液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)

1、CQH-A液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用說(shuō)明書(shū)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)用于液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)，主要用它來(lái)觀察滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)，測(cè)量其徑向油膜壓力分布和軸向油膜壓力分布，測(cè)定其摩擦特征曲線和承載量。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、外形美觀大方，測(cè)量直觀準(zhǔn)確，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。一、實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1. 該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示：圖1 滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖1. 操縱面板 2. 電機(jī) 3. V帶 4. 軸油壓表接頭 5. 螺旋加載桿6. 百分表測(cè)力計(jì)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主軸9由兩個(gè)高精度的單列向心球軸承支承。直流電機(jī)2通過(guò)V帶3驅(qū)

2、動(dòng)主軸9，主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，主軸上裝有精密加工制造的主軸瓦10，由裝在底座里的無(wú)級(jí)調(diào)速器實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)變速，軸的轉(zhuǎn)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(huà)）壓住，旋轉(zhuǎn)加載桿5即可對(duì)軸瓦加載，加載大小由負(fù)載傳感器傳出，由面板上右數(shù)碼管顯示。主軸瓦上裝有測(cè)力桿，通過(guò)測(cè)力計(jì)裝置可由百分表6讀出摩擦力值。主軸瓦前端裝有7只測(cè)徑向壓力的油壓表7，油的進(jìn)口在軸瓦長(zhǎng)度的1/2處。在軸瓦全長(zhǎng)的1/4處裝有一個(gè)軸向油壓表的接頭，需要時(shí)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(shí)驗(yàn)中如需拆下主軸瓦觀察，需按下列步驟進(jìn)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(gè)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(shù)參數(shù)實(shí)驗(yàn)軸瓦： 內(nèi)直徑 d=60mm 有效長(zhǎng)度 B=125mm表面粗糙度 1.6（舊標(biāo)準(zhǔn)Ñ7）材料 ZCuSn5Pb5Zn5（即舊牌號(hào)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(cè)力桿上測(cè)力點(diǎn)與軸承中心距離 L=120mm測(cè)力計(jì)標(biāo)定值 k=0.098N/格電機(jī)功率：355W調(diào)速范圍：2400rpm實(shí)驗(yàn)臺(tái)總量：52kg三、電氣工作原理1 25 4 3圖 二1主軸轉(zhuǎn)速數(shù)碼管：主軸轉(zhuǎn)速傳感器采集的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(kgf)。3無(wú)油膜指示燈： 用于軸瓦與主軸間潤(rùn)滑油膜狀態(tài)指示。4主軸調(diào)速旋鈕： 用于調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速。5電源開(kāi)關(guān): 此按鈕為帶自鎖的電源按鈕。該儀器的轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)的直流電機(jī)調(diào)速電源，另一部分為由單片機(jī)控制的轉(zhuǎn)速測(cè)量及顯示電路，以及測(cè)轉(zhuǎn)速的紅外傳感器電路。調(diào)速電源除了能輸出直流電機(jī)所需的勵(lì)磁電壓和電樞電壓外，還能為轉(zhuǎn)速測(cè)量及顯示電路提供直流電源電壓。轉(zhuǎn)速測(cè)量及顯示電路有四位LED數(shù)碼管。該儀器工作時(shí)，如果軸瓦和軸之間無(wú)油膜，則很可能燒壞軸瓦，為此人為設(shè)計(jì)了軸瓦保護(hù)電路，如無(wú)油膜，油膜指示燈亮。正常工作時(shí)油膜指示燈滅。該

