实验三滑动轴承实验
实验17滑动轴承实验之二
滑动轴承的工作原理是通过轴颈将润滑油带入轴承摩擦表面，由于油的粘性（粘度）作用，当达到足够高的旋转速度时，油就被带入轴与轴瓦配合面间的楔形间隙内形成流体动压
效应，即在承载区内的油层中产生压力。当压力能平衡外载荷时，轴与轴瓦之间形成了稳定
的油膜。这时轴的中心对轴瓦中心处于偏心位置，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，轴承寿命长，具有一定吸振能力。本实验就是让学生直观地了解滑动轴承的动压油膜形成过程与现象，通过绘制出滑动轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线，深刻理解滑动轴承的工作原理。
一、实验目的
1.观察滑动轴承的液体摩擦现象。
2.了解摩擦系数与压力及滑动速度之间的关系。
3.按油压分布曲线求轴承油膜的承载能力。
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8
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图17-1 试验机结构简图
二、设备和工具
试验机结构简图如图17-1所示，它包括以下几部分：
1.轴与轴瓦
轴8材料为45钢，轴颈径表面淬火，磨光，通过滚动轴承安装在支座上。轴瓦7材料为锡青铜。在轴瓦的中间截面处，沿半圆周均布七个小孔，分别与压力表相连。
2.加载系统
由砝码16,通过由杆件11，12，13，14，15组成的杠杆系统及由杠件3，9，10组成的平行四边形机构，将载荷加到轴瓦上。
3.传动系统
由直流电动机，通过三角带传动，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，由浸入油池中的轴，将润滑油均匀的带如轴与瓦之间的楔形间隙中，形成压力油膜。
5.测摩擦力装置
轴转动时，对轴瓦产生轴向摩擦力F，其摩擦力矩F.d/2使构件3翻转。由固定在构件3上的百分表2测出弹簧片在百分表处的变形量。作用在支点1处反力Q与弹簧片的变形成正比。可根据变形测出反力Q,进而可推算出摩擦力F。
6?摩擦状态指示装置
图17-2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；及处于液体摩擦状态时，指示灯熄灭，当轴与瓦之间力非液体摩擦状态时指示
灯亮或闪动。
三、实验机参数
1.轴的直径d=70mm
2.轴瓦长度丨70mm
3.支点1到轴瓦中心的距离L=400mm
4.支点1处作用力Q=百分数读数乘K（N）K=0.03
5.加载系统作用在轴瓦上的初始载荷P1 500N
6.加载系统杠杆比i 75。
三、实验原理
（一）各量的测量方法
1.载荷P
如果砝码重为P2，则作用在轴瓦上的载荷P P1 P2
2.摩擦系数f
由力矩平衡得：F.d/2=L.Q/d，则：F=2LQ/d f — 2LQ dP
P '
3.油膜中间截面处压力分布由压力表读出。
4.转速n
用转速表或转速数字显示仪在轴端测量。
（二）使用方法及注意事项
1.启动：接通电源，将调速旋钮置“ 0”按启动旋钮（绿色），绿灯亮，旋转调速旋钮,
则可启动电机。
2. 百分表对“ 0”使弹簧片4与支杆1脱开，转动百分表刻度盘，使“ 0”对准指针。
3. 为保持轴与轴瓦的精度，试验机应在卸栽下启动或停止。
禁止用力按砝码码盘，以保护加载刃口。 （三）数据处理
1. 摩擦系数
滑动轴承的摩擦系数f 是润滑油粘度
，轴的转速n ,轴承比压p 的函数， n p 的称
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分区点。 —粘度（pas ）
n —转速（r. min ）
n P 为横坐标，f 为纵坐标绘制f — n P 曲线。
2?求油膜的承载能力 a.绘制油压分布曲线
根据测得的油膜压力，以一定的比例在座标纸上绘制油膜压力分布曲线。 半圆周分为8等分，定出七块压力表的孔位 点引射线。沿径向画
出向量 例自选）。用曲线板将 油膜压力分布曲线。
b.求油膜承载能力 根据油压分布曲线， 7各点在水平轴上投影定为 1 , 2 ??… 7。
图17-4上用与图17-3相同的比例尺，画出直径线0—8,在其上绘出1 , 2 ??…
7各
点，其位置与图17-3完全相同。在直径线 0—8的垂直方向上，画出压力向量， 2
2 ,
m
2 ）计算出不同比压及转速下的摩擦系数 f ,在座标纸上以
（见图3）将
1, 2,…… ,7由圆心O 过1, 2…… 7诸
1 1 ,
2 2…… 7 7 ,其大小等于相应各点的压力值 （比
2 ,……
7诸点连成圆滑曲线。该曲线就是轴承中间截面处
4
图17-3 油膜压力分布曲线
在坐标纸上绘制油膜承载能力曲线
（如图17-4）。将图3的1,2,
p —比压p
3 3 ??… 7 7。将1 , 2 ??… 7连成圆滑曲线。
用数格法计算出曲线所围的面积。以
0—8直径线为底边作一矩形，使其面积与曲线所
围面积相等。其高 Pm 即为轴瓦中间截面处的 Y 向平均比压。
将Pm 乘以轴承长度和轴的直径，即可得到不考虑端泻的有限宽轴承的油膜承载能力。 但是，由于端泻的影响， 在轴承两端处比压为零。 如果轴与轴瓦轴向间隙相等。则其比压沿
轴向呈抛物线分布，（如图17-5所示）。
可以证明，抛物线下面积与矩形面积之比
数，则：油膜承载能力 P KPmdL
四、实验步骤
1.观察滑动轴承的液体摩擦现象
启动电机，加二至三块砝码。逐渐升速。 针变化情况。
2. 测量摩擦系数 a .百分表调“ 0”
b ?将试验机升到最高转速。依次记录不加砝码及加一至八块砝码时百分表读数，
在记下
依次减去砝码时的百分表读数。
c.加二或三块砝码。依次记录转速为
100, 200, 300, 400, 500, 600转/分时的百分表
读书。再依次降速，记录百分表读数。
3. 测油膜压力分布
2
K -， K 为轴承沿轴向压力分布不均匀系
3
再逐渐减速。观察摩擦状态指示灯及百分表指
图17-5理想油膜承载能力曲线
将试验机调到最高转速。加6至8块砝码在形成完全液体摩擦状态时，记录各压力表指示的数值。
4.卸载、减速、停机、试验结束。实验记录表
五、思考题
1、那些因素影响液体动压轴承的承载能力及油膜的形成？形成动压油膜的必要条件是什么？
2、当轴转速增加或载荷增大时，油膜压力分布曲线的变化如何？
3、n/q f 曲线说明什么？试解释当n/q 增加时，为什么在非液体摩擦区会随之下降，而
在液体摩擦区f 会随之增大？
六、实验报告要求
1、叙述滑动轴承产生液体摩擦的现象。
2、计算出不同压力及转速下的摩擦系数f，在坐标纸上以n/p为横坐标，f为纵坐标，
绘制f —n/ p 曲线。
3、计算油膜承载能力曲线。
4、实验结果分析