實(shí)驗(yàn)一?? 液體動(dòng)壓潤滑機(jī)理分析實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>1、?了解動(dòng)壓油膜承載現(xiàn)象及其形成的必要條件,加深對形成流體動(dòng)壓條件的理解;
2、?測量軸承周向及軸向的油膜壓力、繪制其油膜壓力分布曲線;
3、?測量滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)、繪制軸承 特性曲線;
4、?掌握動(dòng)壓滑動(dòng)軸承試驗(yàn)機(jī)的工作原理及其參數(shù)測試方法。
二、實(shí)驗(yàn)儀器
HS----B液體動(dòng)壓軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)
三、實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)原理
?
實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)(見圖1)
圖1 滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)外形圖
1.操縱面板 2.電機(jī) 3.三角帶 4.軸向油壓傳感器接頭 5.外加載荷感器 6.螺旋加載桿 7.摩擦力傳感器測力裝置 8.徑向油壓傳感器(7只) 9.傳感器支撐板 10.主軸 11.主軸瓦 12.主軸箱
1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的傳動(dòng)裝置
?該實(shí)驗(yàn)臺(tái)由直流電動(dòng)機(jī)通過三角帶驅(qū)動(dòng)主軸9沿順時(shí)針(面對實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板)方向轉(zhuǎn)動(dòng),由無級調(diào)速器實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)主軸的轉(zhuǎn)速范圍為3-500rpm,主軸的轉(zhuǎn)速由數(shù)碼管直接讀出。
2、軸與軸瓦間的油膜壓力測量裝置
軸的材料為45號鋼,經(jīng)表面淬火、磨光,由流動(dòng)軸承支承在箱體10上,軸的上半部浸泡在潤滑油中,本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的潤滑油的牌號為N68(即舊牌號的40號機(jī)械油),該油在20℃時(shí)的動(dòng)力粘度為0.34Pa?S。主軸瓦8的材料為鑄錫鉛青銅。牌號為ZCuSn5Pb5Zn5(即舊牌號ZQSn5-5-5)。在軸瓦的一個(gè)徑向平面內(nèi)沿圓周鉆有7個(gè)小孔,每個(gè)小孔沿圓周相隔20°,每個(gè)小孔聯(lián)接一個(gè)壓力表7,用來測量該徑向平面內(nèi)相應(yīng)點(diǎn)的油膜壓力,由此可繪制出徑向油膜壓力分布曲線。沿軸瓦的一個(gè)軸向剖面裝有兩個(gè)壓力表(即4號和8號壓力表)。用來觀察有限長滑動(dòng)軸承沿軸的油膜壓力情況。
3、加載裝置
??? 油膜的徑向壓力分布曲線是在一定的載荷和一定的轉(zhuǎn)速下繪制的。當(dāng)載荷改變或軸的轉(zhuǎn)速改變時(shí)所測出的壓力值是不同的,所繪出的壓力分布曲線的形狀也是不同的。轉(zhuǎn)速的改變方法如前所述。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用螺旋如載,轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋即可改變載荷的大小,所加載荷之值通過傳感器數(shù)字顯示,直接在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操縱板上讀出(取中間值)。
4、磨擦系數(shù)f測量裝置
徑向滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)f
隨軸承的特性系數(shù) 值
的改變而改變( —油的動(dòng)力
粘度, —軸的轉(zhuǎn)速, —壓
力, ,W—軸上的載
荷,W=軸瓦自重+外加載荷。??????????????? 圖二
本機(jī)軸瓦自重為40N,B——軸瓦的寬度,d——軸的直徑。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)B=125mm,d=70mm)如圖1-4所示。???? 圖2? f—λ線圖
??? 在邊界摩擦?xí)r,f隨 的增大而變化很小,進(jìn)入混合摩擦后, 的改變引起f的急劇變化,在剛形成液體摩擦?xí)rf達(dá)到最小值,此后,隨 的增大油膜厚度亦隨之增大,因而f亦有所增大。
???? 摩擦系數(shù)f之值可通過測量軸承的摩擦力矩而得到。軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),軸對軸瓦產(chǎn)生周向摩擦力F,其摩擦力矩為Fd/2,它使軸瓦8翻轉(zhuǎn),其翻轉(zhuǎn)力矩通過固定在彈簧片5上的百分表6測出彈簧片的變形量并經(jīng)過以下計(jì)算就可得到磨擦系數(shù)f之值。
根據(jù)力矩平衡條件得: 。
L——測力桿的長度(本實(shí)驗(yàn)臺(tái)L=120mm),
Q——作用在A處的反力。
??? 設(shè)作用在軸上的外載荷為W,則:
?
