液体动压滑动轴承油膜压力分布和摩
机械设计基础（Ⅲ）实验报告 班级
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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
p
n
ηλ=
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λ
kp
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。
1、传动装置：如图6-3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7通过三角带6及变速箱5带动轴1旋转并可获得不同的转速。图6-4为试验台的总体布置图。
图6-3 轴承试验台传动示意图 图6-4 试验台总体外观图
1— 轴；2—试验轴承；3—滚动轴承；4—联轴器； 1—试验轴承箱；2—供油压力表；3—减压阀； 5—变速箱；6—三角带传动装置；7—调速电机 4—加载油腔压力表；5—溢流阀；6—油箱；
7—总开关；8—变速箱；9—带传动；10—转速表；11—转速调节旋钮；
12—油泵开关；
13—主电机开关；14—调速电机；15—转速控制开关
2、加载装置：如图6-5所示，图中4为静压加载板，它位于被测轴承上部，并固定在箱体上，当输入压力油至加载板的油腔内时，轴承即获得载荷，此载荷是施加在轴承壳体上的，轴承载荷为
)(81.900G A p F +=, N (6-1)
式中 0p —加载板供油腔供油压强（kgf/cm 2
）;
A —加载板油腔的投影面积，A=60 cm 2
；
G 0—轴承自重，G 0=8 kgf （包括压力表及平衡重）。
图6-5 静压加载装置 图6-6 轴承油膜压力测量装置 1—轴；2—轴承；3—测力杠杆； 1—压力表（七个，120°内周向分布）； 4—加载板；5—拉力测力计； 2—压力表（一个，轴向B/4处）； 6—平衡重；7—卡板 3—主轴；4—试验轴承
3、摩擦系数测量装置：摩擦系数是通过测量轴承摩擦力矩而得到的，图6-5中测力杆3是与轴承2联接为一体的，当轴旋转后，作用在轴承上的摩擦力矩是通过测力杆由测力计5平衡的，因此
QL d
fF =?
2
(6-2)
式中 f----轴承摩擦系数；
L----测力杆力臂距离，L=150㎜； d----轴颈直径，d=60㎜； F----轴承载荷，N
Q----测力计力的读数，gf,(克力)。
将L 、d 之数值带入式（6-2），并化简得
F
Q
f 049
.0= (6-3) 4、油膜压力测量装置：与图6-1不同的是承载区是在轴承上半部，为了测量油膜压力，在轴承上半部中间即轴承有效宽度B/2处（图6-6）的剖面上沿圆周120°内钻有七个均匀分布的小孔，并联接七只压力表（测周向压力），在轴承轴向有效宽度B/4处也钻有一个小孔，并联接一只压力表（可测轴向压力）。这样通过压力表可以读出相应位置的油膜压力值，从而得到轴承的周向和轴向压力分布曲线。
使用计算机辅助实验时，试验轴承小孔上安装有电阻式压力传感器，油膜压力信号经由传感器将压力值转换为电信号，并经放大及A/D 转换，输入计算机后进行数据处理并打印全部实验结果。 5、试验机的主要参数及性能
试验轴承： 直径d=60㎜；有效宽度B=60㎜； 材料ZQSn6-6-3；表面粗糙度Ra 0.8μm(▽7) 相对间隙：=? 1.17‰（直径间隙△=0.07㎜）；
润滑油：10号机械油；
加载范围：0-300kgf(调节溢流阀实现无级可调)；
调速范围；20-1200r/min(低速档20-200 r/min ，高速档120-1200 r/min)。
四、 实验方法及步骤
1、油膜压力分布的测定：
先用卡板7（图6-5）卡住测力杆3，以免拉力测力计损坏，开启油泵，调节溢流阀，使轴承供油压力约
在0.5-1 kgf/㎝2
内，将变速箱变速手柄放在低速档上，调速旋钮旋至低速位置，开启调速电机及转速控制开关，指示红灯亮，转动调速旋钮，使转速读数在100-200 r/min 之间，再将变速手柄扳到高速档，逐渐调高转速至600 r/min ，调节溢流阀手柄，将加载供油压力调到规定的数值，例如0p =3 kgf/㎝2
