1、 液體動壓潤滑徑向軸承油膜壓力和特性曲線（一） HZ型試驗臺 一. 實驗目的 1. 觀察滑動軸承液體動壓油膜形成過程與現象。 2. 掌握油膜壓力、摩擦系數的測量方法。1. 1.       按油壓分布曲線求軸承油膜的承載能力。  二. 實驗要求 1. 繪制軸承周向油膜壓力分布曲線及承載量曲線，求出實際承載量。2. 繪制摩擦系f 與軸承特性 l 的關系曲線。  三. 液體動壓潤滑徑向滑動軸承的工作原理 當軸頸旋轉將潤滑油帶入軸承摩擦表面時，由于油的粘性作用，當達到足夠高的旋轉速度時，油就被帶入軸和軸瓦配合面間的楔形間

2、隙內而形成流體動壓效應，即在承載區內的油層中產生壓力。當壓力與外載荷平衡時，軸與軸瓦之間形成穩定的油膜。這時軸的中心相對軸瓦的中心處于偏心位置，軸與軸瓦之間處于完全液體摩擦潤滑狀態。因此這種軸承摩擦小，壽命長，具有一定吸震能力。液體動壓潤滑油膜形成過程及油膜壓力分布形狀如圖8-1所示。(b) 啟動時FF(a) 靜止時（n=0）hminFe (c) 形成動壓油膜圖 8-1 液體動壓潤滑油膜形成過程及油膜壓力分布 滑動軸承的摩擦系數f是重要的設計參數之一，它的大小與潤滑油的粘度h (Pa×s)、軸的轉速n (r/min)和軸承壓力p (MPa)有關，令 （1）式中：l 軸承特性

3、數觀察滑動軸承形成液體動壓潤滑的過程，摩擦系數f隨軸承特性數 l 的變化如圖8-2所示。圖中相應于f值最低點的軸承特性數 lc稱為臨界特性數，且 lc以右為液體摩擦潤滑區，lc以左為非液體摩擦潤滑區，軸與軸瓦之間為邊界潤滑并有局部金屬接觸。因此f值隨 l 減小而急劇增加。不同的軸頸和軸瓦材料，加工情況、軸承相對間隙等，fl曲線不同，lc也隨之不同。0 lc lf 非液體摩擦潤滑區液體摩擦潤滑區圖 8-2 fl 特性曲線        圖 8-3 HZI型試驗臺1 1壓力表 2軸瓦 3平衡錘 4軸12砝碼5、6、7、8、9、10、11、13、14

4、、15桿件 16百分表  四. HZI型試驗臺結構和工作原理 HZI型結構如圖8-3所示： 1. 軸與軸瓦 軸4通過滾動軸承安裝在支座上。軸瓦2壓在軸上。在軸瓦中間截面處，沿半圓周均布有7個小孔，分別與壓力表相聯，軸瓦小孔分布如圖84所示。 2. 加載系統 由砝碼12，通過由構件7、8、9、10、11組成的杠桿系統，及由構件5、6、14、15組成的平行四邊形機構，將載荷加在軸承上。則軸承載荷為 F = iG+Go N （2）式中： G 砝碼力（N）； i 加載系統杠桿比； Go 杠桿系統及軸瓦自重作用的初始載荷（N）。接壓力表圖 8-4 油孔分布圖  3. 傳動系統 由直流

5、電動機，通過V帶傳動，驅動軸逆時針轉動。直流電動機用硅整流電源實現無級調速。4. 供油方法 軸轉動時，將潤滑油均勻地帶到軸與軸瓦之間的楔形間隙中，形成動壓油膜。5. 測摩擦力裝置 軸轉動時對軸瓦產生周向摩擦力矩f×F×d/2使構件15翻轉。由固定在構件15上的百分表16測出彈簧片在百分表處的變形量。作用在桿13上的支點反力Q與彈簧片的變形量成正比。可根據變形測出的反力Q，進而可推算出摩擦系數f。 6. 摩擦狀態指示裝置圖 8-5觀察油膜形成過程電路圖圖8-5為摩擦狀態指示電路。將軸與軸瓦串聯在指示燈電路中，當軸與軸瓦之間被潤滑油完全分開，即處于液體摩擦狀態時，指示燈滅，當軸

