滑動軸承試驗機實驗及改進設計

1、 本科畢業(yè)論文（設計）( 2013屆 ) 題 目： 滑動軸承試驗機實驗及改進設計 學 院： 專 業(yè)： 學生姓名： 學號： 指導教師： 職稱（學位）： 合作導師： 職稱（學位）： 完成時間： 成 績： XXX教務處制學位論文原創(chuàng)性聲明茲呈交的學位論文，是本人在指導老師指導下獨立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考的其他個人或集體的研究成果，均在文中以明確方式標明。本人依法享有和承擔由此論文而產(chǎn)生的權利和責任。聲明人（簽名）：年 月 日 目錄摘要1英文摘要21 概述31.1 課題研究的目的和意義31.2 本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀32 軸承試驗機常用技術42.1 試驗機主體42.2 測試技術42.3

2、 測試參數(shù)42.4 加載技術52.5驅(qū)動技術53 ZCS-液體動壓軸承實驗臺實驗63.1 試驗機實驗儀器、系統(tǒng)組成以及主要參數(shù)63.2 油膜壓力仿真與測試73.2.1 實驗操作系統(tǒng)界面介紹73.2.2 油膜壓力仿真與測試實驗83.2.3 實驗數(shù)據(jù)及分析84 ZCS-液體動壓軸承實驗機的改進154.1 ZCS-液體動壓軸承實驗機改進方案154.2 溫控器的選擇154.3溫度傳感器的選擇174.4 溫升裝置設計184.5溫控裝置工作原理205 總結(jié)25致 謝26參考文獻27滑動軸承試驗機實驗及改進設計摘要：滑動軸承是指在滑動摩擦下工作的軸承。在液體潤滑條件下，滑動表面因被潤滑油分開而并不直接接觸，

3、可以很大程度減小摩擦損失和表面磨損，油膜還能吸振。ZCS-液體動壓軸承實驗臺可用來觀察滑動軸承的結(jié)構(gòu)，做有關油膜壓力和摩擦特性的實驗，測定其摩擦特性曲線。但潤滑油的潤滑性能受溫度變化影響，研究和設計滑動軸承試驗機的溫控裝置，使得潤滑油保持恒溫狀態(tài)具有現(xiàn)實意義。 本設計依據(jù)國內(nèi)外滑動軸承試驗機的常用技術，提出了對滑動軸承試驗機溫控裝裝置的設計。首先通過收集資料弄清楚滑動軸承試驗機的主要結(jié)構(gòu)形式及其特點；然后做它的油膜壓力仿真與測試實驗，分析實驗結(jié)果。再確定試驗機參數(shù)和設計要求選擇溫控器和溫度傳感器，并自行設計加熱裝置，組合成滿足要求的溫控裝置。最后得到試驗機的二維總裝配圖，以及加載裝置、主軸、軸

4、瓦、壓力傳感器等關鍵零部件的零件圖。關鍵詞：滑動軸承；試驗機；溫升裝置；實驗；潤滑油Sliding bearing testing machine experiment and improvementLi Guiyong(20906071030) Director Yang Xianqi (Professor)(Dept. of electrical and information engineering, Huangshan University , Mechanical design manufacturing and automation )Abstract： Sliding beari

5、ng is refers to the work under sliding friction bearings. In liquid lubrication condition, the sliding surface by lubricating oil without direct contact, can greatly reduce the friction loss and wear of surface oil film can absorb. ZCS - liquid dynamic pressure bearing test bench can be used to obse

6、rve the structure of the sliding bearing, do experiment on the oil film pressure and friction properties, determination of the friction characteristics curve. But the lubricating oil lubrication performance affected by temperature change, research and design of sliding bearing testing machine temper

7、ature control device, lubricating oil to keep constant temperature state has a realistic significance.This design based on the common technique of sliding bearing testing machine at home and abroad, proposed to the sliding bearing testing machine temperature control device design. Through collecting

8、 the data first know sliding bearing testing machine's main structure and its characteristics; And then do the simulation and test of the oil film pressure experiment, the analysis of experimental results. Testing machine parameters and design requirements again, choice of thermostat and tempera

