液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线

《液体动压润滑轴承》实验指导书一、实验目的1、观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象。

2、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。

3、观察载荷和转速改变时油膜压力的变化的情况。

4、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况，绘制轴向油膜压力曲线。

5、了解径向滑动轴承的摩檫系数f的测量方法,绘制摩擦特性曲线。

二、实验台结构与技术参数1、实验台的主要结构如图所示1、三角带2、直流电机3、主轴箱4、主轴5、主轴瓦6、油压表（8只）、7、螺旋加载器8、测力弹簧片9、测力计（百分表）2、结构特点实验台主轴4、由两个高精度的单列向心球轴承支承。

直流电机2通过三角带1传动给主轴4，主轴顺时针旋转，主轴上装有精密加工制造的主轴瓦5，由无机调速器来实现主轴的无机变速，轴的转速由装在面板上的左数码管显示。

主轴瓦外圆上方被加载装置压住，通过螺旋加载器的加载杆即可实现对轴瓦加载，加载大小由载荷传感器传出，由装在面板上的右数码管显示。

主轴瓦上装有测力杆，通过百分表9可测出测力弹簧片变形Δ值。

主轴瓦前端装有7只油压表，测量在轴瓦全长1/2处（即中间位置）的径向压力，在轴瓦全长1/4处（距后端）装有1只油压表（即第8只），测量该处的径向压力，第8只油压表与前端装有的第4只油压表都安装在主轴瓦的同一条母线上。

3、主要技术参数实验主轴瓦内直径（即主轴直径）d=70mm、有效长度（宽度）B=125mm、材料 ZQSn6-6-3加载范围0～1000 N 调速范围n=3～500 rpm百分表精度 0.01mm 量程0～10mm 油压表精度 2.5级量程0～0.6MPa 测力杆上测力点与轴承中心距离L=120mm测力弹簧片特性系数k=0.098N/格（百分表每格）2、控制面板（如图）1、转速显示2、压力显示3、油膜指示4、电源开关5、压力调零6、转速调节7、测量键8、存储键9查看键10复位键在单片机的程序控制下，可完成“复位”“测量”“查看”“存储”4种测试功能，通电后，该电路自动开始工作，个位右下方的小数点亮，即表示电路正在检测并计算转速。

液体动压滑动轴承实验报告一、 实验目的1、测量轴承的径向和轴向油膜压力分布曲线。

2、观察径向滑动轴承液体动压润滑油膜的形成过程和现象。

3、观察载荷和转速改变时的油膜压力的变化情况。

4、观察径向滑动轴承油膜的轴向压力分布情况。

5、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。

6、了解径向滑动轴承的摩擦系数f 的测量方法和摩擦特性曲线λ的绘制方法。

二、 实验设备及工具 滑动轴承实验台 三、 实验原理1、油膜压力的测量轴承实验台结构如图1所示，它主要包括：调速电动机、传动系统、液压系统和 实验轴承箱等部分组成。

在轴承承载区的中央平面上，沿径向钻有8个直径为1mm 的小孔。

各孔间隔为22.50，每个小孔分别联接一个压力表。

在承载区内的径向压力可通过相应的压力表直接读出。

将轴径直径（d=60mm ）按比例绘在纸上，将1~8个压力表读数按比例相应标出。

（建议压力以1cm 代表5kgf/cm 2）将压力向量连成一条光滑曲线，即得到轴承中央剖面油膜压力分布曲线）。

同理，读出第4和第8个压力表示数，由于轴向两端端泄影响，两端压力为零。

光滑连结0‘，8’，4‘，8’和0‘各点，即得到轴向油膜压力分布曲线。

2、摩擦系数的测量图1 轴承实验台结构图1、操纵面板2、电机3、三角带4、轴向油压传感器接头5、外加载荷传感器6、螺旋加载杆7、摩擦力传感器测力装置8、径向油压传感器（8只）9、传感器支撑板 10、主轴 11、主轴瓦 12、主轴箱径向滑动轴承的摩擦系数f 随轴承的特性系数λ（λ=ηn/p ）值的改变而改变。

在边界摩擦时，f 随λ值的增大而变化很小，进入混合摩擦后，λ值的改变引起f 急剧变化，在刚形成液体摩擦时f 达到最小值，此后，随λ值的增大油膜厚度亦随之增大，因而f 亦有所增大。

