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1、湖南长庆机电科教仪器有限公司 CQHB - 1 滑动轴承实验台使用说明书滑动轴承实验台使用说明书 本实验台用于液体动压滑动轴承实验，主要利用它来观察滑动轴承的结构及 油膜形成的过程， 测量其径向油膜压力分布， 通过测定可以绘制出摩擦特性曲线、 径向油膜压力分布曲线和测定其承载量。 一、实验台结构简介与工作原理一、实验台结构简介与工作原理 l. 本实验台主要结构图 1 所示： 图 1 滑动轴承实验台结构简图 1. 操纵面板 2. 电机 3. V 带 4. 轴向压力传感器 5. 螺旋加载杆 6. 摩擦力传感器 7. 径向压力传感器(7 只) 湖南长庆机电科教仪器有限公司 CQHB - 2 8. 传
2、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 由两个高精度的深沟球轴承支承。 直流电机 2 通过 V 带 3 驱动主轴 9，主轴顺时针旋转，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 大小由负载传感器测出，由面板上右数码管显示。 主轴瓦上装有测力杆，通过摩擦力传感器 6 可得出摩擦力值。 主轴瓦前端装有 1 号7 号七只测径向压力传感器 7，传感器的进油口在轴 瓦的 2 1 处。 在轴瓦全
3、长的 4 1 处装有一个测轴向油压的压力传感器。即第 8 号压力传感 器，传感器的进油口在轴瓦的 4 1 处。 此外，还设置有转速传感器和油温传感器，共 12 个传感器。 二、主要技术参数二、主要技术参数 试验轴瓦 内径 d=60mm 长度 B=120mm 表面粗糙度 1.6（旧标准7） 材料 ZCuSn5Pb5Zn5（即旧牌号 ZQSn6-6-3） 加载范围 01000N(0100kgf) 负载传感器精度 0.01 量程 010mm 压力传感器精度 2.5% 量程 00.6MPa 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 电机功率 355W 调速范围：
4、2400rpm 试验台重量：52kg 该实验台的操作面板如图 2 所示。 湖南长庆机电科教仪器有限公司 CQHB - 3 图 2 实验台面板布置图 1. 序号 2. 转换按钮 3. 压力显示 4. 转速显示 5. 摩擦力显示 6. 外加载荷显示 7. 油膜指示灯 8. 调速旋钮 9. 电源开关 三、电气装置技术性能三、电气装置技术性能 l. 直流电动机功率：355W 2. 测速部份： a. 测速范围：2rpm400rpm b. 测速精度： 1rpm 3. 加载部份： a. 调整范围： O1000N(0100kg) b. 传感器精度: 0.2(读数) 4. 工作条件： a. 环境温度： -10+
5、50 b. 相对湿度： 80 c. 电源：200V 土 10 50Hz d. 工作场所：无强烈电磁干扰和腐蚀气体 四、使用步骤四、使用步骤 1. 开机前的准备： a. 用汽油将油箱清理干净，加入 N68(40#)机油至圆形油标中线。 b. 面板上调速旋钮逆时针旋到底(转速最低)， 加载螺旋杆旋至与负载传感 器脱离接触。 2. 通电后，面板上两组数码管亮(左转速，右负载)，调节调零旋钮使负 载数码管清零。 3. 旋转调速旋钮，使电机在 100200rpm 运行，此时油膜指示灯应熄灭。稳 定运行 34 分钟。 湖南长庆机电科教仪器有限公司 CQHB - 4 4. 即可按实验指导书的要求操作。 五、
6、注意事项五、注意事项 l. 使用的机油必须通过过滤才能使用， 使用过程中严禁灰尘及金属屑混入油 内。 2. 由于主轴和轴瓦加工精度高，配合间隙小，润滑油进入轴和轴瓦间隙后， 不易流失，在做摩擦系数测定时，负载传感器的压力不易回零，为了使其迅速回 零。需人为把轴瓦抬起，使油流出。 3. 所加负载不允许超过 1200N(即 120kg)，以免损坏负载传感器元件。 4. 机油牌号的选择可根据具体环境温度，在 20#40#内选择。 5. 为防止主轴瓦在无油膜运行时烧坏，在面板上装有油膜报警指示灯，正 常工作时指示灯熄灭，严禁在指示灯亮时主轴高速运转。 6. 实验台应在卸载下启动或停止。 湖南长庆机电科
7、教仪器有限公司 CQHB - 5 滑动轴承实验指导书滑动轴承实验指导书 一、实验目的一、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径向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、实验台的构造与工作原理二、实验台的构造与工作原理 实验台的构造如图 1 所示。 1. 实验台的传动装置 由直流电动机1通过V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
8、调速。本实验台主轴的转速范围为 2400rpm，主轴的转 速由数码管直接读出。 图 1 滑动轴承实验台构造示意图 1. 直流电动机 2. V 带 3. 负载传感器 4. 螺旋加载杆 5. 弹簧片 6. 摩擦力传感器 7. 压力传感器(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 45 号钢，经表现淬火、磨光，由滚动轴承支承在箱体 10 上，轴 的下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 湖南长庆机电科教仪器有限