5、儀器的負(fù)載調(diào)節(jié)控制由三部分組成：一部分為負(fù)載傳感器，另一部分為電源和負(fù)載信號(hào)放大電路，第三部分為負(fù)載A/D轉(zhuǎn)換及顯示電路。傳感器為柱式力傳感器，在軸向布置了兩個(gè)應(yīng)變片來(lái)測(cè)量負(fù)載。負(fù)載信號(hào)通過(guò)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為與之成比例的電壓信號(hào)，然后通過(guò)線性放大器放大到最大有1伏以上。最后該信號(hào)送至A/D轉(zhuǎn)換及顯示電路，按一定的要求直接顯示負(fù)載值。四、電氣裝置技術(shù)性能1. 直流電動(dòng)機(jī)功率：355W2. 測(cè)速部分：a. 測(cè)速范圍：2轉(zhuǎn)/分400轉(zhuǎn)/分b. 測(cè)速精度：±1轉(zhuǎn)/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(duì)濕度：80%c. 電源：220V±10% 50Hzd. 工作場(chǎng)所：無(wú)強(qiáng)烈電磁干擾和腐蝕氣體。五、使用步驟1. 開(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備：初次使用時(shí)，需仔細(xì)參閱本產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū)，特別是注意事項(xiàng)。a. 用汽油將油箱清理干凈，加入機(jī)油（按環(huán)境溫度選定）至圓形油標(biāo)中線。 b. 面板上調(diào)速旋鈕逆時(shí)針旋到底（轉(zhuǎn)速最低）加載螺旋桿旋至與負(fù)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(zhuǎn)速，右一外加載），調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使負(fù)載數(shù)碼管清零。3. 旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋鈕，使電機(jī)在100300轉(zhuǎn)/分運(yùn)行，此時(shí)油膜指示燈應(yīng)熄滅。穩(wěn)定運(yùn)行34分鐘。4. 即可按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求操作。六

7、、注意事項(xiàng)1. 使用的機(jī)油必須通過(guò)過(guò)濾才能使用，使用過(guò)程中嚴(yán)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(rùn)滑油進(jìn)入軸和軸瓦間隙后，不易流失，在做摩擦系數(shù)測(cè)定時(shí)，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(fù)載不允許超過(guò)1200N（120kg×f），以免損壞負(fù)載傳感器元件。4. 機(jī)油牌號(hào)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(wú)油膜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)燒壞，在面板上裝有無(wú)油膜報(bào)警指示燈，完全液體潤(rùn)滑狀態(tài)正常工作時(shí)指示燈熄滅，嚴(yán)禁在指示燈亮?xí)r主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。6. 為保證軸與軸瓦的精度，實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)在卸載下啟動(dòng)或停止?；瑒?dòng)

8、軸承實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察徑向滑動(dòng)軸承液體動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜的形成過(guò)程和現(xiàn)象。2. 測(cè)定和繪制徑向滑動(dòng)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(zhuǎn)速改變時(shí)徑向油膜壓力的變化情況。4. 觀察徑向滑動(dòng)軸承油膜的軸向壓力分布情況。5. 了解徑向滑動(dòng)軸承的摩擦系f的測(cè)量方法和摩擦特性曲線的繪制方法。二、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造與工作原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造如圖1所示。圖1 滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)構(gòu)造示意圖1. 直流電機(jī) 2. V帶傳動(dòng) 3. 箱體 4. 軸 5. 軸瓦6. 壓力表 7. 加載裝置 8. 彈簧片 9. 測(cè)力計(jì)(百分表)1. 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的傳動(dòng)裝置由直流電動(dòng)機(jī)1通過(guò)V帶2驅(qū)動(dòng)主軸沿順時(shí)針（面對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板）

