實(shí)驗(yàn)7 液體動壓滑動軸承油膜壓力與摩擦仿真及測試分析分解

1、實(shí)驗(yàn)7 液體動壓滑動軸承油膜壓 力與摩擦仿真及測試分析,7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過在 HSB 型試驗(yàn)臺上，對液體動壓軸承進(jìn)行徑向和軸向油膜壓力分布及大小的測量和仿真，對摩擦特性曲線進(jìn)行測定及仿真，了解影響液體動壓滑動軸承油膜建立及影響油膜大小各項(xiàng)因素之間的關(guān)系。,7.2 實(shí)驗(yàn)原理,利用軸承與軸頸配合面之間形成的楔形間隙使軸頸在回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生泵油作用，將潤滑油擠入摩擦面表面之間，建立起壓力油膜，將兩個摩擦面分離開來，形成液體摩擦支承外載荷從而避免兩個摩擦表面的直接接觸和磨損，我們把這種軸承稱為液體動壓滑動軸承。,7.3 動壓油膜的形成,在一定條件下,當(dāng)各種參數(shù)協(xié)調(diào)時液體動壓油膜形成。此時液體動壓力能使軸

2、中心與軸瓦中心有一偏距e，最小油膜厚度hmin，在軸頸與軸承中心的連線上，我們把外載荷作用線與軸頸和軸承中心連線所形成的夾角稱為偏位角。（見下頁 ）,液體動壓潤滑油膜形成過程及油膜壓力分布,動壓油膜形成,由于實(shí)驗(yàn)臺的外載荷是加在軸瓦上，故動壓油膜形成如上圖示。,7.4 動壓油膜建立的判斷,液體動壓潤滑是否建立，可通過在HS-B試驗(yàn)臺上做摩擦特征曲線，簡稱fu 曲線來判斷。,摩擦特征曲線圖,摩擦特征曲線圖中： f 軸頸與軸承之間的摩擦系數(shù) 0 軸承特性系數(shù) A 臨界點(diǎn)（非液體潤滑向液體潤滑轉(zhuǎn)變） 臨界特性系數(shù),7.4 動壓油膜建立的判斷,軸承的特性系數(shù)（入）可由下式計(jì)算,F 外載荷（N） d 軸

3、頸直徑（mm） B 軸承有效工作長度（mm） S = d B 有效工作面積（mm）,式中： 潤滑油動力粘度（Pa.s） n 主軸轉(zhuǎn)速 (R/min) P 軸承的比壓（壓強(qiáng)）（N/mm2）,7.5 油膜壓力測量、分析,1. 動壓潤滑壓力油膜,徑向滑動軸承油 膜壓力分布曲線,軸向壓力油膜示意圖,2油膜壓力分析,實(shí)驗(yàn)中，通過改變試驗(yàn)臺的轉(zhuǎn)速會引起壓力油膜壓力值的改變，改變外載荷的大小會引起壓力油膜壓力值的改變，在這個試驗(yàn)中我們只能改變這兩個參數(shù)來影響油膜壓力值的大小。下面就實(shí)際工作中能影響油膜壓力大小的因素進(jìn)行討論。,1）潤滑油運(yùn)動粘度的影響,潤滑油對油膜壓力的影響主要決取于它的運(yùn)動粘度。 不同品種

4、的潤滑油運(yùn)動粘度不同，同一品種但牌號不同潤滑油運(yùn)動粘度不同、粘度越高、產(chǎn)生的油膜壓力越大。 潤滑油運(yùn)動粘度可查手冊或用粘度計(jì)測量。,2）潤滑油溫度的影響,潤滑油的油溫高低決定了運(yùn)動粘度的變化趨勢，油溫升高，油的粘度值降低，運(yùn)動時產(chǎn)生的摩擦阻力下降，產(chǎn)生的摩擦力就降低，承載力就下降。油溫降低、油的粘度值加大，運(yùn)動時產(chǎn)生的摩擦阻力增加，相應(yīng)的承載力就會提高。一般在設(shè)計(jì)液體動壓滑動軸承時油的溫度要控制在70左右，最高不超過100。在我們這個實(shí)驗(yàn)中，由于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時間短，油溫的變化很小，對油膜壓力值的影響可忽略不計(jì)，將油的溫度視為實(shí)驗(yàn)臺設(shè)置的溫度30。,3）轉(zhuǎn)速對油膜壓力的影響,轉(zhuǎn)速越高，單位時間通過載

5、荷作用面的潤滑油就越多，產(chǎn)生的摩擦力就越大，油膜壓力就越大，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值使流體的流動由層流變?yōu)槲闪鲿r，承載力會得到顯著提高。在轉(zhuǎn)速升高的同時會使?jié)櫥偷臏囟壬仙?，運(yùn)動粘度下降，使油膜壓力降低承載能力下降。相比而言，油溫升高帶來的油膜壓力降低比轉(zhuǎn)速上升帶來的油膜壓力升高要小得多。,4）液體動壓滑動軸承設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、尺寸，制造精度，材料選擇對動壓油膜的產(chǎn)生和壓力的大小都有直接的影響。,7.6 HSB滑動軸承試驗(yàn)臺介紹,1操縱面板,2電機(jī),3三角帶,4軸向油壓傳感器,5外加載荷傳感器,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,1

