液体动压滑动轴承实验指导书

一、液体动压滑动轴承实验台-实验目的
该实验台用于机械设计中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、测量其径向油膜压力分布、测定其摩擦特征曲线。使用该实验系统可以方便地完成以下实验：
1、液体动压轴承油膜压力径向分布的测试分析
2、液体动压轴承油膜压力径向分布的仿真分析
3、液体动压轴承摩擦特征曲线的测定
4、液体动压轴承实验的其他重要参数测定：如轴承平均压力值、轴承PV值、偏心率、最小油膜厚度等
二、实验系统
1、实验系统组成
轴承实验台的系统框图如图1所示，它由以下设备组成：

⑴ 轴承实验台——轴承实验台的机械结构
⑵ 压力传感器——共7个，用于测量轴瓦上油膜压力分布值
⑶ 力传感器——共1个，测量外加载荷值
⑷ 转速传感器——测量主轴转速
⑸ 力矩传感器——共1个，测量摩擦力矩
⑹ 单片机
⑺ PC机
⑻ 打印机
2、实验系统结构
该实验机构中滑动轴承部分的结构简图如图2

1、电机
2、皮带
3、摩擦力传感器
4、压力传感器：测量轴承表面油膜压力，共7个F1~ F7，
5、轴瓦
6、加载传感器：测量外加载荷值
7、主轴
9、油槽
10、底座
11、面板
12、调速旋钮：控制电机转速
试验台启动后，由电机1通过皮带带动主轴7在油槽9中转动，在油膜粘力作用下通过摩擦力传感器3测出主轴旋转时受到的摩擦力矩；当润滑油充满整个轴瓦内壁后轴瓦上的7个压力传感器可分别测出分布在其上的油膜压力值；待稳定工作后由温度传感器t1测出入油口的油温，t2测出出油口的油温。
3、实验系统主要技术参数
(1) 实验轴瓦：内径d＝70mm 长度L＝125mm
(2) 加载范围：0～1800 N
(3) 摩擦力传感器量程：50 N
(4) 压力传感器量程：0～1.0 MPa
(5) 加载传感器量程：0～2000 N
(6) 直流电机功率：355 W
(7) 主轴调速范围：2～500 rpm
三、实验原理及测试内容
1、实验原理

滑动轴承形成动压润滑油膜的过程如图3（a）所示。当轴静止时，轴承孔与轴颈直接接触，如图3（a）所示。径向间隙△使轴颈与轴承的配合面之间形成楔形间隙，其间充满润滑油。由于润滑油具有粘性而附着于零件表面的特性，因而当轴颈回转时，依靠附着在轴颈上的油层带动润滑油挤入楔形间隙。因为通过楔形间隙的润滑油质量不变（流体连续运动原理），而楔形中的间隙截面逐渐变小，润滑油分子间相互挤压，从而油层中必然产生流体动压力，它力图挤开配合面，达到支承外载荷的目的。当各种参数协调时，液体动压力能保证轴的中心与轴瓦中心有一偏心距e。最小油膜厚度nmin存在于轴颈与轴承孔的中心连线上。液体动压力的分布如图3（c）所示。

四、实验操作步骤

〈一〉系统联接及启动
1、连接RS232通讯线
在实验台及计算机电源关闭状态下，将标准RS232通讯线分别接入计算机及ZCS-II型液体动压轴承实验台RS232串行接口。
2、启动机械教学综合实验系统
确认RS232串行通讯线正确联接，开启电脑，点击“轴承实验台II”图标进入液体动压轴承实验台系统“油膜压力分布实验”主界面如图7。
〈二〉油膜压力测试实验
滑动轴承实验系统“油膜压力分布实验”主界面如图7：
1、系统复位
放松加载螺杆，确认载荷为空载，将电机调速电位器旋钮逆时针旋到底即零转速。顺时针旋动轴瓦前上端的螺钉，将轴瓦顶起将油膜放净，然后放松该螺钉，使轴瓦和轴充分接触。
点击“复位”键，计算机采集7路油膜压力传感器初始值，并将此值作为“零点”储存。
2、油膜压力测试
点击“自动采集键”系统进入自动采集状态，计算机实时采集7路压力传感器、实验台主轴转速传感器及工作载荷传感器输出电压信号，进行“采样-处理-显示”。慢慢转动电机调速电位器旋钮启动电机，使主轴转速达到实验预定值（一般n≤300vpm）。
旋动加载螺杆，观察主界面中轴承载荷显示值，当达到预定值（一般为1800N）后即可停止调整。
观察7路油膜压力显示值，待压力值基本稳定后点击“提取数据键”，自动采集结束。主界面上即保存了相关实验数据。
3、自动绘制滑动轴承油膜压力分布曲线
点击“实测曲线”键计算机自动绘制滑动轴承实测油膜压力分布曲线。点击
“理论曲线”键计算机显示理论计算油膜压力分布曲线。
4、手工绘制滑动轴承油膜压力分布曲线
根据测出的油压大小按一定比例手动绘制油压分布曲线，如图8所示。具体画法是沿着圆周表面从左向右画出角度分别为：24°，46°，68°，90°，112°，134°，156°等分,得出压力传感器1,2,3,4,5,6,7的位置,通过这些点与圆心连线,在它们的延长线上,将压力传感器测出的压力值,按0.1MPa:5mm的比例画出压力向量1-1′，2-2′，…7-7′。实验台压力传感器显示数值的单位是大气压（1大气压=1kgf/mm2），换算成国际单位值的压力值（1kgf/mm2=0.1MPa）。经1′，2′…7′各点连成平滑曲线，这就是位于轴承宽度中部的油膜压力在圆周方向的分布曲线。

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