9、ture sensor designed heating device, and meet the requirements of temperature control device. Finally get tester two-dimensional general assembly drawing, and loading device, spindle, bearings, pressure sensor and other key components of part drawing.Key Words：sliding bearing；testing machine；tempera

10、ture rise of device；experiment；lubricating oil1 概述改革開放以后，我國軸承工業(yè)得到了一個嶄新、高速的發(fā)展時期，取得了舉世矚目的輝煌成就。但與發(fā)達國家相比，還存在著較大差距，我國的軸承行業(yè)制造技術水平還比較低。隨著各種旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)速不斷提高、載荷不斷加大、工作環(huán)境日益復雜 ，對滑動軸承性能要求越來越高。目前國內(nèi)外學者和專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)都致力于發(fā)展動載軸承的專用試驗臺和試驗技術，并已先后開發(fā)了多種型號的軸承試驗機 。但是實際工業(yè)生產(chǎn)中滑動軸承的運行狀況差別很大，現(xiàn)有的滑動軸承試驗臺更是不能滿足所有機械在其工作情況下滑動軸承的測試工作。因此，其測試往往需要

11、專門設計的滑動軸承試驗臺。ZCS-液體動壓軸承實驗臺采用自動檢測系統(tǒng)對各機械參數(shù)進行信號采集、分析，能夠反映各種性能參數(shù)的變化情況，并自動繪制滑動軸承多項特征曲線。利用它來做關于滑動軸承的實驗做有關油膜壓力和摩擦特性的實驗，并測定其摩擦特征曲線。實驗臺系統(tǒng)先進、重量輕、體積小、運行平穩(wěn)可靠，是一種新型軸承實驗臺。1.1 課題研究的目的和意義 隨著科學技術的發(fā)展，軸承產(chǎn)品越來越多，對軸承試驗的要求更是越來越高，人們也越來越認識到軸承試驗的重要性。軸承試驗是軸承設計制造中一個重要的驗證過程。它把質(zhì)量風險控制在軸承企業(yè)內(nèi)部，而不把用戶當試驗場的重要手段。通過對該課題的研究可以有以下作用：（1）培養(yǎng)自

12、己運用所學知識獨立完成課題的工作能力。（2）對自己的知識面、掌握知識的深度、運用理論結(jié)合實際去處理問題的能力、外語水平、計算機操作水平、語言表達能力有一定的提高。 （3）使得自己對于滑動軸承及其試驗機原理有更高的認識，提高專業(yè)知識，為將來參加工作做鋪墊。（4）在滑動軸承試驗機的研究方面積累了一定的經(jīng)驗，給做相關研究的人員有一些參考。1.2 本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀目前，軸承試驗的種類有以下幾種：軸承壽命試驗、軸承性能試驗、軸承零部件試驗、軸承材料試驗、軸承設計驗證試驗、強化試驗等。軸承壽命試驗是確定軸承疲勞壽命的試驗。軸承性能試驗是考核軸承的某種特殊性能，例如極限轉(zhuǎn)速試驗、載荷試驗、潤滑性能試

13、驗、溫升試驗、高溫試驗、低溫試驗等。軸承零部件試驗是對軸承的鋼球、滾子、密封圈零部件進行的試驗。軸承強化試驗是一種壽命試驗，也就是給定試驗軸承載荷比較大，能夠達額定載荷的0.5 倍以上。通過這種方法來縮短試驗時間。軸承設計驗證試驗是根據(jù)軸承實驗數(shù)據(jù)，例如溫升、振動、噪音等，提出改進意見。2 軸承試驗機常用技術2.1 試驗機主體試驗軸承、軸系及支撐部分構(gòu)成了試驗機的主體部分，試驗機的最高轉(zhuǎn)速和所能過承受的最大載荷由這些結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣決定的，軸系的精度也決定了試驗機的精度，進而決定了試驗機試驗數(shù)據(jù)的準確度。所有試驗機試驗的軸承大小都是有一定范圍的，結(jié)構(gòu)設計的主要目的是解決轉(zhuǎn)速、載荷和軸承尺寸范圍的矛盾

