机械设计课程实验

三、滑动轴承实验主要内容一、实验目的二、实验台的构造与工作原理三、实验方法与步骤一、实验目的1、观察径向滑动轴承流体动压润油膜的形成过程和现象。2、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。3、观察载荷和转速改变时油膜压力的变化情况。4、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况。5、了解径向滑动轴承的摩擦系数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实验台的构造如图1所示。1、实验台的传动装置由直流电机1通过V带2驱动轴沿顺时针（面对实验台面板）方向转动，由无级调速器实现轴4的无级调速。本实验台轴的转速范围3-500转/分，轴的转速由数码管直接读出。1、直流电机2、V带传动3、箱体4、轴5、轴瓦6、压力表7、加载装置8、弹簧片9、测力计图1aPa）轴与轴瓦间的油膜压力测量装置轴的材料为45号钢，经表面淬火、磨光，由滚动轴承支承在箱体3上，轴的下半浸泡在润滑油中，本实验台采用的润滑油的牌号为N68（即旧牌号的40号机油），该油在20度时的动力粘度为0.34paS。轴瓦的材料为铸锡铅青铜，在轴瓦的一个径向平面内沿圆周钻有7个小孔，每个小孔联接一个压力表，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，用来观察有限长滑动轴承沿轴向的油膜压力情况。b）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，所绘制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。本实验台采用螺旋加载（见图1），转动螺旋即可改变载荷的大小，所加载之值通过传感器数字显示，直接在实验的操纵板上读出（取中间值）。这种加载方式的主要优点是结构简单、可靠，使用方便，载荷的大小可任意调节。c）摩擦系数测量装置径向滑动轴承的摩擦系数随轴承的特性系数值的改变而改变（-油的动力粘度，n—轴的转速，—压力，，—轴上的载荷，—轴瓦的宽度，—轴的直径，本实验台=125mm，=70mm）如图2所示。ffpnpBdWpWBdLB图2在边界摩擦时，随的增大而变化很小（由于值很小，建议用手慢慢转动轴），进入混合摩擦后，的改变引起的急剧变化，在刚形成液体摩擦时达到最小值，此后，随的增大油膜厚度也随之增大，因而也有所增大。摩擦系数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，其摩擦力矩为，它供轴瓦5翻转，其翻转力矩通过固定在弹簧片上的百分表9测出弹簧片的变形，并经过以下计算就可得到摩擦系数之值。ffffffpnpnnpnF2dF根据力矩平衡条件得：。—测力杆的长度（本实验台=120mm），—作用在A处的反力。设作用在轴上的外载荷，则：而（—测力计的刚度系数N/格，见实验台上的说明）。△—百分表读数（百分表的读数—格数）=0.14N/格WdLQWFf2WdLKf2KQKKWLQFd2QLLd)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，但由于此时的油膜厚度很薄，轴与轴瓦之间部分微观不平度的凸峰高峰处仍在接触，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3三、实验方法与步骤a）准备工作在弹簧片8的端部安装百分表（测力计），使其触头具有一定的压力值。b）绘制径向油膜压力分布曲线与承载曲线i.启动电机，将轴的转速调整到一定值（可取200转/分左右），注意观察从轴开始转动运转至200转/分时灯泡亮度的变化情况，待灯泡完全熄灭，此时以处于完全液体润滑状态；ii.用加载装置加载（约400N）；iii.待各压力表的压力值稳定后，由左至右依次记录各压力表的压力值；iv.卸载、关机；v.根据测出的各压力表的压力值按一定比例绘制出油压分布曲线与承载曲线，如图3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、、、、、、等分别得出油孔点1、2、3、4、5、6、7的位置。通过这些点与圆心的连线，在各连线的延长线上，将压力表测出的值，画出压力线、、……。将、、……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。30507090110130150'11'22'33'77'1'2'7为了确定轴承的承载量，用（=1，2……7）求得向量、……在载荷方向（即y轴的投影值）角度与，的数值见下表1：l30507090110130150lsin0.50000.76600.93971.0000.93970.76600.5000llPsinl'11'22'77llsin然后将这些平行于y轴的向量移到直径0—8上。为了清楚起见，将直径0—8平移到图3的下部，在直径0—8″上先画出轴承表面上油孔位置的投影点、……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、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。llPsin''1''2'''1'''2……'''7