液體動壓滑動軸承實驗指導(dǎo)書

一、液體動壓滑動軸承實驗臺-實驗?zāi)康?/strong>
該實驗臺用于機(jī)械設(shè)計中液體動壓滑動軸承實驗。主要利用它來觀察滑動軸承的結(jié)構(gòu)、測量其徑向油膜壓力分布、測定其摩擦特征曲線。使用該實驗系統(tǒng)可以方便地完成以下實驗：
1、液體動壓軸承油膜壓力徑向分布的測試分析
2、液體動壓軸承油膜壓力徑向分布的仿真分析
3、液體動壓軸承摩擦特征曲線的測定
4、液體動壓軸承實驗的其他重要參數(shù)測定：如軸承平均壓力值、軸承PV值、偏心率、最小油膜厚度等
二、實驗系統(tǒng)
1、實驗系統(tǒng)組成
軸承實驗臺的系統(tǒng)框圖如圖1所示，它由以下設(shè)備組成：

⑴ 軸承實驗臺——軸承實驗臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)
⑵ 壓力傳感器——共7個，用于測量軸瓦上油膜壓力分布值
⑶ 力傳感器——共1個，測量外加載荷值
⑷ 轉(zhuǎn)速傳感器——測量主軸轉(zhuǎn)速
⑸ 力矩傳感器——共1個，測量摩擦力矩
⑹ 單片機(jī)
⑺ PC機(jī)
⑻ 打印機(jī)
2、實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該實驗機(jī)構(gòu)中滑動軸承部分的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2

1、電機(jī)
2、皮帶
3、摩擦力傳感器
4、壓力傳感器：測量軸承表面油膜壓力，共7個F1~ F7，
5、軸瓦
6、加載傳感器：測量外加載荷值
7、主軸
9、油槽
10、底座
11、面板
12、調(diào)速旋鈕：控制電機(jī)轉(zhuǎn)速
試驗臺啟動后，由電機(jī)1通過皮帶帶動主軸7在油槽9中轉(zhuǎn)動，在油膜粘力作用下通過摩擦力傳感器3測出主軸旋轉(zhuǎn)時受到的摩擦力矩；當(dāng)潤滑油充滿整個軸瓦內(nèi)壁后軸瓦上的7個壓力傳感器可分別測出分布在其上的油膜壓力值；待穩(wěn)定工作后由溫度傳感器t1測出入油口的油溫，t2測出出油口的油溫。
3、實驗系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)
(1) 實驗軸瓦：內(nèi)徑d＝70mm 長度L＝125mm
(2) 加載范圍：0～1800 N
(3) 摩擦力傳感器量程：50 N
(4) 壓力傳感器量程：0～1.0 MPa
(5) 加載傳感器量程：0～2000 N
(6) 直流電機(jī)功率：355 W
(7) 主軸調(diào)速范圍：2～500 rpm
三、實驗原理及測試內(nèi)容
1、實驗原理
滑動軸承形成動壓潤滑油膜的過程如圖3（a）所示。當(dāng)軸靜止時，軸承孔與軸頸直接接觸，如圖3（a）所示。徑向間隙△使軸頸與軸承的配合面之間形成楔形間隙，其間充滿潤滑油。由于潤滑油具有粘性而附著于零件表面的特性，因而當(dāng)軸頸回轉(zhuǎn)時，依靠附著在軸頸上的油層帶動潤滑油擠入楔形間隙。因為通過楔形間隙的潤滑油質(zhì)量不變（流體連續(xù)運動原理），而楔形中的間隙截面逐漸變小，潤滑油分子間相互擠壓，從而油層中必然產(chǎn)生流體動壓力，它力圖擠開配合面，達(dá)到支承外載荷的目的。當(dāng)各種參數(shù)協(xié)調(diào)時，液體動壓力能保證軸的中心與軸瓦中心有一偏心距e。最小油膜厚度nmin存在于軸頸與軸承孔的中心連線上。液體動壓力的分布如圖3（c）所示。

四、實驗操作步驟

〈一〉系統(tǒng)聯(lián)接及啟動
1、連接RS232通訊線
在實驗臺及計算機(jī)電源關(guān)閉狀態(tài)下，將標(biāo)準(zhǔn)RS232通訊線分別接入計算機(jī)及ZCS-II型液體動壓軸承實驗臺RS232串行接口。
2、啟動機(jī)械教學(xué)綜合實驗系統(tǒng)
確認(rèn)RS232串行通訊線正確聯(lián)接，開啟電腦，點擊“軸承實驗臺II”圖標(biāo)進(jìn)入液體動壓軸承實驗臺系統(tǒng)“油膜壓力分布實驗”主界面如圖7。
〈二〉油膜壓力測試實驗
滑動軸承實驗系統(tǒng)“油膜壓力分布實驗”主界面如圖7：
1、系統(tǒng)復(fù)位
放松加載螺桿，確認(rèn)載荷為空載，將電機(jī)調(diào)速電位器旋鈕逆時針旋到底即零轉(zhuǎn)速。順時針旋動軸瓦前上端的螺釘，將軸瓦頂起將油膜放凈，然后放松該螺釘，使軸瓦和軸充分接觸。
點擊“復(fù)位”鍵，計算機(jī)采集7路油膜壓力傳感器初始值，并將此值作為“零點”儲存。
2、油膜壓力測試
點擊“自動采集鍵”系統(tǒng)進(jìn)入自動采集狀態(tài)，計算機(jī)實時采集7路壓力傳感器、實驗臺主軸轉(zhuǎn)速傳感器及工作載荷傳感器輸出電壓信號，進(jìn)行“采樣-處理-顯示”。慢慢轉(zhuǎn)動電機(jī)調(diào)速電位器旋鈕啟動電機(jī)，使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到實驗預(yù)定值（一般n≤300vpm）。
旋動加載螺桿，觀察主界面中軸承載荷顯示值，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值（一般為1800N）后即可停止調(diào)整。
觀察7路油膜壓力顯示值，待壓力值基本穩(wěn)定后點擊“提取數(shù)據(jù)鍵”，自動采集結(jié)束。主界面上即保存了相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。
3、自動繪制滑動軸承油膜壓力分布曲線
點擊“實測曲線”鍵計算機(jī)自動繪制滑動軸承實測油膜壓力分布曲線。點擊
“理論曲線”鍵計算機(jī)顯示理論計算油膜壓力分布曲線。
4、手工繪制滑動軸承油膜壓力分布曲線
根據(jù)測出的油壓大小按一定比例手動繪制油壓分布曲線，如圖8所示。具體畫法是沿著圓周表面從左向右畫出角度分別為：24°，46°，68°，90°，112°，134°，156°等分,得出壓力傳感器1,2,3,4,5,6,7的位置,通過這些點與圓心連線,在它們的延長線上,將壓力傳感器測出的壓力值,按0.1MPa:5mm的比例畫出壓力向量1-1′，2-2′，…7-7′。實驗臺壓力傳感器顯示數(shù)值的單位是大氣壓（1大氣壓=1kgf/mm2），換算成國際單位值的壓力值（1kgf/mm2=0.1MPa）。經(jīng)1′，2′…7′各點連成平滑曲線，這就是位于軸承寬度中部的油膜壓力在圓周方向的分布曲線。

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