14、。橋式結(jié)構(gòu)：主要用于軸承壽命實驗機、試驗角接觸軸承和圓錐滾子軸承。其特點為加工精度高，適用于高轉(zhuǎn)速軸承試驗。懸臂結(jié)構(gòu)：每次只能試驗一套軸承，拆裝和測試都很方便，通常用于潤滑油潤滑狀態(tài)測試、潤滑油油膜厚度測試以及內(nèi)圓溫度測試等，主要用于軸承的性能試驗。組合式結(jié)構(gòu)：這是橋式結(jié)構(gòu)的一種，在方箱內(nèi)有三個活動的方塊，在一定范圍內(nèi)試驗軸承的跨距都可以調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)緊湊，試驗范圍較大。因為沒有固定支撐試驗軸承的襯套，故轉(zhuǎn)速較低。當轉(zhuǎn)速過高后，試驗機振動會很大，進而影響試驗機試驗效果2.2 測試技術試驗機的關鍵技術包括測試技術，實驗數(shù)據(jù)的準確性直接由它性能的優(yōu)劣所決定。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，測試技術發(fā)展很快，計算

15、機測試是現(xiàn)階段常用的測試方式，把接口電路測試頻率安裝在計算機和傳感器之間，實驗精度由計算機和傳感器所確定。單片機測試：該測試方法簡單、成本很低，不過內(nèi)存比較小，如果對數(shù)據(jù)要求比較高不能采用這種系統(tǒng)。計算機直接測：它是由傳感器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換和計算機組成。能夠記錄軸承的全部試驗數(shù)據(jù)和存儲大量信息，可以按要求任意設置記錄間隔記錄間隔。不過受CPU 的限制，采樣頻率比較低，每秒鐘采樣低于一百 次，如果需要更高的采樣頻率，CPU 會停止其他工作，在一些時間段內(nèi)采樣頻率每秒能夠高達幾千次。采樣精度根據(jù)A/D 采集卡的位數(shù)確定，通常高于百分之零點一。2.3 測試參數(shù)溫度測試：通常測試試驗軸承的外圈溫度

16、，也有測試試驗軸承的供油、回油溫度。軸承溫度是軸承試驗機很重要的參數(shù)，軸承溫升的高低是判斷軸承質(zhì)量好壞的重要參數(shù)之一。因為溫度變化緩慢，所以測試頻率要求不是很高，測試精度一般為1%，要求較高的場合達0.5%或更高亦可，一般軸承的外圈溫度測試范圍在0-200。載荷測試：試驗軸承的載荷是試驗機測試的主要參數(shù)之一。其準確度的高低軸承的試驗結(jié)果有直接影響，測試汽車輪轂軸承試驗機的載荷，一般采用力傳感器直接測試。因為輪轂軸承試驗機為變載荷系統(tǒng)，所以測試頻率、響應速度都要高于載荷的變化速度。否則測試誤差會達到30%以上。因為變載荷加載系統(tǒng)采用的是閉環(huán)控制系統(tǒng)，所以測試精度和響應速度對加載精度都有著非常重要

17、的作用。振動測試：振動參數(shù)是判定軸承是否失效的主要參數(shù)之一。GB/T24607-2009 標準滾動軸承壽命及可靠性試驗與評定中規(guī)定：疲勞失效是軸承的主要失效形式，疲勞失效指軸承樣品的套圈式滾動體工作表面基體金屬出現(xiàn)的疲勞剝落。剝落深度0.05mm，剝落面積球軸承零件>0.5mm2，滾子軸承零件1.0mm2。所以測試振動信號的精度和靈敏度至關重要，以便在軸承試驗過程中能過準確判斷軸承失效的最佳時機，很好地保留疲勞失效樣本，為進一步分析奠定良好的基礎。2.4 加載技術載荷是試驗機的重要指標，它的加載精度和加載速度決定了試驗結(jié)果的準確度，精度和速度的不同對加載系統(tǒng)價格的影響很大。常用的加載方法