??? 而 (K——測力計(jì)的剛度系數(shù)(N/格),見該實(shí)驗(yàn)臺(tái)出廠時(shí)檢測表上的說明)
?
??????? ——百分表讀數(shù)(百分表的讀數(shù)一格數(shù),每格為0.01mm)
??? 5、磨擦狀態(tài)指標(biāo)裝置
指示裝置的原理如圖三所示。當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng),可看到燈泡很亮;當(dāng)軸在很低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),軸將潤滑油帶入軸和軸瓦之間收斂性間隙內(nèi),但由于此時(shí)的油膜很薄,軸與軸瓦之間部分微觀不平度的凸峰處仍在接觸,故燈忽亮忽暗;當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí),軸和軸瓦之間形成的壓力油膜厚度完全遮蓋兩表面之間微觀不平度的凸峰高度,油膜完成將軸與軸瓦隔開,燈泡就不亮了。
?
?
?
?
??????????????????????? 圖三
四、軟件界面操作說明:
1)封面(圖四)
圖4
在封面上非文字區(qū)單擊左鍵,即可進(jìn)入滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)教學(xué)界面。
2)滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)教學(xué)界面(圖5)???????? 圖5
[實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)]:??????? 單擊此鍵,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。
[進(jìn)入油膜壓力分析]:單擊此鍵,進(jìn)入油膜壓力及摩擦特性分析。
[進(jìn)入摩擦特性分析]:單擊此鍵,進(jìn)入連續(xù)摩擦特性分析。
[實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置]:??? 單擊此鍵,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置。
[退出]:??????????? 單擊此鍵,結(jié)束程序的運(yùn)行,返回WINDOWS界面。
3)滑動(dòng)軸承油膜壓力仿真與測試分析界面(圖6)
圖6
[穩(wěn)定測試]:??? 單擊此鍵,單擊此鍵,穩(wěn)定測試。
[歷史文檔再現(xiàn)]:單擊此鍵,進(jìn)行歷史文檔再現(xiàn)。
[打印]:??????? 單擊此鍵,打印油膜壓力的實(shí)測與仿真曲線。
[手動(dòng)測試]:??? 單擊此鍵,進(jìn)入油膜壓力手動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)界面。
[返回主界面]:? 單擊此鍵,返回主界面。
4)滑動(dòng)軸承摩擦特征仿真與測試分析界面
?