（轴承载荷 F=188
kgf ），运转几分钟待各压力表数值稳定后自左至右依次记录七只压力表及轴向B/4处压力表读数。重新调节加载供油压力0p =2kgf/㎝2
（轴承载荷F=128 kgf ），待稳定后记录各压力表数值于表6-1中。
使用计算机辅助实验时，可将一种载荷下（例如F=188 kgf ）的压力数据通过传感器直接输入计算机进行测试和数据处理。
2、摩擦系数及特性系数λ的测定
特性系数λ的获得主要是测定η、p 、及n 各项参数。粘度η主要根据轴承平均工作温度m t 来决定。压力p 可根据轴承载荷确定，本实验轴承载荷可保持不变，转速n 则可用转速计测得。或从试验台上的转速表上读得。
实验时，使加载供油压力0p =3kgf/㎝2
保持不变，将卡板7打开，使测力杆3可以自由转动，依次将主
轴转速调至600、500、400、300、200、100、50、30 r/min …等（临界值附近可依具体情况选择），记录各转速时的拉力计读数，并相应测定轴承进油温度t 1(与静压加载板油温相同)，根据t 1与轴承平均工作温度 t m 关系公式（6-4），可相应计算得到t m 值，再根据粘温曲线（图6-7）可查得润滑油粘度η值，将各数据记录于表6-2中。
数据测试完毕，应注意先卸载，并降低转速，然后停车。 3、轴承平均工作温度m t 及粘度η的确定
由于测定轴承的工作温度比较困难，因此采用测定轴承入口油温t 1方法，然后由发热条件，根据实验得出的经验公式计算出轴承平均工作温度m t 。
185.032.9t t m += (6-4) 式（6-6）适用条件为轴承采用10号机械油润滑.
实际测量t 1是测量静压加载板油腔温度，因它与试验轴承是使用同一油路，其油温与轴承入口油温相同。 根据轴承平均工作温度m t ，可由图6-7粘温曲线查得轴承的工作粘度η值。 油膜压力分布、f-λ曲线等各项实验结果记录表格见表6-1、6-2。
.
表6-2 轴承摩擦特性曲线试验值及计算值
图6-7 10号机械油粘度温度关系曲线五．数据处理
图6-8 周向油膜压力分布曲线 图6-10 轴承摩擦特性曲线
1、绘制周向、轴向油膜压力分布曲线并计算实际承载量。
将轴承孔按1：1比例绘制在16开坐标纸上，并将七个测压孔位置 1、2、……7相应标出（1～7之间
每个间隔20°，1和7与水平中心线各成30°角）。通过各点沿半径延长方向按一定比例尺（建议取1㎝=2 kgf/㎝2
）标出所测得的相应压力表读数，将各压力向量末端连成一光滑曲线，即得轴承中间剖面油膜压力分布曲线。曲线起末两点由曲线光滑连接定出。（图6-8）。
由油膜压力分布曲线可求得轴承中间剖面上的平均单位压力，将圆周上各点0，1，2……7，8投影到一水平直线上（图6-8下部），在相应点的垂线上标出对应的压力值，将其端点0′，1′，2′……7′，8′联接成一光滑曲线，用数方格方法或用求积仪近似求出此曲线所围的面积，然后取m p 使其0′8′所围矩形面积与所求得的面积相等，此m p 值即为轴承中间剖面上的平均单位压力（应按原比例尺换算出压力值）。
轴承端泄对油膜压力在宽度方向的影响系数
Bd
P F
k m
（6-5） 式中 F —轴承载荷，N ；
m p —轴承中间剖面上的平均压力，Mpa ； B —轴承有效宽度，㎜； d —轴承孔直径， ㎜。 一般认为轴向油压近似二次抛物线规律分布，k ≈0.67,将求得的k 值与此值加以比较分析。
用坐标纸绘制轴向油膜压力分布曲线，画一水平线取长度为B=60㎜,在中点的垂线上按前比例尺标出该
点的压力为P 4(端点为4′)，在距两端B/4=15㎜处沿垂线方向各标出压力P 8（即压力表8的读数），由对称
关系，轴承轴向压力各点依次为0，8′，4′，8′，0五点可连成一光滑曲线，如果轴向压力符合抛物线分布规律，根据理论分析，则
max 843p p ≈
，其中4max p p =，将实测之8p 与44
3
p 进行分析比较。 2、绘制轴承摩擦特性曲线