18、有有以下幾種。杠桿砝碼加載：其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，不需要載荷傳感器測試，根據(jù)加載砝碼可以確定載荷的大小。不適合高速，速度過高會導致砝碼振動，進而載荷不穩(wěn)，變載荷不方便，適用于壽命試驗。彈簧加載：彈簧的大小和彈簧的壓縮量決定載荷的大小，加載范圍小，所占空間較大，成本較低，適用于特殊試驗。液靜壓加載：也稱手動螺旋液壓加載。通過手動調(diào)節(jié)小液壓缸的壓力達到控制試驗機油缸的壓力進行加載，加載方式簡單、無噪聲，但受溫度影響較大，精度較低，適用于壽命試驗，在環(huán)境溫度變化時要人工調(diào)節(jié)。開機第一小時內(nèi)要時刻注意試驗機溫度變化情況和壓力變化情況，隨時調(diào)節(jié)壓力。2.5驅(qū)動技術三相異步電動機驅(qū)動：主要由電機、變頻器、同

19、步帶和傳動組件組成，采用變頻調(diào)速電機，轉(zhuǎn)速通常在10000轉(zhuǎn)/分以內(nèi)，開環(huán)系統(tǒng)調(diào)速精度一般在2%以內(nèi)，調(diào)速范圍為1：10。因為電機調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，試驗機工作時的調(diào)速方式為恒功率調(diào)速，要使電機滿足試驗機的調(diào)速方式，還要采用其他措施，如提高電機功率或更換皮帶輪。電主軸直接驅(qū)動：當軸承試驗機的轉(zhuǎn)速要求很高，超過10000轉(zhuǎn)/分速時，可采用電主軸直接驅(qū)動。電主軸直接驅(qū)動系統(tǒng)由電主軸、變頻器、轉(zhuǎn)速傳感器和潤滑冷卻器組成。轉(zhuǎn)速通常在1000070000轉(zhuǎn)/分，如果要求轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速精度0.5%，調(diào)速范圍達到1：20。伺服電機驅(qū)動：當試驗軸承的調(diào)速范圍要求超過1：50時，應采用伺

20、服電機驅(qū)動，由伺服電機、驅(qū)動器、編碼器組成的驅(qū)動系統(tǒng)；調(diào)速范圍較寬，轉(zhuǎn)速控制精度較高，可達0.05%，成本較高，最高轉(zhuǎn)速達10000 轉(zhuǎn)。3 ZCS-液體動壓軸承實驗臺實驗3.1 試驗機實驗儀器、系統(tǒng)組成以及主要參數(shù)實驗儀器的部件主要有電機、皮帶、摩擦力傳感器、壓力傳感器、軸瓦、加載傳感器、主軸、油槽、底座、面板以及調(diào)速旋鈕組成。如圖3-1。 圖3-1 ZCS-液體動壓軸承試驗機ZCS-液體動壓軸承試驗機主要用于機械設計中液體動壓滑動軸承實驗，主要用它來觀察滑動軸承的結(jié)構(gòu)、測量其徑向、軸向油膜壓力分布、測定其摩擦特性曲線。其主要技術參數(shù)如下：（1）軸瓦內(nèi)直徑：d=70mm（2）有效長度：B=1

21、25mm（3）加載范圍：W=02000N（4）主軸調(diào)速范圍：0500rpm（5）加載傳感器里程：02000N，精度：0.05%（6）油膜壓力傳感器里程：01MPa，精度：0.3%（7）摩擦力傳感器里程：060N，精度：0.05%（8）電機額定功率：P=400w（9）電源：220W交流/50HZ（10）外形尺寸：600×430×500（mm）（11）重量：65kg3.2 油膜壓力仿真與測試 3.2.1 實驗操作系統(tǒng)界面介紹如圖3-2所示，該窗體界面主要由菜單、圖形顯示區(qū)、參數(shù)情況顯示區(qū)和功能按鈕條等四大塊組成。在圖形顯示區(qū)中，上部分顯示的是滑動軸承壓力分布實測曲線。其左邊表示