9、方向轉(zhuǎn)動(dòng)，由無(wú)級(jí)調(diào)速器實(shí)現(xiàn)軸4的無(wú)級(jí)調(diào)速。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)軸的轉(zhuǎn)速范圍3500轉(zhuǎn)/分，軸的轉(zhuǎn)速由數(shù)碼管直接讀出。2. 軸與軸瓦間的油膜壓力測(cè)量裝置軸的材料為45號(hào)鋼，經(jīng)表面淬火、磨光，由滾動(dòng)軸承支承在箱體3上，軸的下半部浸泡在潤(rùn)滑油中，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的潤(rùn)滑油的牌號(hào)為N68（即舊牌號(hào)的40號(hào)機(jī)械油），該油在20時(shí)的動(dòng)力粘度為0.34Pa×S0軸瓦5的材料為鑄錫鉛青銅，牌號(hào)為ZCuSn5Pb5Zn5(即舊牌號(hào)ZQSn6-6-3)。在軸瓦的一個(gè)徑向平面內(nèi)沿圓周鉆有7個(gè)小孔，每個(gè)小孔沿圓周相隔20°，每個(gè)小孔聯(lián)接一個(gè)壓力表，用來(lái)測(cè)量該徑向平面內(nèi)相應(yīng)點(diǎn)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(gè)軸向剖面裝有兩個(gè)壓力表，用來(lái)觀察有限長(zhǎng)滑動(dòng)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(zhuǎn)速下繪制的。當(dāng)載何改變或軸的轉(zhuǎn)速改變時(shí)所測(cè)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(shí)驗(yàn)臺(tái)采用螺旋加載（見(jiàn)圖1），轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿即可改變載荷 的大小，所加載荷之值通過(guò)傳感器數(shù)字顯示，直接在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操縱板上讀出（取中間值）。這種加載方式的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(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)n/p值的改變而改變（油的動(dòng)力粘度，n軸的轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)B=125mm，d=60mm）如圖2所示。在邊界摩擦?xí)r，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(zhuǎn)動(dòng)軸）；進(jìn)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?xí)rf達(dá)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(guò)測(cè)量軸承的摩擦力矩而得到。軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸對(duì)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(zhuǎn)，其翻轉(zhuǎn)力矩通過(guò)固定在彈簧片上的百分表9測(cè)出彈藥簧片的變形為，經(jīng)過(guò)以下計(jì)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(cè)力桿的長(zhǎng)度（本實(shí)

12、驗(yàn)臺(tái)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=K（K測(cè)力計(jì)的剛度系數(shù)N/格，見(jiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用說(shuō)明書(shū)主要技術(shù)參數(shù)的說(shuō)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(dāng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可看到燈泡很亮；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(shí)，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(kāi)，燈泡就不亮了。圖3 油膜

13、顯示裝置電路圖三、實(shí)驗(yàn)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(dòng)電機(jī)，將軸的轉(zhuǎn)速逐漸調(diào)整到一定值（可取200300轉(zhuǎn)/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(shí)已處于完全液體潤(rùn)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(guān)機(jī)；(5)根據(jù)測(cè)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(huà)法是：沿著圓周表面從左到右畫(huà)出角度分別為30°、50°、70°

14、;、90°、110°、130°、150°等分別得出油孔點(diǎn)、的位置。通過(guò)這些點(diǎn)與圓心連線，在各連線的延長(zhǎng)線上，據(jù)壓力表測(cè)出的壓力值（比例：0.1MP=5mm）畫(huà)出壓力線11'、22'、33'77'。將1'、2'7'各點(diǎn)連成光滑曲線，此曲線就是所測(cè)軸承的一個(gè)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(jiàn)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(jiàn)，將直徑08平移到圖4的下部，在直徑08上先畫(huà)出軸承表面上的油孔位置的投影點(diǎn)1、8，然后通過(guò)這些點(diǎn)畫(huà)出上述相應(yīng)的各點(diǎn)壓力在載荷方向的分量，即1、27等點(diǎn)，將各點(diǎn)平滑連接起來(lái)，所形成的曲線即為在載荷方向的壓力分布。用數(shù)格法計(jì)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(shí)，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(duì)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(cè)量摩擦系數(shù)f與繪制摩擦特征曲線（1）啟動(dòng)電機(jī)，用手使彈簧片8與測(cè)力桿（圖1中未畫(huà)）脫開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)百分表刻盤(pán)，使百分表對(duì)“0”。（2）逐漸使電機(jī)升速，使軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到300轉(zhuǎn)/分，擰動(dòng)螺桿，逐漸加載到700N（70kg f），穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)12分鐘。（3）調(diào)節(jié)旋鈕降低轉(zhuǎn)速，并注意隨時(shí)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(zhuǎn)速推薦點(diǎn)如下：350、250、150、80、20、2轉(zhuǎn)/分時(shí)百分表的讀數(shù)值，也可適當(dāng)增加測(cè)量點(diǎn)。（4）卸載、減速、停機(jī)。（5）根據(jù)記錄的轉(zhuǎn)速和百分表值通過(guò)計(jì)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(dòng)壓滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí) 姓 名 日期 同