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1、 液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线（二） HZS型试验台 一. 实验目的 1. 观察滑动轴承液体动压油膜形成过程。 2. 掌握油膜压力、摩擦系数的测量方法。3. 按油压分布曲线求轴承油膜的承载能力。 二. 实验要求 1. 绘制轴承周向油膜压力分布曲线及承载量曲线，求出实际承载量。 2. 绘制摩擦系f 与轴承特性 l 的关系曲线。3. 绘制轴向油膜压力分布曲线 三. 液体动压润滑径向滑动轴承的工作原理 当轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，由于油的粘性作用，当达到足够高的旋转速度时，油就被带入轴和轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效应，即在承载区内的油层中产生压力。当压力与外载荷平衡时，
2、轴与轴瓦之间形成稳定的油膜。这时轴的中心相对轴瓦的中心处于偏心位置，轴与轴瓦之间处于液体摩擦润滑状态。因此这种轴承摩擦小，寿命长，具有一定吸震能力。 液体动压润滑油膜形成过程及油膜压力分布形状如图8-1所示。 滑动轴承的摩擦系数f是重要的设计参数之一，它的大小与润滑油的粘度h (Pas)、轴的转速n (r/min)和轴承压力p (MPa)有关，令 （7）式中：l轴承特性数观察滑动轴承形成液体动压润滑的过程，摩擦系数f随轴承特性数 l 的变化如图8-2所示。图中相应于f值最低点的轴承特性数 lc称为临界特性数，且 lc以右为液体摩擦润滑区，lc以左为非液体摩擦润滑区，轴与轴瓦之间为边界润滑并有局
3、部金属接触。因此f值随 l 减小而急剧增加。不同的轴颈和轴瓦材料、加工情况、轴承相对间隙等，fl曲线不同，lc也随之不同。 四. HZSI型试验台结构和工作原理 1. 传动装置 如图8-7所示，被试验的轴承2和轴1支承于滚动轴承3上，由调速电机6通过V带5带动变速箱4，从而驱动轴1逆时针旋转并可获得不同的转速。654321 1轴 2试验轴承 3滚动轴承 4变速箱 5V带传动 6调速电机 图8-7 传动装置示意图 2. 加载装置 该试验台采用静压加载装置，如图图8-8所示。图中4为静压加载板，它位于被试轴承上部，并固定于箱座上，当输入压力油至加载板的油腔时，载荷即施加在轴承上，轴承载荷为： F
4、= 9.18 (poA+Go) N （8）式中： po 油腔供油压力，po = 3 kg/cm2 ； A 油腔在水平面上投影面积，A = 60 cm2 ；压力油7654321L1测力计 2测力杆 3卡板 4加载板5轴 6轴承 7平衡重块 图8-8 加载及摩擦力矩测量装置 Go 初始载荷（包括压力表、平衡重及轴瓦的自重）Go = 8 kgf 。 3. 摩擦系数测量装置 摩擦系数是通过测量轴承摩擦力矩而得到的。如图8-8 所示：在轴承6上联出一水平测力杆2，当轴5旋转后，作用在轴承6上的摩擦力矩，通过测力杆2上的测力计1，测出杆端的Q力，由平衡得： （9） 则有： （10） 式中：L 测力杆力臂长
5、度 (mm)； d 轴颈直径 (mm)； Q 测力杆端的平衡力； Q = 0.0098Qo N； Qo 重锤式拉力计读数 (gf)。 4. 油膜压力测量装置(如图8-9所示) 在轴瓦上半部承载区、轴瓦宽度的中间剖面上，沿圆周方向均布钻有7个小孔，每个小孔联接一只压力表（即联接17表），当轴承形成动压油膜时，就可以通过压力表测得周向压力分布曲线。在轴瓦轴向有效宽度B的1/4处钻有一个小孔，供联接压力表用（即联接表8），这样根据轴向压力分布的对称原理，可测得轴向压力分布曲线。图8-9是轴瓦小孔分布的位置。 765432117 接压力表 8 B 图8-9 轴瓦小孔分布示意图 五. 轴承性能参数轴颈直
