動壓軸承實驗

1、ZCSII型 液體動壓軸承實驗臺實驗指導書一、實驗目的1、液體動壓軸承油膜壓力徑向分布曲線的測定3、液體動壓軸承摩擦特征曲線的測定二、實驗系統(tǒng)1、實驗系統(tǒng)結構該實驗機構中滑動軸承部分的結構簡圖如圖所示。1、電機，2、皮帶，3、摩擦力傳感器，4、壓力傳感器：測量軸承表面油膜壓力，共7個F1 F7，5、軸瓦，6、加載傳感器：測量外加載荷值，8、轉速傳感器：測量主軸轉速，7、主軸，9、油槽，10、底座，11、面板，2、調速旋鈕：控制電機轉速。 試驗臺啟動后，由電機1通過皮帶帶動主軸7在油槽9中轉動，在油膜粘力作用下通過摩擦力傳感器3測出主軸旋轉時受到的摩擦力矩；當潤滑油充滿整個軸瓦內壁后軸瓦上的7個

2、壓力傳感器可分別測出分布在其上的油膜壓力值；待穩(wěn)定工作后由溫度傳感器t1測出入油口的油溫，t2測出出油口的油溫。三、實驗原理及測試內容1、實驗原理 滑動軸承形成動壓潤滑油膜的過程如圖3所示。當軸靜止時，軸承孔與軸頸直接接觸，如圖3（a）所示，徑向間隙使軸頸與軸承的配合面之間形成楔形間隙，其間充滿潤滑油。由于潤滑油具有粘性而附著于零件表面的特性，因而當軸頸回轉時，依靠附著在軸頸上的油層帶動潤滑油擠入楔形間隙，如圖3（b）所示。因為通過楔形間隙的潤滑油質量不變（流體連續(xù)運動原理），而楔形中的間隙截面逐漸變小，潤滑油分子間相互擠壓，從而油層中必然產生流體動壓力，它力圖擠開配合面，達到支承外載荷的目的

3、。當各種參數協(xié)調時，液體動壓力能保證軸的中心與軸瓦中心有一偏心距e。最小油膜厚度nmin存在于軸頸與軸承孔的中心連線上。液體動壓力的分布如圖3（c）所示。圖3液體動壓潤滑膜形成的過程液體動壓潤滑能否建立，通常用f-曲線來判別。圖4中f為軸頸與軸承之間的摩擦系數，為軸承特性系數，它與軸的轉速 n ，潤滑油動力粘度、潤滑油壓強p之間的關系為：式中，n為軸頸轉速；為潤滑油動力粘度；p為單位面積載荷。Nmm2 。Fr是軸承承受的徑向載荷；d是軸承的孔徑，本實驗中，d= 70mm；B是軸承有效工作長度，對本實驗軸承，取B=125mm。圖4 摩擦特性曲線（Stribeck曲線）如圖 2 所示，在軸瓦中心引

4、出一壓力傳感器10，用以測量軸承工作時的摩擦力矩，進而換算得摩擦系數值。對它們分析如圖5 ：F* r = N*LF=f*F式中：F 圓周上各切點摩擦力之和 F=F1+F2+F3+F4+r 圓周半徑N 壓力傳感器測得的力L 力臂 F 外加載荷力f 摩擦系數 所以實測摩擦系數公式： f= （1）圖5 軸徑圓周表面摩擦力分析四、實驗操作步驟一系統(tǒng)啟動開啟電腦，點擊“軸承實驗臺II”圖標，進入ZCSII型 液體動壓軸承實驗臺系統(tǒng)“油膜壓力分布實驗”主界面如圖6。圖6 油膜壓力分析實驗主界面二油膜壓力測試實驗滑動軸承實驗系統(tǒng)“油膜壓力分布實驗”主界面如圖6：1、系統(tǒng)復位 放松加載螺桿，確認載荷為空載，將

5、電機調速電位器旋鈕逆時針旋到底即零轉速。順時針旋動軸瓦前上端的螺釘，將軸瓦頂起將油膜放凈，然后放松該螺釘，使軸瓦和軸充分接觸。 點擊“復位”鍵，計算機采集7路油膜壓力傳感器初始值，并將此值作為“零點”儲存。2、油膜壓力測試 點擊“自動采集”鍵，系統(tǒng)進入自動采集狀態(tài)，計算機實時采集7路壓力傳感器、實驗臺主軸轉速傳感器及工作載荷傳感器輸出電壓信號，進行“采樣-處理-顯示”。慢慢轉動電機調速電位器旋鈕啟動電機，使主軸轉速達到實驗預定值（一般n300vpm）。 旋動加載螺桿，觀察主界面中軸承載荷顯示值，當達到預定值后即可停止調整。觀察7路油膜壓力顯示值，待壓力值基本穩(wěn)定后點擊“提取數據鍵”，自動采集結