22、的是滑動軸承上通過7個壓力傳感器測出周向油膜分布，右邊是將其壓力值在坐標軸描繪出來；下部分顯示的是滑動軸承壓力分布理論曲線。其左邊表示的是已知外加載荷和軸承轉(zhuǎn)速情況下通過理論計算得到的周向油膜分布，右邊同樣是將其壓力值在坐標軸上描繪出。 圖3-2 實驗操作系統(tǒng)界面在參數(shù)情況顯示區(qū)中，“油膜壓力采集”下的7個文本框顯示的是滑動軸承上7個壓力傳感器采集返回的數(shù)值； “機構(gòu)參數(shù)”顯示的是本軸承實驗臺的一些基本參數(shù)情況，如軸承直徑、潤滑油粘度等； “串口選擇”是選擇軸承實驗臺與計算機的通訊端口，有COM1和COM2兩種情況；“實驗參數(shù)”記錄的是軸承實驗臺的一些工作參數(shù)，如實驗者施加的工作載荷、要求的軸

23、承轉(zhuǎn)速，另外本實驗臺還安裝了兩個溫度傳感器用以測量進油口和軸承中心位置處的油膜溫度情況?！敖Y(jié)果顯示”顯示了軸承設計和使用時需考慮的重要參數(shù)，如軸承平均壓力值不能超過它的許用壓力值；軸承發(fā)熱量與它的pv值有關，限制pv值就是限制了軸承的溫升。底部的功能按鈕可看其提示文字。3.2.2 油膜壓力仿真與測試實驗在開機做實驗之前必須首先完成以下幾點操作，否則容易影響設備的使用壽命和精度。（1）在開電機轉(zhuǎn)速之前請確認載荷為空，即要求先開轉(zhuǎn)速再加載（2）在一次實驗結(jié)束后馬上又要重新開始實驗時請用軸瓦上端的螺栓旋入頂起軸瓦將油膜先放干凈，同時在軟件中要重新復位（這很重要?。?，以確保下次實驗數(shù)據(jù)準確。（3）由于

24、油膜形成需要一小段時間，所以在開機實驗或在變化載荷或轉(zhuǎn)速后請待其穩(wěn)定后（一般等待個510s即可）再采集數(shù)據(jù)。（4）在長期使用過程中請確保實驗油的足量、清潔；油量不足和不干凈都會影響實驗數(shù)據(jù)的精度。進入實驗界面后，首先選擇通訊口串口1或者串口2，在開始加載和電機轉(zhuǎn)速之前必須先讓軟件載入實驗臺的初始狀態(tài)，保證后面實驗結(jié)果的準確性（該步驟不可缺少，否則數(shù)據(jù)結(jié)果不可預測）。在確定機構(gòu)工作穩(wěn)定后點擊按鍵“采集”將數(shù)據(jù)采集進來（總共12個數(shù)據(jù)，它們是7個油膜壓力值，1個外加載荷值，1個轉(zhuǎn)速值和1個計算摩擦力矩的壓力值）。當數(shù)據(jù)采集完成后就可以進行油膜壓力分析了，點擊“實測曲線”作出測得的7個壓力值曲線；點

25、擊“理論曲線”作出理論壓力曲線，可對兩者進行比較。同時也可手動改變7點壓力值的大小或載荷、轉(zhuǎn)速值再觀察曲線的變化。點擊按鍵“結(jié)果顯示”會將相應的結(jié)果值顯示在結(jié)果顯示框中。由于油膜壓力并不是一開始就能較規(guī)則地形成，在載荷或速度變化后油膜會有不規(guī)則的變化，此屬正?，F(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定較長時間后仍不規(guī)則，可以通過再次加載或減載來波動油膜以促使其趨于合理。由于在較高轉(zhuǎn)速和載荷情況（一般240rpm和1300N以上）下，得到的實驗數(shù)據(jù)會較低載荷、低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下理想，所以實驗時轉(zhuǎn)速在250rpm450rpm之間間隔50rpm取一次，共5組；載荷在1500N1900N之間間隔100N取一次，共5組。3.2.3

