机械设计课程实验课件.ppt

1、机械设计课程实验机械设计课程实验三、滑动轴承实验三、滑动轴承实验 主要内容主要内容 一、实验目的一、实验目的 二、实验台的构造二、实验台的构造 与工作原理与工作原理 三、实验方法与步骤三、实验方法与步骤一、实验目的一、实验目的 1 1、观察径向滑动轴承流体动压润油膜的形成过、观察径向滑动轴承流体动压润油膜的形成过程和现象。程和现象。2 2、测定和绘制径向滑动轴承径向油膜压力曲线，、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。求轴承的承载能力。3 3、观察载荷和转速改变时油膜压力的变化情况。、观察载荷和转速改变时油膜压力的变化情况。4 4、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况。、

2、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况。5 5、了解径向滑动轴承的摩擦系数的测量方法和、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。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 实验台的构造如图实验台的构造如图1 1所示。所示。1 1、实验台的传动装置、实验台的传动装置 由直流电机由直流电机1 1通过通过V V带带2 2驱动轴沿顺时针（面驱动轴沿顺时针（面对实验台面板）方向转动，由无级调速器实现轴对实验台面板）方向转动，由无级调速器实现轴4 4的无级调速。本实验台轴的转速范围的无级调速。本实验台轴的转速范围3-5003-500转转/分，轴的转速

3、由数码管直接读出。分，轴的转速由数码管直接读出。1、直流电机、直流电机 2、V带传动带传动 3、箱体、箱体 4、轴、轴 5、轴瓦、轴瓦6、压力表、压力表 7、加载装置、加载装置 8、弹簧片、弹簧片 9、测力计、测力计图图1 a a）轴与轴瓦间的油膜压力测量装置轴的材料为）轴与轴瓦间的油膜压力测量装置轴的材料为4545号钢，号钢，经表面淬火、磨光，由滚动轴承支承在箱体经表面淬火、磨光，由滚动轴承支承在箱体3 3上，轴的下上，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半浸泡在润滑油中，本实验台采用的润滑油的牌号为N68N68（即旧牌号的（即旧牌号的4040号机油），该油在号机油），该油

4、在2020度时的动力粘度为度时的动力粘度为0.34 paS0.34 paS。轴瓦的材料为铸锡铅青铜，在轴瓦的一个径向平面内沿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圆周钻有7 7个小孔，每个小孔联接一个压力表，用来测量该径个小孔，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。有限长滑动轴承沿轴向的油膜压力情况。b b）加载装置）加载装置 油膜的径向

5、压力分布曲线是在一定的载荷和一定的转速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（见图的改变方法如前所述。本实验台采用螺旋加载（见图1 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）。这种加载显示，直接在实验的操纵板上读出（取中间值）。

6、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。可任意调节。c c）摩擦系数）摩擦系数 测量装置测量装置 径向滑动轴承的摩擦系数径向滑动轴承的摩擦系数 随轴承的特性系数随轴承的特性系数 值的改变而改变值的改变而改变 （-油的动力粘度，油的动力粘度，nn轴的转速，轴的转速，压压力，力，轴上的载荷，轴上的载荷，轴瓦的宽轴瓦的宽度，度，轴的直径，本实验台轴的直径，本实验台 =125mm=125mm，=70mm=70mm）如图）如图2 2所示。所示。ffpnpBdWp WBdLB图2 在边界摩擦时，在边界摩擦时，随随 的增大而

7、变化很小（由于的增大而变化很小（由于 值很小，建议用手慢慢转动轴），进入混合摩擦后，值很小，建议用手慢慢转动轴），进入混合摩擦后，的改变引起的改变引起 的急剧变化，在刚形成液体摩擦时的急剧变化，在刚形成液体摩擦时 达到最达到最小值，此后，随小值，此后，随 的增大油膜厚度也随之增大，因而的增大油膜厚度也随之增大，因而 也有所增大。也有所增大。摩擦系数摩擦系数 之值可通过测量轴承的摩擦力矩而得到。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轴转动时，轴对轴瓦产生周向摩擦力 ，其摩擦力矩，其摩擦力矩为为 ，它供轴瓦，它供轴瓦5 5翻转，其翻转力矩通过固定在弹簧翻转，其翻转力矩

