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1、实验五滑动轴承特性测试及分析实验（一）实验目的1 .观察滑动轴承的动压油膜形成过程与现象。2 .通过实验，给出滑动轴承的特性曲线。3 .了解摩擦系数，转速等数据的测量方法。4 .通过实验数据处理，绘出滑动轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线。（二）实验台结构及工作原理实验台结构如图1所示，它由底座1,箱体2,轴3,轴瓦4,压力表5,加载祛码6, 加载杠杆7、8,测力百分表9,测矩杠杆14,测力弹簧片10,控制面板11, V型传动带12, 直流电机13等组成。轴瓦4与测矩杠杆14联成一体，压在轴上，直流电机 13通过V型传动带12驱动轴3 旋转，箱体内装有足够的润滑油，轴将润滑油带到轴与轴瓦之间
2、。当轴不转时，轴与轴瓦之间 是直接接触的，开始启动时，当轴转速很低，轴与轴瓦之间处于半干摩擦状态，当轴的转速达 到足够高时，在轴与轴瓦之间形成动压油膜，将它们完全隔开。当轴旋转时，由于摩擦力矩的作用，在测矩杠杆14与测力弹簧片10的触点处产生作用力Q,其大小可由测力表（百分表）测出：Q=K ：(N)式中：K弹簧片刚度系数-测力表读数设轴与轴瓦之间的摩擦力为（N/格）（格,1 格=0.01mmF,根据力矩平衡条件，可得:2L Kd式中：d轴的直径（60mmL测力杠杆的力臂长（160mm （轴中心至测矩杠杆触头一端的距离）而作用于轴瓦上的载荷 W是由祛码通过加载杠杆系统7、8加上去的，它还包括加载
3、系统和轴瓦的自重，故有：W iG+G= 42.627G + 342（ND式中：G祛码6的重力（N）Go 轴瓦、压力计等自重力，为 342N i-加载系统杠杆比，为 42.627因此轴与轴瓦之间的摩擦系数f可用下式计算:而单位压力q可用下式计算:wq = （MPa）d B式中：B轴瓦宽度（mm在轴瓦宽度的中间，7&圆周均布钻有7个直径为1mmB勺小孔（图2）,每个小孔联接一个压力表。当轴的转速达到一定的数值，在杠杆系统上加适当的祛码重量，轴与轴瓦间就会形成 压油膜，呈液体摩擦状态。此时，从压力表上就可看到滑动轴承沿圆周各点的径向油膜压力， 记录下各压力表上显示的压力值，选定一定比例尺，便可绘制出
4、径向油膜压力分布曲线（图5a）.（三）实验台有关数据1、轴瓦：材料ZQAL图294表面粗糙度宽度B =75mm2、轴：材料一45表面粗糙度-直径d=60mm3、电动机：型号一130SZ02额定功率p=355W额定转速n=1500rpmV带传动：型号。型内周长一L=1120mm根数Z= 2中心距a=350mm传动比一一1 = 3.175润滑油：牌号一一45号机油粘度一一y =0.34（Pa.S）6 .加力杠杆比：42.6277 .测矩杠杆力臂长 L = 160mm测力弹簧片刚度系数一一k=0.0753或0.0751 N/ 格（四）实验操作步骤1 .准备工作1）检查实验台，使各个机件处于完好状态；
5、2）检查实验台地线是否接好3）在箱体油池中注入足够的经过过滤的45号机油；4）去掉加载祛码6;5）在弹簧片端部安装百分表，使其触头与底座接触有一定予压值；6）为保证图3所示电路中轴与轴瓦之间除通过直接接触外，其它部分是绝缘的， 轴瓦不得与轴座相接触。2 .实验内容与实验方法1）观察动压油膜的形成过程与现象动压油膜形成过程中的现象，我们可以通过观察油膜形成过程的电路系统来观察，电路系图3观测油膜形成过程电路图统如图3所示。K,有较大的电流流过灯泡，可以看到当主轴没有转动时，轴与轴瓦是接触的，接通开关灯光很亮。当主轴在很低的转速下慢慢转动时，主轴把油带入轴与轴瓦之间，形成部分润滑油膜，由于油为绝缘