26、實驗數(shù)據(jù)及分析1） 壓力變化實驗當轉(zhuǎn)速為370rpm，壓力在15001900N之間每隔100變化一次，實驗結(jié)果如下所示。當轉(zhuǎn)速為370rpm，轉(zhuǎn)速為1500N，如圖3-3。 圖3-3當轉(zhuǎn)速為370rpm，轉(zhuǎn)速為1600N，如圖3-4。 圖3-4當轉(zhuǎn)速為370rpm，轉(zhuǎn)速為1700N，如圖3-5。 圖3-5 當轉(zhuǎn)速為370rpm，轉(zhuǎn)速為1800N，如圖3-6。 圖3-6當轉(zhuǎn)速為370rpm，轉(zhuǎn)速為1900N，如圖3-7。 圖3-72 ）轉(zhuǎn)速變化實驗當壓力為1900N，轉(zhuǎn)速在250370rpm之間每隔30rpm變化一次，實驗結(jié)果如下所示。當壓力為1900N，轉(zhuǎn)速為250rpm，如圖3-8。 圖3-

27、8當壓力為1900N，轉(zhuǎn)速為280rpm，如圖3-9。圖3-9當壓力為1900N，轉(zhuǎn)速為310rpm，如圖3-10。圖3-10當壓力為1900N，轉(zhuǎn)速為340rpm，如圖3-11。 圖3-11當壓力為1900N，轉(zhuǎn)速為370rpm，如圖3-12。圖3-12主要實驗數(shù)據(jù)如表3-1、3-2。 表3-1 壓力變化實驗載荷壓力值（N）15001600170018001900軸承平均壓力（）0.170.180.190.200.22軸承PV值（）0.230.250.260.280.30最小油膜厚度（）3.3003.2883.2683.2603.240 表3-2 轉(zhuǎn)速變化實驗軸承轉(zhuǎn)速（rpm）2502803

28、10340370軸承平均壓力（）0.220.220.220.220.22軸承PV值（）0.200.230.250.270.30最小油膜厚度（）3.0643.1073.1403.2093.240由以上實驗可以得到：軸承平均壓力隨載荷壓力的不斷變大而變大，軸承PV值隨載荷壓力的不斷變大而變大，隨轉(zhuǎn)速的不斷變大而變大；最小油膜厚度隨載荷的增大而逐漸減小，隨轉(zhuǎn)速的逐漸增大而增大。4 ZCS-液體動壓軸承實驗機的改進4.1 ZCS-液體動壓軸承實驗機改進方案潤滑油的溫度對其潤滑效果有很大影響，進而影響實驗效果，所以實驗中控制潤滑油的溫度對實驗效果至關重要。我們設想用熱電阻、傳感器、溫控器等元件對潤滑系統(tǒng)

29、進行控制，通過調(diào)節(jié)溫控儀控制面板上的溫度控制按鈕，按照軸承實驗溫度的要求設置潤滑油溫度，將潤滑油加熱，最后使實驗軸承周圍介質(zhì)的溫度達到實驗的要求。4.2 溫控器的選擇1） 溫控器輸出控制功率溫控器輸出控制功率是選擇溫控器首先要考慮的問題，這關系到使用安全、穩(wěn)定，如果選擇不當有可能造成嚴重后果。溫控器產(chǎn)品都標注有輸出控制電壓和電流，把輸出控制電壓和電流相乘，就可以得到輸出控制功率。被控制的設備的運行功率必須小于溫控器的輸出控制功率。否則將損壞溫控器，嚴重的會引起火災！一般被控制設備的功率小于溫控器輸出控制功率的90%，留有10%的余量，這樣可以保證溫控器的可靠運行。2） 溫控器輸入輸出功率的選擇

30、首先要保證輸入電壓和允許輸入電壓保證一致。對于交流電沒有過多要求，主要是用直流電供電時，一定要注意正負極接線，不能把線接反了，否則會燒壞溫控器。所以選用交流供電的溫控器。還有一點是要提出來的，就是有的溫控器不支持直流電的通斷，或者能通斷的直流電壓較小。3） 溫控器精度的選擇選用溫控器時，還要考慮溫控器精度的要求。由于我們的測量環(huán)境、測量對象的限制，我們需要控制的溫度范圍在1度。4） 溫控器數(shù)顯方式的選擇市售溫控器主要有機械式和電子式兩種，如下圖4-1、4-2。 圖4-1 機械式溫控儀 圖4-2 電子式溫控儀相比機械式，電子式溫控器具有操作界面人性化，操作直觀簡單等特點，所以我們選用電子式的溫控