根据实测及记录的数据，f 值可由式（6-3）算出，λ值为
p n /ηλ= （6-6） 式中 η—润滑油动力粘度,Pa ·s,由轴承平均工作温度t m 查出； n —轴的转速，r/min; p —轴承压强，dB
F
p =
, MPa. 五、 计算机辅助实验
本实验台与计算机联接，在滑动轴承周向、轴向承载区安装压力传感器，经电压放大器，A/D 转换装置，采集有关油膜压力分布的实验数据，输送到计算机中。对于滑动轴承摩擦特性实验的数据，采用“人机对话”方式输入实验数据。然后，利用微机进行计算，数据处理，包括在屏幕上显示实验曲线、用打印机打印实验报告等。
实验装置的方框图如下图所示：
实验基本原理为：当试验轴承形成液体动压后，油膜压力通过压力传感器转换成电压（mv ）输出，再经滑动轴承数据采集仪（采集仪通过电压放大装置将电压放大，并将放大后的电压信号通过A/D 转换板进行模/数转换），转换后的信号存入计算机中。最后通过计算机软件将这些数据转换成相应的压力值，再进一步处理，绘制实验数据表格和实验曲线，用打印机输出结果。
七、计算机操作步骤：
1、 首先检查实验台各装置及各设备联接是否正确；
2、 将滑动轴承实验数据采集仪（QSC-Ⅱ型）电源开关打开，开启打印机和计算机；
3、 进入WINDOWS 系统后，即可进入滑动轴承实验台辅助程序的主界面；
4、 在其主界面下，首先根据实验要求设定“轴系加载（kgf/㎝2
）”（----即：加载板油腔供油压强）和“主
轴转速（rpm ）”两个参数；
5、 点击“读取压力“按钮，计算机自动读取周向和轴向油膜压力；
6、 压力读取完毕后，点击“显示压力”按钮，检查计算机读取的压力值是否符合压力分布规律。若不符合，
应检查各压力表的连接情况，检查后重新读取压力值；
7、 读取完毕后，点击“计算压力数值”按钮，即可显示油膜压力分布值和压力分布图； 8、 点击“摩擦特性”按钮： ⑴按要求输入“进口油温”；
⑵选择“是否测出拐点”（实验要求测出拐点）； ⑶根据实验实际情况输入“测量点个数”；
⑷依次输入各测量点的“轴转速”和“测力计读数”，并输入“拐点处拉力计读数”；
⑸所有数据输入完毕后，即可点击“提交数据”按钮，计算机便可根据输入的数值绘制摩擦特性曲线； 9、 返回主界面，点击“实验报告”按钮，即可生成一份完整的实验报告。报告内容包括：油膜压力分布和
轴承摩擦特性曲线实验值、油膜压力分布图、摩擦特性曲线；
10、点击“打印实验报告”，即可打印报告。
思考题
1、哪些因素影响液体动压轴承的承载能力及其油膜的形成？形成动压油膜的必要条件是什么？
2、当转速增加或载荷增大时，油膜压力分布曲线的变化如何？
3、λ-f 曲线说明什么问题？试解释当λ增加时，为什么在非液体摩擦区和液体摩擦区f 会随之下降和增大？
4、设实验得出的端泄影响系数k ≠0.67,试分析其误差原因？
机械设计基础（Ⅲ）实验报告 班级—————
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液体动压滑动轴承油膜压力分布和摩擦特性曲线实验报告 学号—————
一、实验目的
二、实验结果
3、油膜压力分布曲线及λ-f 特性曲线图（用两张16开坐标纸绘出附于报告后面）。
4、油膜压力数据处理（另用纸书写）。
三、思考题
1、 哪些因素影响液体动压轴承的承载能力及其油膜的形成？形成动压油膜的必要条件是什么？
2、 当转速增加或载荷增大时，油膜压力分布曲线的变化如何？
3、λ-f 曲线说明什么问题？试解释当λ增加时，为什么在非液体摩擦区和液体摩擦区f 会随之下降和增大？
4、设实验得出的端泄影响系数k ≠0.67,试分析其误差原因？
四、 实验结果分析及讨论
实验成绩_____________ 审阅教师_____________
年 月 日
实验12 液体动压轴承特性
12.1 实验目的
1. 测出并绘制动压轴承油膜压力的周向分布曲线及轴向分布曲线，以验证其理论分布规律，并考察影响油膜压力分布的因素；
2. 计算实测“端泄”对轴承轴向压力分布的影响系数K 值，看是否符合油膜压力沿轴向抛物线分布的规律；
3. 测定并绘制液体动压轴承摩擦特性曲线，并考察影响摩擦系数的因素。