6、体，使金属接触面积减小，使电路中的电流减小，因而灯光亮度变暗。当主轴转速再提高时，轴与轴瓦之间形成了很薄的压力油膜，将轴与轴瓦分开，灯泡就不亮了。这时我们就得知动压油膜已经形成。2）求出滑动轴承在刚启动时的摩擦力矩与摩擦系数实验时，可以用手缓慢地转动 V型带轮（这时要求不加祛码， 载荷只是杠杆系统的自重 G, 或也可慢慢启动电动机，当轴刚有转动趋势的时候，读出并记下百分表的最大格数。为了保证数据的准确性，需要重复做三次，将测得的数据记录在表1中，根据记录的数据，代入（1）、（2）式子，求出启动时的摩擦力矩和摩擦系数，最后求得一个平均值。3）绘制滑动轴承的特性曲线图4滑动曲线g |-f曲线B为轴
7、瓦宽度；f为摩擦系数。f的大小是和转速有关的，主轴刚启动时，轴与轴瓦为半随着转速的增加，压力油膜使轴与轴瓦的接触面积不断减小,a0后为液体摩擦区，即为滑动轴承的正常工作区域。实验时，滑动轴承的Y n/q,f特性曲线如图4所示, 但由于本实验进行的时间短，压力也不大（在 油的粘度近似地看做一个常数。根据查表可得 0.34pa.而n为转速，是个变量，可实际测得，Wq = 一（ Mp3dB式中：W为载荷；d为主轴的直径；从特性曲线可以看出，摩擦系数 干摩擦，此时摩擦系数是很大的。摩擦系数明显下降，当达到临界参数Y为油的粘度，它是受压力和温度影响的，5Mpa=50大气压以下）温度变化也不大，因此把45
8、号机械油在室温（20oC）时的动力粘度= q为平均单位载荷（也称比压）可用下式计算：我们用改变转速n（即改变刀n/q）,将各转速下所对应的摩擦力矩和摩擦系数求出，记录在表2中（并绘出y n/q-f特性曲线）具体实验方法参看使用说明书。4）绘制轴承径向油膜压力分布曲线启动电机，控制转速在250300转/分，然后加上载荷，观察指示灯，看是否形成油膜，图5 径向压力分布与承载量曲线当形成压力油膜后，待各压力表的压力值稳定后，由左向右依次记录各压力表的压力值，并记 录在表3中，根据测出的油压大小按一定比例绘制油压分布曲线，如图 5a所示。具体画法是 沿着圆周表面从左到右画出角度分别为22 30, ,4
9、5 ,67 30 ,90 ,112 30,135 ,157 30等分，得出孔点1, 2, 3, 4, 5, 6, 7位置。通过这些点与圆心4连线，在它们的延长线上，将压力表测出的压力值 （比例:0.1Mpa=5mmD画出压力向量11,2-2 ，7-7.经1,2 7 各点连成平滑曲线，这就是位于轴承中部截面的油膜径向压力分布曲线。为了确定轴承载量，用p1 =Sin9（i =1,2.7）求得向量1-1 12-277载荷方向（即丫轴）的投影值，角度 i与Sini的数值见下表：i22.54567.590112.5136157.5Sin i0.38260.7070.923810.92380.7070.3
10、826然后将PSini这些平行于 Y轴的向量移到直径 0 8上。为清楚起见，将直径 0 8平移 到图5a的下部，如图5b,在直径08”上先画出轴承表面上油孔位置投影点1“，2”8”,然后通过这些点画出上述相应的各点压力在载荷方向上的分量，即1 ,27等点，将 各点平滑地连接起来，所形成的曲线即为在载荷方向上的压力分布。在直径0-8”上做一个矩形，采用方格坐标纸，使其面积与曲线所包围的面积相等，那么 该矩形白边长q平均即为轴承面上油膜径向平均单位压力。轴承处在液体摩擦工作时，其油膜承载量与外载荷相平衡，轴承内油膜的承载量可用下式 求出：P =W =B d - q平均式中：p为轴承内油膜承载能力w为外加载荷少为端泄对承载能力影响系数q平均为径向平均单位压力B为轴瓦宽度d为轴瓦内径端泄对轴承压力分布及承载能力影响较大，通过实验，可求得其影响，具体方法如下：由实验测得的每块压力表上的压力，代入下式，可求出轴瓦中点截面上的径向平均单位压 力：二 qiSin i- i mq平均=7q1 Sin 1 q2sin 2 q7sin 7一7端泄对承载能力的影响系数，用下式求得：B d q平均