31、器。綜上所述，我們選擇由廈門宇電自動化科技有限公司生產(chǎn)的AI人工智能溫度控制儀AI-708。產(chǎn)品如下圖4-3。圖4-3 AI-708人工智能溫控儀5） AI-708人工智能溫度控制器技術規(guī)格 （1）熱電偶：S （2）線性電壓：05V （3）線性電阻：080歐 （4）測量范圍： S(01700) （5）線性輸入：-9990+3000根據(jù)需要自定義 （6）測量精度：0.2級（0.2%FS±0.1） （7）分辨率：選擇按1顯示 （8）輸出規(guī)格：繼電器觸點開關輸出（常開+常閉）：250VAC/1A 線性電流輸出420mA （9）電 源：100240VAC，-15%，+10% / 5060Hz

32、（10）電源消耗：5W （11）使用環(huán)境：溫度-10 +60；濕度90%RH（12）面板尺寸：96×96mm6） 操作面板（如下圖4-4）說明 圖4-4 AI-708操作面板 上顯示窗 下顯示窗 設置鍵 數(shù)據(jù)移位（兼手動/自動切換） 數(shù)據(jù)減少鍵 數(shù)據(jù)增加鍵 10個LED 指示燈，其中MAN 燈滅表示自動控制狀態(tài)，亮表示手動輸出狀態(tài)； PRG 表示儀表處于程序控制狀態(tài)； M2、OP1、OP2、AL1、AL2、AU1、AU2 等分別對應模塊輸入輸出動作；COM 燈亮表示正與上位機進行通訊。 4.3溫度傳感器的選擇溫度傳感器是指能感受溫度并將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是整個溫

33、控裝置的重要組成部分。按照溫度傳感器使用的材料及其電子元件的特性可分為熱電阻和熱電偶兩類。1） 選擇測量范圍和精度實驗室室內(nèi)空氣溫度在25左右，ZCS-液體動壓軸承試驗臺內(nèi)潤滑油溫度在15以上，實驗中隨著軸承的快速運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生大量熱，一部分被潤滑油吸收，使得潤滑油溫度升高，當油溫高于80時，會加速潤滑油的老化，進而影響其潤滑效果。所以我們測量溫度范圍取1585。受實驗環(huán)境限制，溫度傳感器精度能保證在1即可。，2 ）常見溫度傳感器特點介紹熱電偶熱電偶是最常用的溫度傳感器。優(yōu)點是是溫度范圍比較寬，能夠適應各種環(huán)境，而且耐用，無需供電，價格便宜。由兩條不同金屬線在一端連接的構(gòu)成，當其一端受熱時，電路中

34、就可產(chǎn)生電勢差?？赏ㄟ^測量的電勢差得到溫度。但是，電壓和溫度之間是非線性關系，故要為溫度作第二次測量，并利用測試設備在儀器內(nèi)部實現(xiàn)電壓和溫度間的轉(zhuǎn)換，得到最終的熱偶溫度。實驗精度不高。熱敏電阻熱敏電阻采用的是半導體材料，溫度增加其阻值降低。溫度變化對阻值改變影響較大，因此它的靈敏度高。熱敏電阻體積小，對溫度變化的響應時間短，反應靈敏。但是熱敏電阻必須使用電流源，由于尺寸較小使其對自熱誤差的敏感度高。熱敏電阻測量的是對象的絕對溫度，精度高，但價格很高， 能夠測量的溫度范圍較熱電偶小的多。熱敏電阻體積小，能夠迅速穩(wěn)定，不會額外產(chǎn)生熱量。綜上所述我們選擇北京瑞利威爾科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JWC熱電偶