摩擦系数f 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F ，其摩擦力矩为Fd2，它能使空套在轴上的轴瓦随轴转动，由于在轴瓦的外表面上固定一个测力杆，测力杆一端与轴瓦连接，另一端与弹簧片接触。

液体动压轴承实验一、实验目的了解轴承油膜承载现象及其参数对轴承性能的影响，掌握油压及摩擦系数测试方法，加深对液体动压润滑原理的认识。

二、实验要求1、测定并绘出轴承油膜压力周向分布曲线及轴向分布曲线，并求出轴承的承载量。

2、计算实测端泄对轴承压力分布的影响系数k 值。

看其是否符合油膜压力沿抛物线分布规律。

3、测定轴承单位压力、滑动速度、润滑油粘度与摩擦系数之间的关系，绘制出轴承摩擦特性曲线。

三、试验台简介液体动压轴承试验台可用来进行油膜压力分布及轴承摩擦特性曲线的测定。

加载方法采用静压油垫。

调速方式采用 JZT 型调速电机，并配以变速箱，可实现 20～580r/min 无级变速，主轴转速可根据控制器表盘转速读数直接得出。

1、试验台主要技术参数（1）试验轴承参数轴颈直径d = 60mm。

轴颈有效长度l = 120mm直径间隙 0.07表面粗糙度1.6 ∇轴承材料ZQSn6-6-3（铸锡青铜）轴承自重G=80N（包括压力表及平衡锤等）（2）加载范围 3000N（3）加载油腔水平投影面积 188.5cm2（4）测力杆上测力点与轴承中心偏移距离 17mm（5）转速范围20～5800r/min（6）主电机功率0.375KW2、试验台总体布置图1 为试验台总体布置，图中 1 为试验轴承箱，由联轴器与变速箱 7 相联，6为液压箱，装于底座 9 内部，12 为调速电机，8 为调速电机控制器，5 为加载油腔压力表，2 为轴承供油压力表。

油泵电机开关为 10，主电机开关为 11，总开关位于试验台正面。

图 1 试验台总体布置图1-实验轴承箱 2-轴承供油压力表 3-减压阀 4-溢流阀 5-加载油腔压力表 6-液压箱7-变速箱8-调速电机控制器9-底座10-油泵电机开关11-主电机开关12-调速电机13-三角带传动装置3、试验轴承箱图 2 为试验轴承箱，图中 2 为主轴，由两只 P5 级滚动轴承支承。

6 为试验轴承，空套在主轴上，轴承内径d = 60mm，有效长度l= 120mm，在中间横断面，即有效长度 1/2 处的断面上沿周向开有七个测压孔，在 120º范围内均匀分布，距中间断面 1/4 处，即距周向测压孔15mm 处在铅直方向还开有另一个测压孔（即轴向测压孔），图中 1 表示七只压力表分别与七个周向测压孔相联，8 为一只与轴向测压孔相联的压力表，3 为加载盖板，固定在箱体上，加载油腔在水平面上的投影面积为188.5cm2．轴承外圆左侧装有测杆4、环5装在测杆端部，其与轴承中心距离为 78 mm。

验证性实验指导书实验名称：滑动轴承的摩擦特性曲线和油膜压力分布实验简介：液体动压润滑径向滑动轴承的工作原理是通过轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，因轴颈与轴承具有径向间隙，从而在轴与轴瓦的配合面之间产生楔形间隙，当轴回转时，会带动附在轴上的油层，由于油中分子之间存在附着力（粘度），这一油层也会带来邻近的油层，于是当轴达到足够的回转速度时油就被挤入楔形间隙里。

通过本实验对滑动轴承的摩擦特性及油膜压力分布情况进行验证，进一步巩固所学知识，同时拓宽学生的知识面。

适用课程：机械设计实验目的：A绘出周向和轴向油膜压力分布曲线，以验证其理论分布规律；B绘出轴承摩擦特性曲线，了解在液体润滑状态下摩擦系数与转速、压力之间的关系；C学习测量方法和掌握实验技能。