9、公司 CQHB - 6 青铜。牌号为 ZCuSnPb5Zn5(即旧牌号 ZQSn6-6-3)。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传感器 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传感器(即 4 号和 8 号压力传感器)。用 来观察有限长滑动轴承沿轴向的油膜压力情况。 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
10、台采用螺旋加载，转动螺杆即可改 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。 4. 摩擦系数 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 = p n 值的改变而改变 (油 的动力粘度，n轴的转速，p压力，p= Bd W ，W轴上的载荷，W =轴瓦自重+ 外加载荷。本机轴瓦自重为 40N，B轴瓦的宽度，d轴的直径。本实验台 B=120mm，d=60mm)，如图 2 所示。 图 2 f 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，
11、因而 f 亦有所增大。 摩擦系数 f 之值可通过公式得到。 f 2 0.55 30 n p 相对间隙 湖南长庆机电科教仪器有限公司 CQHB - 7 随轴承长径比而变化的系数，对于 l/d=1 时， 1。 5. 摩擦状态指示装置 指示装置的原理如图 3 所示。当轴不转动时，可看到灯泡很亮；当轴在很低 的转速下转动时，轴将润滑油带入轴和轴瓦之间收敛性间隙内，但由于此时的油 膜很薄，轴与轴瓦之间部分微观不平度的凸峰处仍在接触，故灯忽亮忽暗；当轴 的转速达到一定值时， 轴与轴瓦之间形成的压力油膜厚度完全遮盖两表面之间微 观不平度的凸峰高度，油膜完全将轴与轴瓦隔开，灯泡就不亮了。 图 3 滑膜显示装置
12、电路图 三、实验方法与步骤三、实验方法与步骤 l. 准备工作 在弹簧片 5 的端部安装摩擦力传 感器 6，使其触头具有一定的压力值 （见图 1） 。 2. 测取绘制径向油膜压力分布曲 线与承载曲线图。 1)启动电机， 将轴的转速逐渐调整 到一定值(可取 200rpm 左右)，注意观 察从轴开始运转至 200rpm 时灯泡亮 度的变化情况，待灯泡完全熄灭，此 时已处于完全液体润滑状态； 2)用加载装置分几次加载(但莫超 过 1000N 即 100kgf)。 3)待各压力传感器的压力值稳定 后，由左至右依次记录各压力传感器 的压力值； 4)卸载、关机； 图 4 油压分布曲线(上图) 油膜承载曲线(
13、下图) 湖南长庆机电科教仪器有限公司 CQHB - 8 5)根据测出的各压力传感器的压力值按一定比例绘制出油压分布曲线，如图 4 的上图所示。此图的具体画法是：沿着圆周表面从左到右画出角度分别为 30 、 50 、70 、90 、110 、130 、150 分别得出油孔点 l、2、3、4、5、6、7 的位置。 通过这些点与圆心 O 连线， 在各连线的延长线上， 据压力传感器测出的压力值(比 例：0.1MP5mm)画出压力线 l-l 、2-2 、3-3 7-7 。将 1、2 7各 点连成光滑曲线，此曲线就是所测轴承的一个径向截面的油膜径向压力分布曲 线。 为了确定轴承的承载量，用 Pisini(
14、i=1,27)求得向量 11、22、3 377在载荷方向（即 y 轴）的投影值。角度 i与 sini的数值见下表： 30 50 70 90 110 130 150 sini 0.5000 0.7660 0.9397 1.0000 0.9397 0.7660 0.5000 然后将 Pisini这些平行于 y 轴的向量移到直径 08 上。为清楚起见，将直 径 08 平移到图 4 的下部，在直径 08上先画出轴承表面上的油孔位置的 投影点 1、8，然后通过这些点画出上述相应的各点压力在载荷方向 的分量，即 1 、 2 7 等点，将各点平滑连接起来，所形成的曲线即为在 载荷方向的压力分布。 用数格法计
15、算曲线所围的面积，以 0“8“为底边做一个矩形，使其面积与曲 线所包围的面积相等，那么，矩形的高 P平均乘以轴瓦宽度 B 再乘以轴的直径 d 便是该轴承油膜的承载量。但考虑端部泄漏造成的压力损失，故油膜承载量为： qP平均 B d 式中，P平均：径向单位平均压力 B：轴瓦宽度 120mm d：轴的直径 60mm ：湍泄系数，取 0.7。 3. 测量摩擦系数 f 与绘制摩擦特性曲线 1） 启动电机，逐渐使电机升速，在转速达到 250350 转时，旋动螺杆，逐 渐加载到 700N（70kgf） ，稳定转速后减速。 2） 依次记录转速 3502 转/分（350、250、150、80、20、2） ，负载为 70kgf 时的摩擦力,也可适当增加测量点。 3） 卸载，减速，停机。 4） 根据记录的转速和摩擦力的值计算整理 f 与 n p 值，按一定比例绘制摩擦 特性曲线如图 2 所示。 湖南长庆机电科教仪器有限公司 CQHB - 9 液体动压滑动轴承实验报告液体动压滑动轴承实验报告（手工记录数据）（手工记录数据） 专业班级 姓 名 日期 同 组 人 指导老师 成绩 一、实验条件一、实验条件 实验台型号： 轴颈直径 d = mm； 轴承宽度 B = mm