圖7
[穩(wěn)定測試]:單擊此鍵,開始穩(wěn)定測試。
[歷史文檔]:單擊此鍵,進(jìn)入歷史文檔再現(xiàn)。
[手動(dòng)測試]:單擊此鍵,輸入各參數(shù)值,即可進(jìn)行摩擦特性的手動(dòng)測試
[打印]:單擊此鍵,打印摩擦特性連續(xù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)測與仿真曲線。
[返回]:單擊此鍵,返回滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)教學(xué)界面。
五、實(shí)驗(yàn)步驟:
1.?在封面上非文字區(qū)單擊左鍵,即可進(jìn)入滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)教學(xué)界面。
2.?在滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)教學(xué)界面上單擊[實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)]鍵,單擊[進(jìn)入油膜壓力分析]鍵,進(jìn)入油膜壓力分析。
3.?啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電動(dòng)機(jī)。在做滑動(dòng)軸承油膜壓力仿真與測試實(shí)驗(yàn)時(shí),均勻旋動(dòng)調(diào)速按鈕,待轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后,加載到70KG左右后,測定滑動(dòng)軸承各點(diǎn)的壓力值。在做滑動(dòng)軸承摩擦特征仿真與測試實(shí)驗(yàn)時(shí),均勻旋動(dòng)調(diào)速按鈕,使轉(zhuǎn)速在375-2轉(zhuǎn)/分鐘變化,載荷不變,測定滑動(dòng)軸承所受的摩擦力矩。
4.?在滑動(dòng)軸承油膜壓力仿真與測試分析界面上,單擊[穩(wěn)定測試]鍵,穩(wěn)定采集滑動(dòng)軸承各測試數(shù)據(jù)。測試完后,將給出實(shí)測仿真八個(gè)壓力傳感器位置點(diǎn)的壓力值。實(shí)測仿真曲線自動(dòng)繪出,同時(shí)彈出[另存為]對話框,提示保存。單擊[打印]鍵,彈出打印對話框,選擇后將滑動(dòng)軸承油膜壓力仿真曲線圖和實(shí)測曲線圖打印出來。
5.?在滑動(dòng)軸承摩擦特征仿真與測試分析界面上,單擊[穩(wěn)定測試]鍵,穩(wěn)定采集滑動(dòng)軸承各測試數(shù)據(jù)。測試完后,繪制滑動(dòng)軸承摩擦特征實(shí)測仿真曲線圖,單擊[打印]鍵,彈出打印對話框,選擇后,將滑動(dòng)軸承摩擦特性仿破例曲線圖和實(shí)測曲線呼打印出來。
6.?如果實(shí)驗(yàn)結(jié)束,單擊“退出”,返回Windows界面。
六、實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng):
1.開機(jī)前的準(zhǔn)備: 關(guān)掉實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作面板上的調(diào)速按鈕,使電機(jī)停轉(zhuǎn)。
2.使用的機(jī)油必須通過過濾才能使用,使用過程中嚴(yán)禁灰塵及金屬屑混入油內(nèi)。
3.由于主軸和軸瓦加工精度高,配合間隙小,潤滑油進(jìn)入軸和軸瓦間隙后,不易流失,在做摩擦系數(shù)測定時(shí),油壓表的壓力不易回零。需人為把軸瓦抬起,使油流出。
4.所加負(fù)載不允許超過150kg,以免損壞負(fù)載傳感器元件。
5.為防止主軸瓦在無油膜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)燒壞,在面板上裝有無油膜報(bào)警指示燈,正常工作時(shí)指示燈熄滅,嚴(yán)禁在指示燈亮?xí)r主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
6、做摩擦特征曲線實(shí)驗(yàn),應(yīng)從較高轉(zhuǎn)速(300轉(zhuǎn)/分)降速往下做加載載荷在70~120㎏,選擇一定值,并在整個(gè)過程中,保持這一定值至結(jié)束實(shí)驗(yàn)。當(dāng)載荷超過80kg和轉(zhuǎn)速小于10轉(zhuǎn)/分時(shí)建議不要繼續(xù)往下做實(shí)驗(yàn),否則會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命。
七、? 實(shí)驗(yàn)報(bào)告及思考題
1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1)本實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br>2)本實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)測試原理;
3)已知條件和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄;
4)繪制滑動(dòng)軸承摩擦特性曲線;
5)繪制油膜壓力分布曲線;
6)結(jié)果分析與探索。
2.思考題
1) 從實(shí)驗(yàn)中如何觀察滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜的形成
2) 為什么摩擦系數(shù)會(huì)隨轉(zhuǎn)速的改變而改變?
3) 為什么油膜壓力分布曲線會(huì)隨轉(zhuǎn)速的改變而改變?
4) 實(shí)驗(yàn)中哪些因素引起摩擦系數(shù)的測定誤差?
更詳細(xì)請查看:機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
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