6、2主軸箱,操縱面板說明 I,數(shù)碼管5：摩擦力傳感器采集的實(shí)時數(shù)據(jù),數(shù)碼管1：油壓傳感器順序號： 1-7 號為7只徑向傳感器序號 8 號為軸向傳感器序號,數(shù)碼管3：徑向、軸向油膜壓力傳感器采集的實(shí)時數(shù)據(jù),數(shù)碼管4：主軸轉(zhuǎn)速傳感器采集的實(shí)時數(shù)據(jù),數(shù) 碼 管 6： 外加載荷傳感器采集的實(shí)時數(shù)據(jù)。 油膜指示燈7：用于指示軸瓦與軸向油膜狀態(tài)。 調(diào)速旋鈕8： 用于調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速。 電源開關(guān)9： 此按鈕為帶自鎖的電源按鈕。 觸摸開關(guān)2： 按動此鍵可顯示1-8號壓力傳感器順號和相應(yīng)的壓力傳感器采集的實(shí)時數(shù)據(jù)。,操縱面板說明 II,注：此鍵僅用于觀察和手動紀(jì)錄各壓力傳感器采集的數(shù)據(jù)，軟件所需數(shù)據(jù)將由控制系統(tǒng)自動發(fā)

7、送、接收和處理。,7.7軟件界面操作說明,1、由計(jì)算機(jī)桌面“長慶科教”進(jìn)入啟動界面,2、在圖7-7啟動界面非文字區(qū)單擊左鍵， 即可進(jìn)入滑動軸承實(shí)驗(yàn)教學(xué)界面。,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。,操 作,3、滑動軸承油膜壓力仿真與測試分析界面,4、滑動軸承摩擦特征仿真與測試分析界面,7.8 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1液體動壓軸承油膜壓力周向分布測試分析 該實(shí)驗(yàn)裝置采用壓力傳感器、A/D板采

8、集該軸承周向上七個點(diǎn)位置的油膜壓力，并輸入計(jì)算機(jī)通過曲線擬合作出該軸承油膜壓力周向分布圖。通過分析其分布規(guī)律，了解影響油膜壓力分布的因素。,2液體動壓軸承油膜壓力周向分布的仿真分析,該實(shí)驗(yàn)裝置配置的計(jì)算機(jī)軟件通過數(shù)據(jù)模擬作出液體動壓軸承油膜壓力周向分布的仿真曲線，與實(shí)測曲線進(jìn)行比較分析。,該實(shí)驗(yàn)裝置通過壓力傳感器和A/D板采集和轉(zhuǎn)換軸承的摩擦力矩，軸承的工作載荷并輸入計(jì)算機(jī)得出摩擦系數(shù)的特征曲線，了解影響摩擦系數(shù)的因素。,3液體壓軸承摩擦特征曲線的測定,3液體壓軸承摩擦特征曲線的測定 該實(shí)驗(yàn)裝置通過壓力傳感器和A/D板采集和轉(zhuǎn)換軸承的摩擦力矩，軸承的工作載荷并輸入計(jì)算機(jī)得出摩擦系數(shù)的特征曲線，

9、了解影響摩擦系數(shù)的因素。,7.9 實(shí)驗(yàn)步驟,1.開機(jī)前先旋松加載手柄，調(diào)速旋鈕回零。 2.啟動實(shí)驗(yàn)臺的電動機(jī)。開機(jī)后勻速升高轉(zhuǎn)速，避免沖擊載荷損壞設(shè)備。 3.所加載荷不允許超過100kg，避免載荷過大損壞設(shè)備。 4.為防止主軸瓦在無油膜運(yùn)轉(zhuǎn)時損壞，在面板上有無油膜報警指示燈，正常工作時指示燈熄滅，嚴(yán)禁在指示燈亮?xí)r主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。,5. 測試實(shí)驗(yàn)要求,作滑動軸承油膜壓力仿真與測試實(shí)驗(yàn)時，按照實(shí)驗(yàn)報告要求均勻旋動調(diào)速按鈕，將轉(zhuǎn)速升到一定值后，通過加載手柄對滑動軸承進(jìn)行加載。在滑動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)定采集滑動軸承各測試數(shù)據(jù)。 測試完后，將給出實(shí)測仿真八個壓力傳感器位置點(diǎn)的壓力值。實(shí)測仿真曲線自動繪出，同時彈出另存對話框，提示保存。單擊打印鍵，彈出打印對話框，選擇后將滑動軸承油膜壓力仿真曲線圖和實(shí)測曲線圖打印出來。,6. 加載,作摩擦特征曲線實(shí)驗(yàn)，加載載荷在7080 kg間選擇一定值，從較高轉(zhuǎn)速(300轉(zhuǎn)/分)分5次減速往下做，其中第四次減速后應(yīng)觀察到油膜報警指示燈閃爍，最后一次減速后應(yīng)觀察到油膜報警指示燈完全亮。(測試數(shù)據(jù)采集完后,立即升高轉(zhuǎn)速使油膜報警指示燈息掉) 測試完后，繪制滑動軸承摩擦特征實(shí)測、仿真曲線圖，單擊打印鍵，彈出打印對話框，選擇后，將滑動軸承摩擦特性仿真曲