12.2 实验设备和工具
1. 滑动轴承试验台；
2. 重锤式拉力计；
1. 数据处理及分析软件；
2. 计算机、打印机。
12.3 实验原理和方法
液体动压轴承是利用轴颈本身在回转时产生的泵油作用，将润滑油带入摩擦表面之间，建立起压力油膜，将两个摩擦表面分离开来，形成液体摩擦，从而避免两个摩擦表面的直接接触和磨损。液体摩擦的特性决定于所使用的润滑油的粘度，而与两个摩擦表面的材料无关。液体润滑是一种较理想的润滑状态。
根据雷诺方程可知油压的变化与润滑油的粘度、表面滑动速度及油膜厚度的变化有关。全部油膜压力的合力就是油膜的承载能力。在正常工作情况下，此承载力与外载荷相平衡。承载能力随粘度的增加而增大，并与轴颈的滑动速度成正比；轴承的压力分布如图12.1所示，在0h h >段，油压将随x 的增加而增大；而在
0h h <段，油压将随x 的增加而减小。表明油膜呈收敛型油楔，而这正是油膜能够支承外载荷的条件。
图12.1 轴承的压力分布图 的关系
对于有限宽轴承，由于端泄的原因，使轴承两端压力为零，这将对轴承的承载能力有很大影响。端泄对油膜压力的轴向分布的影响系数K 可由下式求得
ld
p F
K m =
式中：F 为承载量(N)；m p 为轴承中间截面上的平均单位压力(MPa)；l 为轴承的有效长度(mm)；d 为轴承孔的直径(mm)。
此外，轴承特性值λ也是滑动轴承的重要参数之一，有下式给出
p
n
ηλ=
式中：η为润滑油的动力粘度s)(Pa ?，其值可由有关线图查得，亦可用粘度计实测；n 为轴的转速(r/min)；
p 为轴承比压(N/mm2)，dl F p /=。
λ值与轴承摩擦系数f 有如图12.2所示的关系。图中0λ为临界值（最小许用值）
。当0λλ>时，轴承处于液体润滑状态。各类机械设备的0λ值可参阅有关书籍中的表列数据。在设计中为了安全，常取0)3~2(λλ=。 轴承试验台的总体结构如图12.3所示。图中1为试验轴承箱，由联轴器与变速箱7相联接。液压箱6装在试验台底座9的内部。调速电机控制器12可改变调速电机的输出转速，速度范围为120~1200r/min 。轴承供油压力用减压阀3调节，并由压力表2指示。加载油腔压力用溢流阀4控制，并由压力表5指示。10为油泵电机开关，11为主电机开关。总开关在试验台的正面（图12.3左侧）。
图12.3 轴承试验台的总体结构 图12.4 试验轴承箱的结构
试验轴承箱的结构如图12.4所示，其中1为试验轴承，它空套在主轴2上。试验轴承内径mm 60=d ，有效长度mm 60=l 。主轴由滚动轴承及支座3支承。在被试轴承的中间横截面上，即有效长度的1/2处，沿周向在?120内开有7个测压孔，7只压力表（图12.4之7）分别与7个测压孔相接通。距中间横截面1/4处开有1个测压孔，压力表8与此测压孔相接通。此压力表读数与上述7只压力表中的第4只压力表读数均用于表示被测试轴承的轴向压力分布。固定于箱体上的盖板4上有加载油腔，其在水平面上的投影面积为
2mm 6000。轴承外圆左侧装有测量杆5，通过装于其端部的环6来测量摩擦力矩，环6与轴承中心相距
150mm 。轴承的下方有两个平衡锤9，用于轴承安装前的静平衡。
箱体左侧安装了一只重锤式拉力计，其结构如图12.5所示。工作时吊钩1受力后，带动圆盘2与大齿轮6作回转，使小齿轮4及指针5转动，转动的角度数即表示拉力大小，由指针在表的刻度盘3上指示读数，重锤7与大齿轮同轴转动，从而改变力矩，与外加拉力矩相平衡。
主轴转速的变化除调节电机转速外，还可改变变速箱速比。当手柄倒向左方时，速比25/60的齿轮对工作，连同带传动速比(1:2.5)，得主轴转速为电机转速的1/6；当手柄倒向右方时，速比60/25的齿轮对工作，主轴转速与电机转速相同。因此，主轴转速范围是20~1200r/min 。
12.4 实验步骤和要求
1. 油膜压力分布的测定
(1) 开启油泵电机，使油泵工作。
(2) 调节溢流阀，使加载油腔压力在0.1Mpa(相当于1kgf/cm 2)以下。
(3) 调节电机转速在最低速，并将变速手柄置于低速档。然后开启主电机，调节转速，使指针读数在