面向专业：机械类实验项目性质：验证性（课内必做）计划学时： 2学时实验分组：3人/组《机械设计》课程实验实验三滑动轴承的摩擦特性曲线和油膜压力分布液体动压润滑径向滑动轴承的工作原理是通过轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，因轴颈与轴承具有径向间隙，从而在轴与轴瓦的配合面之间产生楔形间隙，当轴回转时，会带动附在轴上的油层，由于油中分子之间存在附着力（粘度），这一油层也会带来邻近的油层，于是当轴达到足够的回转速度时油就被挤入楔形间隙里。

由于通过间隙各径向截面的油量不变（流体连续条件），而间隙的界面逐渐减小，因此在油层中必然产生液体动压力，它总是力图楔开配合面，当油层中压力的大小能够平衡外载荷时，轴就好像浮动一样，这时在轴与轴瓦之间形成了稳定的油层，轴的中心相对轴瓦中心有一个偏距。

液体动压滑动油膜的形成过程及油膜压力分布形状如图3-1所示。

摩擦系数f是设计动压滑动轴承的重要参数之一，它的大小与润滑油粘度η（Pa•S）、轴的转速n(r/min)和轴承压力P(MPa)有关，通常令：λ=η•n/P称λ为轴承特性数。

观察滑动轴承形成液体动压润滑的过程，摩擦系数f随轴承特性数λ的变化如图3-2所示。

CQH-A液体动压滑动轴承实验台使用说明书本实验台用于液体动压滑动轴承实验，主要用它来观察滑动轴承的结构，测量其径向油膜压力分布和轴向油膜压力分布，测定其摩擦特征曲线和承载量。

该实验台结构简单、重量轻、体积小、外形美观大方，测量直观准确，运行稳定可靠。

一、实验台结构简介1. 该实验台主要结构见图1所示：图1 滑动轴承试验台结构图1. 操纵面板2. 电机3. V带4. 轴油压表接头5. 螺旋加载杆6. 百分表测力计装置7. 径向油压表(7只)8. 传感器支承板9. 主轴10. 主轴瓦11. 主轴箱2. 结构特点该实验台主轴9由两个高精度的单列向心球轴承支承。

直流电机2通过V带3驱动主轴9，主轴顺时针旋转，主轴上装有精密加工制造的主轴瓦10，由装在底座里的无级调速器实现主轴的无级变速，轴的转速由装在面板1上的左数码管直接读出。

主轴瓦外圆处被加载装置（未画）压住，旋转加载杆5即可对轴瓦加载，加载大小由负载传感器传出，由面板上右数码管显示。

主轴瓦上装有测力杆，通过测力计装置可由百分表6读出摩擦力值。

主轴瓦前端装有7只测径向压力的油压表7，油的进口在轴瓦长度的1/2处。

在轴瓦全长的1/4处装有一个轴向油压表的接头，需要时可用内六角扳手将堵油塞旋出，再装上备用的轴向油压表。

3. 实验中如需拆下主轴瓦观察，需按下列步骤进行：a. 旋出外加载传感器插头。

b. 用内六角扳手将传感器支承板8上的两个内六角螺钉卸下，拿出传感器支承板即可将主轴瓦卸下。

二、主要技术参数实验轴瓦：内直径d=60mm有效长度B=125mm表面粗糙度∇7）材料ZCuSn5Pb5Zn5（即旧牌号ZQSn6－6－3）加载范围0~1000N（0~100kg⋅f）百分表精度0.01 量程0—10mm油压表精度 2.5% 量程0～0.6Mpa测力杆上测力点与轴承中心距离L=120mm测力计标定值k=0.098N/格电机功率：355W调速范围：2～400rpm实验台总量：52kg三、电气工作原理5 4 3图二1—主轴转速数码管：主轴转速传感器采集的实时数据。

液体动压润滑径向轴承油膜压力和特性曲线HZS —I 型试验台一. 实验目的1. 观察滑动轴承液体动压油膜形成过程。

2. 掌握油膜压力、摩擦系数的测量方法。

3. 按油压分布曲线求轴承油膜的承载能力。

二. 实验要求1. 绘制轴承周向油膜压力分布曲线及承载量曲线，求出实际承载量。

2. 绘制摩擦系f 与轴承特性 Z 的关系曲线。

3. 绘制轴向油膜压力分布曲线三. 液体动压润滑径向滑动轴承的工作原理 当轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，由于油的粘性作用，当达到足够高的旋转速度时，油就被带入轴和轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效应，即在承载区内的油层中产生压力。