6、径d = 60 mm轴瓦宽度B = 60 mm轴瓦材料为青铜，配合表面粗糙度 Ra6.3 mm 轴颈材料为45钢，配合表面粗糙度Ra3.2 mm 相对间隙 （1-1.5） 润滑油牌号及供油方式 N15机械油循环供油 油的粘度 h = 0.024 Pas 初始载荷 Go = 78 N（8kgf）测力杆力臂长度 L = 150 mm 加载范围 F = 03000 N调速范围 n = 201200 r/min 电动机型号JZT12-4电动机功率 0.8 kW 六. 实验方法及步骤 1. 油膜压力分布的测定 先用卡板3（见图8-8）卡住测力杆2，以免测力计损坏。旋动油泵开关13（见图8-10）启动油泵
7、。调节溢流阀5和减压阀3，使供油压力表2指示值为 0.5 kgf/cm2。将变速箱8的手柄放在低速档（左斜位置），转动调速旋钮11旋至最低速，开启主电机开关14和转速控制开关12，指示红灯亮。转动调速旋钮11，使转速读数100200 r/min之间，再将变速手柄扳到高速档（右斜位置），逐渐升速到600 r/min（800 r/min），调节溢流阀5，使加载油腔压力表指示值为 p0=4 kgf/cm2（轴承载荷F=2432 N），运转几分钟待稳定后，依次自左至右记录七只压力表及轴向压力表的读数。重新调节加载油腔压力p0 =3 kgf/cm2（F=1844 N），待稳定后记录压力表的值于实验报告表
8、图8-1中。2. 摩擦系数 及特性系数 l 的测定特性系数l的获得主要是测定h、p及n各项参数。粘度 h 主要根据轴承平均工作温度tm来决定。轴承压力p可根据轴承载荷确定。转速可从（图8-10）转速表10上测得。 实验时，使加载油腔压力p0 = 4 kgf/cm2 时保持不变，将卡板7（见图8-8）打开，使测力杆3可以自由转动，依次将主轴转速调至600、500、400、300、200、100、50r/min，记录各转速时的测力计读数于表2中。由经验得出轴承的平均工作油温tm 为： tm= 9.32+0.85t1 0C （11）根据轴承平均油温可查得粘度 h = 0.024(PaS)。15115
9、1413121198106432右左57 1试验轴承箱 2供油压力表 3减压阀 4加载油腔压力表 5液流阀 6油箱 7总开关 8变速箱 9V带传动 10转速表 11转速调节旋纽 12转速控制开关 13油泵开关 14主电机开关 15 调速电动机 图8-10 HZSI型试验总体外观图 改变轴承载荷，使加载油腔压力p0 = 2 kgf/cm2，重复上速过程,将所测得之l曲线与第一次试验相比较（两次试验曲线应基本重合）以证明 仅与 l 有关。 测试完毕，应注意先卸载、降速再停机。 七. 数据处理 1. 绘制轴承周向油膜压力分布曲线与承载量曲线。0Pm 0 1 2 3 4 5 6 7 808006542
10、444767231312345671 图8-11周向油膜压力分布曲线0当形成压力油膜后，压力表稳定在某一位置时，表中读数即表示轴承该点之周向油膜压力。由左向右即为1、2、7号压力表，然后依次将各压力表的压力值记录在表1中。根据测出的压力大小按一定的比例绘制周向油膜压分布曲线，如图8-11所示。具体画法是：以轴径d作一个圆，取中线为00水平线，沿着上半圆从左向右画出角度为30、50、70、90、110、130、150 等分，得出油孔点1、2、3、4、5、6、7位置。通过这些点与圆心连成径向线，在它们延长线上，将压力表测出的压力值按比例（比例：0.1MPa =1cm）画出压力向量11、22、77。将1 、 2.7 各点连成光滑曲线，这就是位于轴承中部截面的
