滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn).doc

實(shí)驗(yàn)二 滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、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、觀察載荷和轉(zhuǎn)速改變時(shí)的油膜壓力的變化情況。 3、觀察徑向滑動(dòng)軸承油膜的軸向壓力分布情況。 4、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。 5、了解徑向滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)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)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介與工作原理 1. 該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖所示： 圖1-1 滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-操縱面板 2-電機(jī) 3-三角帶 4-軸向油壓表接頭 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)高精度的軸承支承。 直流電機(jī)2通過(guò)三角帶3帶動(dòng)主軸9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)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讀取摩擦力值。 主軸瓦前端裝有17號(hào)七只測(cè)徑向壓力的油壓表7，油的進(jìn)口在軸瓦的處。 在軸瓦全長(zhǎng)的處裝有一個(gè)測(cè)軸向油壓的油壓表，即第8號(hào)油壓表。3、主要技術(shù)參數(shù)交流電源：電壓220V，頻率50Hz直流電機(jī)功率：355W無(wú)極調(diào)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(yàn)軸瓦：內(nèi)徑d=60mm 長(zhǎng)度B=110mm 粗糙度 (舊標(biāo)準(zhǔn)) 材料 ZQSn6-6-3主軸軸承加載范圍： 0100kg主軸調(diào)速范圍：3375rpm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 試驗(yàn)臺(tái)重量：52kg該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操作面板如圖1-2所示。 圖1-2實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板布置圖 1-轉(zhuǎn)速顯示 2-壓力顯示 3-油膜指示 4-電源開(kāi)關(guān) 5-壓力調(diào)零 6-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 7-測(cè)量鍵 8-存儲(chǔ)鍵 9-查看鍵 10-復(fù)位鍵(紅體字本實(shí)驗(yàn)臺(tái)沒(méi)有，只有1，2，3，4，6) 4、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的傳動(dòng)裝置如圖1-3所示 由直流電動(dòng)機(jī)1通過(guò)三角帶2驅(qū)動(dòng)主軸9沿順時(shí)針(面對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，由無(wú)級(jí)調(diào)速器實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)主軸的轉(zhuǎn)速范圍為3-375rpm，主軸的轉(zhuǎn)速由數(shù)碼管直接讀出。 圖1-3 滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)構(gòu)造示意圖1-直流電動(dòng)機(jī) 2-三角帶 3-傳感器 4-螺旋加載桿 5-彈簧片 6-測(cè)力計(jì)(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(cè)量裝置 軸的材料為40Cr，經(jīng)表面淬火、磨光，由流動(dòng)軸承支承在箱體10上，軸的上半部浸泡在潤(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0.34PaS。主軸瓦8的材料為鑄錫鉛青銅。牌號(hào)為ZCuSn5Pb5Zn5(即舊牌號(hào)ZQSn5-5-5)。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7，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線。沿軸瓦的一個(gè)軸向剖面裝有兩個(gè)壓力表(即4號(hào)和8號(hào)壓力表)。用來(lái)觀察有限長(zhǎng)滑動(dòng)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(zhuǎn)速下繪制的。當(dāng)載荷改變或軸的轉(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)速的改變方法如前所述。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用螺旋如載，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)。 4、磨擦系數(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)值的改變而改變(油的動(dòng)力粘度，軸的轉(zhuǎn)速，壓力，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=110mm，d=60mm)如圖1-4所示。 圖1-4 f線圖 在邊界摩擦?xí)r，f隨的增大而變化很小，進(jìn)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?xí)rf達(dá)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(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Fd/2，它使軸瓦8翻轉(zhuǎn)，其翻轉(zhuǎn)力矩通過(guò)固定在彈簧片5上的百分表6測(cè)出彈簧片的變形量并經(jīng)過(guò)以下計(jì)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(cè)力桿的長(zhǎng)度(本實(shí)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為W，則： 而(K測(cè)力計(jì)的剛度系數(shù)(N/格)，見(jiàn)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)出廠時(shí)檢測(cè)表上的說(shuō)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(biāo)裝置 指示裝置的原理如圖1-5所示。當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，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(kāi)，燈泡就不亮了。 三、實(shí)驗(yàn)方法與步驟 1、準(zhǔn)備工作 在彈簧片5的端部安裝百分表6(測(cè)力計(jì))，使其觸頭具有一定的壓力值。(見(jiàn)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(dòng)電機(jī)，將軸的轉(zhuǎn)速調(diào)整到一定值(可取300rpm左右)，注意觀察從軸開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)至300rpm時(shí)燈泡亮度的變化情況，待燈泡完全熄滅，此時(shí)已處于完全液體潤(rùn)滑狀態(tài)； 2) 用加載裝置分幾次加載(不要超過(guò)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(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(diǎn)1、2、3、4、5、6、7的位置。通過(guò)這些點(diǎn)與圓心O連線，在各邊線的延長(zhǎng)線上，將壓力表（比例：0.1MP=10mm）測(cè)出的壓力值畫出壓力線1-1、2-2、3-3、7-7。將1、2、7各點(diǎn)連成光滑曲線，此曲線就是所測(cè)軸的一個(gè)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(jiàn)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(diǎn)128，然后通過(guò)這些點(diǎn)畫出上述相應(yīng)的各點(diǎn)壓力在載荷方向的分量，即1 、2、 8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。 在直徑08上做一個(gè)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(zhǎng)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(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備： a、用汽油將油箱清理干凈，加入N68(40#)機(jī)油至圓形油標(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(左轉(zhuǎn)速，右負(fù)載)，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使負(fù)數(shù)載數(shù)碼管清零。3、旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋鈕使電機(jī)在200350rpm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)書的要求操作。五、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內(nèi)。 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)1000N (即100kg)，以免損壞負(fù)載傳感器元件。 4、做摩擦特征曲線實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求從高速（300左右）降速往低速依次進(jìn)行操作。首先保持外加載荷70kg不變，緩慢降速，當(dāng)油膜指示燈由閃爍到完全亮?xí)r，不能加載應(yīng)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(zhuǎn)/分時(shí)特別注意操作） 4、機(jī)油牌號(hào)的選擇可根據(jù)具體環(huán)境溫度，在20#40#內(nèi)選擇。 5、為防止主軸瓦在無(wú)油膜運(yùn)行時(shí)燒壞，在面板上裝有油膜指示燈。正常工作時(shí)指示燈熄滅。滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào) 已知參數(shù)油號(hào)動(dòng)力粘度(PsS)摩擦力標(biāo)定系數(shù)K（N/格）摩擦力臂L(mm)軸承直徑d(mm)軸瓦長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)臺(tái)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(huì)損壞加力機(jī)構(gòu)！一、動(dòng)壓油膜壓力分布測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)速(rpm