35、溫度傳感器。3 ）JWC熱電偶溫度傳感器參數(shù)供電電壓：24VDC輸出形式：05VDC量 程：根據(jù)所選用傳感器不同而有所不同引 線：引線為二線，引線的阻值不得超過20歐精 度：1級，測量范圍和精度如表4-1。 表4-1 JWC熱電偶溫度傳感器測量范圍和精度選型序號感溫材質(zhì)分度號測量范圍精度1鉑銠10-鉑S0-170014.4 溫升裝置設計1） 加熱電阻絲阻值溫升裝置采用電阻絲加熱的方法，使得潤滑油溫度上升，則電阻絲產(chǎn)生的熱量為， (4-1)U為電阻絲的兩端電壓，R為電阻絲的阻值，T為加熱時間。所產(chǎn)生的熱量除去損失外，假設80%的熱量被潤滑油吸收利用，轉(zhuǎn)化為潤滑油的溫升時，有80%W=Q， , (

36、4-2)c為潤滑油的比熱容，通常取c=1870；m為潤滑油的質(zhì)量；為潤滑油的溫度變化量。ZCS-液體動壓軸承試驗臺的油缸里潤滑油質(zhì)量m=1Kg，潤滑油常溫25，如要求實驗時10min內(nèi)溫度達到55，則=30，由，得到Q=56100J，又Q=80%W，得，因為溫升裝置的供電電源為AI-708溫控器，其可控硅端子兩端輸出電壓為220V，T=600s，得到R=420。2） 加熱電阻絲的長度電阻計算公式為， (4-3)為材料的電阻率，L為電阻絲的長度，S為電阻絲的橫截面積。幾種常見金屬材料的電阻率為：銀，；鋁，；鐵，；鎳鉻合金。由于ZCS-液體動壓軸承試驗臺的油缸體積限制，加熱裝置不宜過大，故我們選擇

37、鎳鉻合金，所以=。由上可知，電阻絲的L/S=。電路原理如圖4-5。 圖4-5 加熱電阻電路原理圖4.5溫控裝置工作原理通過前面的選型和計算，可設計溫控裝置如圖4-6所示。 圖4-6 溫控裝置溫控裝置主要由溫控器、溫度傳感器、加熱負載三部分組成。溫控儀由轉(zhuǎn)換顯示機構(gòu)、設定機構(gòu)、比較運算機構(gòu)、輸出機構(gòu)四大機構(gòu)組成。當溫度傳感器把現(xiàn)場溫度轉(zhuǎn)換成電信號傳給溫控儀，溫控儀的轉(zhuǎn)換顯示機構(gòu)把電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示或模擬指示出來，并在內(nèi)部與設定機構(gòu)的設定值通過比較機構(gòu)進行比較后通過輸出機構(gòu)輸出給控制儀，然后溫控儀對加熱器進行控制，以調(diào)整潤滑油溫度。溫控裝置通過溫度傳感器對軸承潤滑油溫度自動進行采樣、監(jiān)控，當潤滑

38、油溫度高于設定值時控制電路啟動，停止對潤滑油加熱；當潤滑油溫度低于設定值時，啟動加熱器對潤滑油加熱，直到達到設定溫度。如果潤滑油的溫度過高，當達到設定的超限報警溫度點時，開啟超限報警功能。加載裝置如圖4-7。 圖4-7 ZCS-液體動壓軸承試驗機加載裝置圖壓力傳感器如下圖4-8。圖4-8 ZCS-液體動壓軸承試驗機壓力傳感器試驗機軸瓦如下圖4-9。圖4-9 ZCS-液體動壓軸承試驗機軸瓦改進后的裝配圖如圖4-10。圖4-10 ZCS-液體動壓軸承試驗機改進裝配圖5 總結(jié)本文在參考了大量有關滑動軸承文獻資料的基礎上，以ZCS-液體動壓軸承試驗機為研究對象，具體闡述和分析了滑動軸承試驗機的常用技術，并且完成了滑動軸承油膜壓力與仿真測試實驗，從而加深了對ZCS-液體動壓軸承試驗機的了解。本文重點就ZCS-液體動壓軸承試驗機油膜壓力仿真與測試實驗及其改進設計進行相關闡述。在油膜壓力仿真與測試上我重點就滑動軸承試驗機在轉(zhuǎn)速和載荷改變的情況下進行實驗，在其改進設計方面我主要就溫控裝置設計方面