6、與軸瓦之間為非液體摩擦狀態時，指示燈亮或閃動。  五. 軸承性能參數 軸頸直徑d =70 mm 軸瓦寬度B =75 mm 軸瓦材料為青銅，配合表面粗糙度Ra 6.3 mm 軸徑材料為45鋼，配合表面粗糙度Ra 3.2 mm 潤滑油牌號為30號機械油 油的粘度 h = 0.027 Pa×s 初始載荷（軸瓦、壓力計等自重） Go = 500 N 測力計剛度系數 K = 0.03 測力桿力臂長度L = 400 mm 加載系統杠桿比i = 75 加載范圍G =（1080）N調速范圍n = 01500 r/min  六. 實驗步驟和操作方法 1. 準備工作 （1） 檢查試驗

7、臺，使各個機件處于完好狀態； （2）接通電源，將調速旋紐置“0”。按啟動紐（綠色），綠燈亮。旋轉調速旋紐，則可啟動電機； （3）在箱體內注入足夠量的經過過濾的30號機械油； （4）去掉加載砝碼12，試驗機方能啟動和停止； （5）在彈簧端部安裝百分表16，使其觸頭與底座接觸并有一定預壓力； （6）禁止用手按砝碼盤，以保護加載刀口。 2. 實驗內容 （1）觀察動壓油膜的形成過程與現象； 動壓油膜形成過程的現象，通過摩擦狀態指示燈來觀察，如圖8-5所示。接通電源，當軸靜止時，軸與軸瓦是接觸的，指示燈亮。當軸緩慢轉動時，軸把油帶入軸與軸瓦之間，形成極薄的邊界油膜，由于油為絕緣體，使金屬接觸面積減小，因

8、而指示燈亮度變暗或閃動。 當軸轉速提高時，軸與軸瓦之間形成壓力油膜，將軸與軸瓦分開，指示燈熄滅。此時處于液體摩擦狀態，形成動壓油膜。 （2） 測摩擦系數f； a. 百分表置“0”。 b. 將試驗機調到最高轉速。依次記錄不加砝碼和加一至八個砝碼時百分表的讀數，再記下依次減去砝碼時百分表的讀數。 c. 加二至三個砝碼，依次記錄轉速為100、200、300、400、500、600 r/min的百分表的讀數。再依次降速，記錄百分表的讀數。 （3） 測油膜壓力分布。將試驗機調到最高轉速，加六至八塊砝碼在形成液體摩擦狀態時，記錄各壓力表的讀數于表1中。  七. 繪制滑動軸承的特性曲線和壓力分布曲

9、線 1. 摩擦特性曲線滑動軸承的摩擦系數是潤滑油粘度 h、軸的轉速n、軸承壓力p的函數，l 值稱為滑動軸承的特性系數。其最小值是液體摩擦和非液體摩擦的臨界點。其特性系數l由式(8)求出，軸承壓力p由下式表示： MPa （3） 計算出不同壓力及轉速下的摩擦系數，在坐標紙上以 l 為橫坐標，f為縱坐標繪制fl曲線，如圖8-2所示。f由下式計算： （4）  Q = K´Qo （5）式中：Q0 為百分表讀數，格（1格=0.01 mm）。 2. 繪制軸承周向油膜壓力分布曲線與承載量曲線。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圖8-6 周向油膜壓力分布與承載量曲線00 當形成壓力油膜后，壓力表穩定在某一位置時，表中讀數即表示軸承該點之周向油膜壓力。由左向右即為1、2、7號壓力表，然后依次將各壓力表的壓力值記錄在表1中。根據測出的壓力大小按一定的比例繪制周向油膜壓分布曲線，如圖8-6所示。具體畫法是：以軸徑d作一個圓，取中線為00水平線，沿著上半圓從左向右畫出角度分別為：22 °30´、45°、67° 30´、90&#

11、176;、112° 30´、135°、157° 30´等分，得出油孔點1、2、3、4、5、6、7位置。通過這些點與圓心連成徑向線，在它們延長線上，將壓力表測出的壓力值按比例（比例：0.1 MPa =1cm）畫出壓力向量11'、22'、77'。將1' 、2'、.7'各點連成光滑曲線，這就是位于軸承中部截面的周向油膜壓力分布曲線。 為了確定軸承承載量，可以用圖解法確定軸承中間剖面上的平均單位壓力Pm值。作圖如下：將圖8-6上部圓周上各點0、1、2、7、8投影到0¢0¢水平直線上（見圖8-6下部）得到0、1、2、7、8點，在相應點的垂線上標出對應壓力值在垂直方向的分量，從而在垂線上得到0、1²、2²、3²7²、8,將各點連成光滑曲線即為承載量曲線。用數方格方法求出此曲線所圍的面積，與在縱向上取Pm 值使其與08所圍的矩形