6、束。主界面上即保存了相關實驗數據。3、自動繪制滑動軸承油膜壓力分布曲線點擊“實測曲線”鍵計算機自動繪制滑動軸承實測油膜壓力分布曲線。點擊“理論曲線”鍵計算機顯示理論計算油膜壓力分布曲線。4、手工繪制滑動軸承油膜壓力分布曲線根據測出的油壓大小按一定比例手動繪制油壓分布曲線，如圖7所示。具體畫法是沿著圓周表面從左向右畫出角度分別為：24°，46°，68°，90°，112°，134°，156°等分,得出壓力傳感器1,2,3,4,5,6,7的位置,通過這些點與圓心連線,在它們的延長線上,將壓力傳感器測出的壓力值,按0.1MPa:5m

7、m的比例畫出壓力向量1-1，2-2，7-7。實驗臺壓力傳感器顯示數值的單位是大氣壓（1大氣壓=1kgf/mm2），換算成國際單位值的壓力值（1kgf/mm2=0.1MPa）。經1，27各點連成平滑曲線，這就是位于軸承寬度中部的油膜壓力在圓周方向的分布曲線。圖7 徑向壓力分布與承載量曲線要求：該實驗做兩組（實驗報告畫兩個圖） 轉速（r/m） 載荷（N）1、 100 1002、 300 300三摩擦特性測試實驗滑動軸承的摩擦特性曲線見圖4。參數為潤滑油的動力粘度，潤滑油的粘度受到壓力與溫度的影響，由于實驗過程時間短，潤滑油的溫度變化不大；潤滑油的壓力一般低于20MPa，因此可以認為潤滑油的動力粘度

8、是一個近似常數。根據查表可得N46號機械油在20°C時的動力粘度為0.34Pa·s。n為軸的轉速，是一個實驗中可調節(jié)的參數。軸承中的平均比壓可用下式計算：在實驗中，通過調節(jié)軸的轉速n或外加軸承徑向載荷Fr，從而改變，將各種轉速n及載荷Fr所對應的摩擦力矩測出由（1）求得出摩擦系數f并畫出f-n及f-Fr曲線。1、載荷固定，改變轉速（1）確定實驗模式 打開軸承實驗主界面，點擊“摩擦特性實驗”進入摩擦特性實驗主界面如圖8所示。圖8 滑動軸承摩擦特性實驗主界面點擊圖9中“實測實驗”及“載荷固定”模式設定鍵，進入“載荷固定”實驗模式。（2）系統(tǒng)復位 放松加載螺桿，確認載荷為空載，將

9、電機調速電位器旋鈕逆時針旋到底即零轉速。順時針旋動軸瓦前上端的螺釘，將軸瓦頂起將油膜放凈，然后放松該螺釘，使軸瓦和軸充分接觸。點擊“復位”鍵，計算機采集摩擦力矩傳感器當前輸出值，并將此值作為“零點”保存。（3）數據采集 系統(tǒng)復位后，在轉速為零狀態(tài)下點擊“數據采集”鍵，慢慢旋轉實驗臺加載螺桿，觀察數據采集顯示窗口，設定載荷為100-200N。慢慢轉動電機調速電位器旋鈕并觀察數據采集窗口，采集完數據后點擊“結束采集”鍵完成數據采集。（4）繪制測試曲線 點擊“實測曲線”計算機根據所測數據自動顯示f-n曲線。點擊“理論曲線”計算機按理論計算公式計算并顯示f-n曲線。進行比較。2、轉速固定 改變載荷（1

10、）確定實驗模式 操作同載荷固定改變轉速模式確定一節(jié)，并在圖8中設定為“轉速固定”實驗模式。（2）系統(tǒng)復位 同上操作（3）數據采集 點擊“數據采集”鍵，在軸承徑向載荷為零狀態(tài)下，慢慢轉動調速電位器旋鈕，觀察數據采集顯示窗口，采集數據后點擊“結束采集”鍵，完成數據采集。（4）繪制測試曲線 方法同上節(jié)，可顯示或打印輸出實測f-F曲線及理論f-F曲線。進行比較。要求：該實驗固定載荷與固定轉速各一組（實驗報告畫兩個圖） 1、固定載荷 100N轉速（r/m） 0 50 100 150 200 250 300 350 400 2、固定轉速 350r/m載荷（N） 50 100 150 200 250 300 350 400 450 四注意事項 在開機做實驗之前必須首先完成以下幾點操作，否則容易影響設備的使用壽命和精度。（1）在啟動電機轉動之前請確認載荷為空，即要求先啟動電機再加載。（2）在一次實驗結束后馬上又要重新開始實驗時請順時針旋動軸瓦上端的螺釘，頂起軸瓦將油膜先放干凈，同時在軟件中要重新復位（這很重要！）， 這樣確保下次實驗數據準確。（3）由于油膜形成需要一小段時間，所以在