液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线_word文档免费

1、 液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线（一） HZ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与现象。 2. 掌握油膜压力、摩擦系数的测量方法。1. 1.       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。  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时，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

2、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，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，轴与轴瓦之间处于完全液体摩擦润滑状态。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。(b) 启动时FF(a) 静止时（n=0）hminFe (c) 形成动压油膜图 8-1 液体动压润滑油膜形成过程及油膜压力分布 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 (Pa×s)、轴的转速n (r/min)和轴承压力p (MPa)有关，令 （1）式中：l 轴承特性

3、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。0 lc lf 非液体摩擦润滑区液体摩擦润滑区图 8-2 fl 特性曲线        图 8-3 HZI型试验台1 1压力表 2轴瓦 3平衡锤 4轴12砝码5、6、7、8、9、10、11、13、14

4、、15杆件 16百分表  四. HZI型试验台结构和工作原理 HZI型结构如图8-3所示： 1. 轴与轴瓦 轴4通过滚动轴承安装在支座上。轴瓦2压在轴上。在轴瓦中间截面处，沿半圆周均布有7个小孔，分别与压力表相联，轴瓦小孔分布如图84所示。 2. 加载系统 由砝码12，通过由构件7、8、9、10、11组成的杠杆系统，及由构件5、6、14、15组成的平行四边形机构，将载荷加在轴承上。则轴承载荷为 F = iG+Go N （2）式中： G 砝码力（N）； i 加载系统杠杆比； Go 杠杆系统及轴瓦自重作用的初始载荷（N）。接压力表图 8-4 油孔分布图  3. 传动系统 由直流

5、电动机，通过V带传动，驱动轴逆时针转动。直流电动机用硅整流电源实现无级调速。4. 供油方法 轴转动时，将润滑油均匀地带到轴与轴瓦之间的楔形间隙中，形成动压油膜。5. 测摩擦力装置 轴转动时对轴瓦产生周向摩擦力矩f×F×d/2使构件15翻转。由固定在构件15上的百分表16测出弹簧片在百分表处的变形量。作用在杆13上的支点反力Q与弹簧片的变形量成正比。可根据变形测出的反力Q，进而可推算出摩擦系数f。 6. 摩擦状态指示装置图 8-5观察油膜形成过程电路图图8-5为摩擦状态指示电路。将轴与轴瓦串联在指示灯电路中，当轴与轴瓦之间被润滑油完全分开，即处于液体摩擦状态时，指示灯灭，当轴

6、与轴瓦之间为非液体摩擦状态时，指示灯亮或闪动。  五. 轴承性能参数 轴颈直径d =70 mm 轴瓦宽度B =75 mm 轴瓦材料为青铜，配合表面粗糙度Ra 6.3 mm 轴径材料为45钢，配合表面粗糙度Ra 3.2 mm 润滑油牌号为30号机械油 油的粘度 h = 0.027 Pa×s 初始载荷（轴瓦、压力计等自重） Go = 500 N 测力计刚度系数 K = 0.03 测力杆力臂长度L = 400 mm 加载系统杠杆比i = 75 加载范围G =（1080）N调速范围n = 01500 r/min  六. 实验步骤和操作方法 1. 准备工作 （1） 检查试验

7、台，使各个机件处于完好状态； （2）接通电源，将调速旋纽置“0”。按启动纽（绿色），绿灯亮。旋转调速旋纽，则可启动电机； （3）在箱体内注入足够量的经过过滤的30号机械油； （4）去掉加载砝码12，试验机方能启动和停止； （5）在弹簧端部安装百分表16，使其触头与底座接触并有一定预压力； （6）禁止用手按砝码盘，以保护加载刀口。 2. 实验内容 （1）观察动压油膜的形成过程与现象； 动压油膜形成过程的现象，通过摩擦状态指示灯来观察，如图8-5所示。接通电源，当轴静止时，轴与轴瓦是接触的，指示灯亮。当轴缓慢转动时，轴把油带入轴与轴瓦之间，形成极薄的边界油膜，由于油为绝缘体，使金属接触面积减小，因

8、而指示灯亮度变暗或闪动。 当轴转速提高时，轴与轴瓦之间形成压力油膜，将轴与轴瓦分开，指示灯熄灭。此时处于液体摩擦状态，形成动压油膜。 （2） 测摩擦系数f； a. 百分表置“0”。 b. 将试验机调到最高转速。依次记录不加砝码和加一至八个砝码时百分表的读数，再记下依次减去砝码时百分表的读数。 c. 加二至三个砝码，依次记录转速为100、200、300、400、500、600 r/min的百分表的读数。再依次降速，记录百分表的读数。 （3） 测油膜压力分布。将试验机调到最高转速，加六至八块砝码在形成液体摩擦状态时，记录各压力表的读数于表1中。  七. 绘制滑动轴承的特性曲线和压力分布曲

9、线 1. 摩擦特性曲线滑动轴承的摩擦系数是润滑油粘度 h、轴的转速n、轴承压力p的函数，l 值称为滑动轴承的特性系数。其最小值是液体摩擦和非液体摩擦的临界点。其特性系数l由式(8)求出，轴承压力p由下式表示： MPa （3） 计算出不同压力及转速下的摩擦系数，在坐标纸上以 l 为横坐标，f为纵坐标绘制fl曲线，如图8-2所示。f由下式计算： （4）  Q = K´Qo （5）式中：Q0 为百分表读数，格（1格=0.01 mm）。 2. 绘制轴承周向油膜压力分布曲线与承载量曲线。0 1 2 3 4 5 6 7 85'4'1'2'7'2&

10、quot;08123'34566'5"1''3"4"6"7"00Pm7图8-6 周向油膜压力分布与承载量曲线00 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8-6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分别为：22 °30´、45°、67° 30´、90&#

11、176;、112° 30´、135°、157° 30´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：0.1 MPa =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周向油膜压力分布曲线。 为了确定轴承承载量，可以用图解法确定轴承中间剖面上的平均单位压力Pm值。作图如下：将图8-6上部圆周上各点0、1、2、7、8投影到0¢0¢水平直线上（见图8-6下部）得到0、1、2、7、8点，在相应点的垂线上标出对应压力值在垂直方向的分量，从而在垂线上得到0、1²、2²、3²7²、8,将各点连成光滑曲线即为承载量曲线。用数方格方法求出此曲线所围的面积，与在纵向上取Pm 值使其与08所围的矩形