 、2、 8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。 在直徑08上做一個矩形，采用方格紙，使其面積與曲線所包圍的面積相等，那么，矩形的邊長P平均乘以軸瓦寬度B再乘以軸的直徑d便是該軸承油膜的承載量。但必須考慮端部泄漏造成的壓力損失，故最后的油膜承載量為： 式中：P平均：徑向單位平均壓力 B：軸瓦寬度110mm D:軸的直徑60mm ：端泄系數(shù)，取0.7。四、使用步驟：1、開機前的準備： a、用汽油將油箱清理干凈，加入N68(40#)機油至圓形油標中線。 b、面板上調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(左轉速，右負載)，調節(jié)調零旋鈕使負數(shù)載數(shù)碼管清零。3、旋轉調速旋鈕使電機在200350rpm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。五、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內。 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1000N (即100kg)，以免損壞負載傳感器元件。 4、做摩擦特征曲線實驗時，要求從高速（300左右）降速往低速依次進行操作。首先保持外加載荷70kg不變，緩慢降速，當油膜指示燈由閃爍到完全亮時，不能加載應迅速退出外載荷，以免出現(xiàn)干摩擦燒壞主軸、軸瓦。（在主軸5-3轉/分時特別注意操作） 4、機油牌號的選擇可根據(jù)具體環(huán)境溫度，在20#40#內選擇。 5、為防止主軸瓦在無油膜運行時燒壞，在面板上裝有油膜指示燈。正常工作時指示燈熄滅。滑動軸承實驗報告實驗臺編號 已知參數(shù)油號動力粘度(PsS)摩擦力標定系數(shù)K（N/格）摩擦力臂L(mm)軸承直徑d(mm)軸瓦長度B(mm)室溫L-AN680.340.09812060110操作注意：表中列的載荷單位為N，而實驗臺顯示用公斤，必須將N值縮小10倍，方可作為加載數(shù)，否則會損壞加力機構！一、動壓油膜壓力分布測試數(shù)據(jù)轉速(rpm