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实验二 滑动轴承实验 一、实验目的 1、观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象。 2、观察载荷和转速改变时的油膜压力的变化情况。 3、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况。 4、测定和绘制径向滑动轴承径向油膜压力曲线,求轴承的承载能力。 5、了解径向滑动轴承的摩擦系数f的测量方法和摩擦特性曲线的绘制方法。 二、实验台结构简介与工作原理 1. 该实验台主要结构见下图所示: 图1-1 滑动轴承实验台结构简图 1-操纵面板 2-电机 3-三角带 4-轴向油压表接头 5-螺旋加载杆 6-百分表测力计装置 7-径向油压表(7只) 8-传感器支承板 9-主轴 10-主轴瓦 11-主轴箱 2. 结构特点 该实验台主轴9由两个高精度的轴承支承。 直流电机2通过三角带3带动主轴9顺时针旋转,主轴上装有精密加工制造的主轴瓦10,由装在底座里的无级调速器实现主轴的无级变速,轴的转速由装在面板1上的左数码管直接读出。 主轴瓦外圆处被加载装置(未画)压住,旋转加载杆5即可对轴瓦加载,加载大小由负载传感器传出,由面板上右数码管显示。 主轴瓦上装有测力杆,通过测力计装置可由百分表6读取摩擦力△值。 主轴瓦前端装有1~7号七只测径向压力的油压表7,油的进口在轴瓦的处。 在轴瓦全长的处装有一个测轴向油压的油压表,即第8号油压表。 3、主要技术参数 交流电源:电压220V,频率50Hz 直流电机功率:355W 无极调速0-1500 rpm;O型三角带L=900mm 载荷传感器精度1%,加载范围 0~1000N (0~100kg) 百分表精度 0.01 mm,量程0-10mm 油压表精度2.5% 量程0~0.4Mpa 试验轴瓦:内径d=60mm 长度B=110mm 粗糙度 (旧标准) 材料 ZQSn6-6-3 主轴轴承加载范围: 0~100kg 主轴调速范围:3~375rpm 测力杆上测力点与轴承中心距离L=120mm 测力计标定值 K=0.098N/格 试验台重量:52kg 该实验台的操作面板如图1-2所示。 图1-2实验台面板布置图 1-转速显示 2-压力显示 3-油膜指示 4-电源开关 5-压力调零 6-转速调节 7-测量键 8-存储键 9-查看键 10-复位键 (红体字本实验台没有,只有1,2,3,4,6) 4、实验台的传动装置如图1-3所示 由直流电动机1通过三角带2驱动主轴9沿顺时针(面对实验台面板)方向转动,由无级调速器实现无级调速。本实验台主轴的转速范围为3-375rpm,主轴的转速由数码管直接读出。 图1-3 滑动轴承实验台构造示意图 1-直流电动机 2-三角带 3-传感器 4-螺旋加载杆 5-弹簧片 6-测力计(百分表) 7-压力表(径向7只,轴向一只) 8-主轴瓦 9-主轴 10-主轴箱 2、轴与轴瓦间的油膜压力测量装置 轴的材料为40Cr,经表面淬火、磨光,由流动轴承支承在箱体10上,轴的上半部浸泡在润滑油中,本实验台采用的润滑油的牌号为N68(即旧牌号的40号机械油),该油在20℃时的动力粘度为0.34Pa·S。主轴瓦8的材料为铸锡铅青铜。牌号为ZCuSn5Pb5Zn5(即旧牌号ZQSn5-5-5)。在轴瓦的一个径向平面内沿圆周钻有7个小孔,每个小孔沿圆周相隔20°,每个小孔联接一个压力表7,用来测量该径向平面内相应点的油膜压力,由此可绘制出径向油膜压力分布曲线。沿轴瓦的一个轴向剖面装有两个压力表(即4号和8号压力表)。用来观察有限长滑动轴承沿轴的油膜压力情况。 3、加载装置 油膜的径向压力分布曲线是在一定的载荷和一定的转速下绘制的。当载荷改变或轴的转速改变时所测出的压力值是不同的,所绘出的压力分布曲线的形状也是不同的。转速的改变方法如前所述。本实验台采用螺旋如载,转动螺旋即可改变载荷的大小,所加载荷之值通过传感器数字显示,直接在实验台的操纵板上读出(取中间值)。 4、磨擦系数f测量装置 径向滑动轴承的摩擦系数f随轴承的特性系数值的改变而改变(—油的动力粘度,—轴的转速,—压力,,W—轴上的载荷, B——轴瓦的宽度,d——轴的直径。本实验台B=110mm,d=60mm)如图1-4所示。 图1-4 f—λ线图 在边界摩擦时,f随的增大而变化很小,进入混合摩擦后,的改变引起f的急剧变化,在刚形成液体摩擦时f达到最小值,此后,随的增大油膜厚度亦随之增大,因而f亦有所增大。 摩擦系数f之值可通过测量轴承的摩擦力矩而得到。轴转动时,轴对轴瓦产生周向摩擦力F,其摩擦力矩为Fd/2,它使轴瓦8翻转,其翻转力矩通过固定在弹簧片5上的百分表6测出弹簧片的变形量并经过以下计算就可得到磨擦系数f之值。 根据力矩平衡条件得:。 L——测力杆的长度(本实验台L=120mm), Q——作用在A处的反力。 设作用在轴上的外载荷为W,则: 而(K——测力计的刚度系数(N/格),见该实验台出厂时检测表上的说明) ——百分表读数(百分表的读数一格数,每格为0.01mm) 5、磨擦状态指标装置 指示装置的原理如图1-5所示。当轴