8、通过固定在弹簧片上的百分表片上的百分表9 9测出弹簧片的变形测出弹簧片的变形 ，并经过以下计算就可，并经过以下计算就可得到摩擦系数得到摩擦系数 之值。之值。ffffffpnpnnpnF2dF 根据力矩平衡条件得：根据力矩平衡条件得：。测力杆测力杆的长度（本实验台的长度（本实验台 =120mm=120mm），），作用在作用在A A处的反处的反力。力。设作用在轴上的外载荷设作用在轴上的外载荷 ，则：，则：而而 （测力计的刚度系数测力计的刚度系数N/N/格，见实验格，见实验台上的说明）。台上的说明）。百分表读数（百分表的读数百分表读数（百分表的读数格数）格数）=0.14N/=0.14N/格格WdLQ

9、WFf2WdLKf2 KQKKWLQFd2QLLd)d)摩擦状态指示装置摩擦状态指示装置 指示装置的原理如图指示装置的原理如图3 3所示。当轴不转动时，可看到所示。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

10、厚度完全遮盖两表面之间微观不平度的凸峰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。高度，油膜完全将轴与轴瓦隔开，灯泡就不亮了。图3三、实验方法与步骤三、实验方法与步骤 a a）准备工作）准备工作 在弹簧片在弹簧片8 8的端部安装百分表（测力计），使其触头的端部安装百分表（测力计），使其触头具有一定的压力值。具有一定的压力值。b b）绘制径向油膜压力分布曲线与承载曲线）绘制径向油膜压力分布曲线与承载曲线 i.i.启动电机，将轴的转速调整到一定值（可取启动电机，将轴的转速调整到一定值（可取200200转转/分左右），注意观察从轴开始转动运转至分左右

11、），注意观察从轴开始转动运转至200200转转/分时分时灯泡亮度的变化情况，待灯泡完全熄灭，此时以处于完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；全液体润滑状态；ii.ii.用加载装置加载（约用加载装置加载（约400N400N）；）；iii.iii.待各压力表的压力值稳定后，由左至右依次记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；录各压力表的压力值；iv.iv.卸载、关机；卸载、关机；v.v.根据测出的各压力表的压力值按一定比例绘制出油压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，如图分布曲线与承载曲线，如图3 3所示。此图的具体画

12、法是：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沿着圆周表面从左到右画出角度分别为为 、等分别得等分别得出油孔点出油孔点1、2、3、4、5、6、7的位置。通过这些点与圆的位置。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，心的连线，在各连线的延长线上，将压力表测出的值，画出压力线画出压力线 、。将将 、各点连成光滑曲线，此曲线就是所各点连成光滑曲线，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。测轴承的一个径向截面的油膜径向压力分布曲线。30507090110130150 11 22 33 77 1 2 7 为了确定轴承的承载量，用为了确定轴承的承载量，

13、用 （=1，27）求得向量求得向量 、在载荷方向（即在载荷方向（即y轴轴的投影值）角度的投影值）角度 与与 ，的数值见下表，的数值见下表1 1：l30507090110130150lsin0.50000.76600.93971.0000.93970.76600.5000llPsinl 11 22 77llsin 然后将然后将 这些平行于这些平行于y y轴的向量移到直径轴的向量移到直径08上。为了清楚起见，将直径上。为了清楚起见，将直径0808平移到图平移到图3的下部，在的下部，在直径直径08上先画出轴承表面上油孔位置的投影上先画出轴承表面上油孔位置的投影点点 、88，然后通过这些点画出上述相应，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。方向的压力分布。llPsin 1 2 1 2 7