当压力与外载荷平衡时，轴与轴瓦之间形成稳定的油膜。

这时轴的中心相对轴 瓦的中心处于偏心位置， 轴与轴瓦之间处于液体摩擦润滑状态。

因此这种轴承摩擦小， 寿命长，具有一定吸震能力。

液体动压润滑油膜形成过程及油膜压力分布形状如图 滑动轴承的摩擦系数 转速n (r/min)和轴承压力式中：)—轴承特性数观察滑动轴承形成液体动压润滑的过程，摩擦系数 f 随轴承特性数 几的变化如图8-2所示。

图中相应于f 值最低点的轴承特性数Z c 称为临界特性数，且>€以左为非液体摩擦润滑区，轴与轴瓦之间为边界润滑并有局部金属接触。

小而急剧增加。

不同的轴颈和轴瓦材料、加工情况、轴承相对间隙等， 也随之不同。

四. HZS-1型试验台结构和工作原理1.传动装置如图8-7所示，被试验的轴承2和轴1支承于滚动轴承3上，由调速电机6通过V 带5 带动变速箱4，从而驱动轴1逆时针旋转并可获得不同的转速。

8-1所示。

f 是重要的设计参数之一，它的大小与润滑油的粘度 n (Pas)、轴的P (Mfa)有关，令P(7)祐以右为液体摩擦润滑区，因此f 值随几减 f —A曲线不同，Z c1 2 3 41 —测力计2—测力杆3—卡板4—加载板 5 —轴6—轴承7 —平衡重块图8-8加载及摩擦力矩测量装 置Go —初始载荷（包括压力表、平衡重及轴瓦的自重） Go = 8 kgf 。

实验四 液体动压滑动轴承实验指导书一、实验目的1、了解实验台的构造和工作原理，通过实验进一步了解动压润滑的形成，加深对动压原理的认识。

2、学习动压轴承油膜压力分布的测定方法，绘制油膜压力径向和轴向分布图，验证理论分布曲线。

3、掌握动压轴承摩擦特征曲线的测定方法，绘制f —n 曲线，加深对润滑状态与各参数间关系的理解。

二、实验原理及装置1．概述此项实验是径向加载的液体动压滑动轴承实验。

其目的是测量轴承与转轴间隙中的油膜在圆周方向的压力分布值(见图1)，并验证径向油膜压力最大值批P MAX 不在外载荷F R 的垂线位置，而是在最小油膜厚度附近，即0=∂∂XP 处。

该实验还可以测试下列几项内容。

(1)测量轴承与转轴间隙中的油膜在轴线方向的压力分布值，并验证轴向压力分布曲线呈抛物线分布，即轴向油膜最大压力值在轴承宽度的中间位置(见图2)。

图1 周向油膜压力分布曲线 图2轴向油膜压力分布曲线(2)测量径向液体动压滑动轴承在不同转速、不同载荷、不同粘度润滑油情况下的摩擦系数f 值，根据取得的一系列f 值，可以做出滑动轴承的摩擦特性曲线，进而分析液体动压的形成过程，并找出非液体摩擦到液体摩擦的临界点，以便确定一定载荷、一定粘度润滑油情况下形成液体动压的最低转速，或一定转速、一定粘度润滑油情况下保证液体动压状态的最大载荷(见图3)。

图3 轴承摩擦特性曲线2．实验装置及原理本实验使用湖南长庆科教仪器有限公司生产的HS-B型液体动压轴承实验台如图4所示，它由传动装置、加载装置、摩擦系数测量装置、油膜压力测量装置和被试验轴承等组成。

图4 滑动轴承试验台1．操纵面板2．电机3．三角带4．轴向油压传感器接头5．外加载荷传感器6．螺旋加载杆7．摩擦力传感器测力装置8．径向油压传感器（7只）9．传感器支撑板10．主轴11．主轴瓦12．主轴箱1）传动装置由直流电机2通过三角带3带动主轴顺时针旋转，由无级调速器实现无级调速。

本实验台主轴的转速范围为3～375rpm，主轴的转速由装在面板1上的数码管直接读出。

液体动压径向滑动轴承实验一、实验内容与目的：1．观察径向滑动轴承的摩擦现象，加深对概念的理解；2．测绘径向滑动轴承的摩擦特性曲线，掌握测绘方法；3．测绘径向滑动轴承油膜压力曲线，求油膜承载能力。

了解复杂问题的简化处理方法。

二、实验设备的结构与工作原理：本实验有二类（二种型号）设备，它们的结构示意图如图1和图2所示：它们包括以下几个部分：类型项目HS-A型试验台HZ型试验台轴与轴瓦轴材料为45号钢，轴径经表面淬火、磨光，表面粗糙度达到Ra=1.6用滚动轴承支承在机架上，轴瓦材料为ZCuSn5Pb5Zn5（旧国标为锡青铜6-6-3），轴瓦内孔精镗后与轴研配以保证与轴配合精度。

在轴瓦的中间径向截面处，沿半圆周布置七个与轴和轴瓦间油膜相通的小孔，这些小孔又分别与压力表相连。

七个小孔位置为沿半圆周的圆周角分别为300、500、700······1500。

七个小孔位置为沿半圆周的圆周角分别为22.50、450、67.50······157.50。

瓦外面与测力弹簧相接。

轴的转速调节装置轴的转动是由直流电动机通过“V”型带来带动的。

由无级调速器实现轴的无级调速。

本实验台轴沿顺时针（面对实验台面板）方向转动。

轴的转速范围为0～500转/分。

轴的转速由调速旋钮控制，实现无级调速。

转速值由数码管直接读出。

本实验台轴沿逆时针（面对实验台面板）方向转动。

轴的转速范围为0～500转/分。

轴的转速由调速旋钮控制，实现无级调速。

转速值由数码管直接读出。

轴与轴瓦间油膜压力测量轴与轴瓦间油膜压力是通过安装在轴瓦上的压力表测量的。

当轴在一定转速下承受一定载荷时，可以从分布在轴瓦上的七块压力表上读出此时油膜的压力值（压力分布情况前面已介绍）加载系统采用螺旋加载方式。

转动螺旋即可改变载荷的大小。

所加载荷之值通过传感器和数字电路由数码器显示。

机械设计基础（Ⅲ）实验报告 班级姓名液体动压滑动轴承油膜压力分布和摩擦特性曲线 学号一、 概述液体动压滑动轴承的工作原理是通过轴颈的旋转将润滑油带入摩擦表面，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挤入轴与轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效应，在承载区内的油层中产生压力，当压力的大小能平衡外载荷时，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，轴与轴瓦间的摩擦是处于完全液体摩擦润滑状态，其油膜形成过程及油膜压力分布如图6-1所示。

图6-1 建立液体动压润滑的过程及油膜压力分布图滑动轴承的摩擦系数f 是重要的设计参数之一，它的大小与润滑油的粘度η(Pa.s)、轴的转速n(r/min)和轴承压强p(Mpa)有关，令pnηλ=式中，λ——轴承摩擦特性系数。

图6-2 轴承摩擦特性曲线观察滑动轴承形成液体摩擦润滑过程中摩擦系数变化的情况，f-λ关系曲线如图6-2所示，曲线上有摩擦系数最低点，相应于这点的轴承摩擦特性系数λkp称为临界特性数。

在λkp以右，轴承建立液体摩擦润滑，在λkp以左，轴承为非液体摩擦润滑，滑动表面之间有金属接触，因此摩擦系数f 随λ减小而急剧增大，不同的轴颈和轴承材料、加工情况、轴承相对间隙等，λkp也随之不同。

本实验的目的是：了解轴承油膜承载现象及其参数对轴承性能的影响；掌握油膜压力、摩擦系数的测试及数据处理方法。

二、 实验要求1、在轴承载荷F=188kgf 时，测定轴承周向油膜压力和轴向油膜压力，用坐标纸绘制出周向和轴向油膜压力分布曲线，并求出轴承的实际承载量。

在轴承载荷F=128kgf 时，测定轴承周向油膜压力和轴向油膜压力，用计算机进行数据处理，得出周向和轴向油膜压力分布曲线及轴承的承载量。

2、测定轴承压力、轴转速、润滑油粘度与摩擦系数之间的关系，用计算机进行数据处理，得出轴承f-λ曲线。

三、 实验设备及原理本实验使用 HZS-1型液体动压轴承实验台，它由传动装置、加载装置、摩擦系数测量装置、油膜压力测量装置和被试验轴承和轴等所组成。