100~200r/min 之间。再将变速手柄置于高速档，调节主轴转速到800r/min 左右。 (4) 施加载荷。调节溢流阀使加载油压达到MPa 4.00=p ，即载荷
)N (80)mm (6000)MPa (2
0+?=p F （80N 为轴承自重）
(5) 在8只压力表示值达到稳定后，依次记录其读数。第1只到第7只压力表的读数用于作油膜的周向压力
分布图；第4只和第8只压力表的读数用于作油膜的轴向压力分布图，分别示例如图12.6(a)及(b)。在
图(a)中，图上方各射线77~11''的长短表示各向压力的大小；图下方表示从各向压力求得的平均压力m p 值。求平均压力的方法是：将1~7各点位置投影到一水平线上，记为7~1''''，将77~11''的长度分别移到此水平线垂直方向上，即图中的77~11''''''，将7~1''依次连成光滑曲线。曲线与水平线围成的面积（用坐标纸数小方格的方法或用求积仪求得）除以00线长，即得m p 。图(b)中两个点8'可以看成对于中间剖面对称，均用第8只压力表的读数。中间压力用第4只压力表的读数。轴承两端压力均为零，5个端点连成光滑曲线。
图12.5 重锤式拉力计 图12.6 压力分布图及平均压力的求法
(6) 将数据输入计算机，打印出轴承油膜沿周向7各点的压力及平均压力，作出油膜压力周向分布曲线；输
入第4只和第8只压力表读数，打印出轴承油膜沿轴向各点的压力，作出油膜压力轴向分布曲线，与理论的抛物线分布规律作比较。
(7) 计算端泄对油膜压力轴向分布的影响系数K 。按油膜压力轴向分布的规律，K 值应近似等于0.7。可将
实测值与此值作比较分布。 2. 摩擦特性曲线的测定
(1) 调节加载压力至MPa 4.00=p ，即N 2480=F 。
(2) 调节转速至800r/min 。
(3) 移开测力杆的限位吊钩，将拉力计吊钩接于测力杆端部的吊环上。读出拉力计读数并记录。
(4) 依次调节转速至600、400、300、200、100、50及20r/min ，每一种转速下均在拉力计上读出相应的读
数，并记录。
(5) 测定加载油腔的回油温度作为进油温度t 进的数值。
(6) 将数据输入计算机，计算出各种转速下的轴承特性值λ和摩擦系数f ，打印数值并绘制轴承的摩擦特
性曲线。
(7) 改变载荷，将加载油腔压力调节到0.2Mpa ，重复上述第(2)~(6)步，比较并分析两次λ-f 曲线的重合情况（由于f 仅与λ有关，在不同载荷下的λ-f 曲线应该一致）。 (8) 卸去载荷，断电关机。
12.5 思考题与实验报告
1. 思考题
(1) 为什么油膜压力分布曲线会随转速的改变而改变？
(2) 为什么摩擦系数会随转速的改变而改变？ (3) 哪些因素会引起摩擦系数的测定误差？
2. 实验报告基本内容 (1) 填写完成下表内容
实验12：液体动压轴承特性实验报告
1) 油膜周向压力分布状况及油膜压力沿轴向分布的影响系数的测定
表中：)N (80)mm (6000)MPa (2
0+?=p F ；mm 60=l ；mm 60=d
2) 油膜压力沿周向分布曲线及沿轴向分布曲线
3) 动压轴承特性曲线的测定
表中：G 为拉力计读数(mN)；当测力点距轴承中心距，轴承直径时，
3
310
5102
?=
?=
F G
F d
GL f
(2) 思考题讨论
(3) 实验心得和建议
实验五、 液体动压润滑轴承
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）
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。通电后或检测过程中，发现测速显示不正常或需要重新启动测速时，可按“复位”键。当需要储存记忆所测到的转速时，可按“存储”键，一共可储存10个数据。如果需查看数据，可按“查看”键，按照后存先取的原则进行。如需继续测量，按“测量”键即可。
仪器工作时，如果轴瓦和轴之间无油膜，则很可能烧坏轴瓦，为此设计了保护电路，如无油膜，油膜指示灯亮。
三、实验原理
观察径向滑动轴承液体动压润滑油摸的形成过程和现象。
利用油膜指示灯显示油膜是否形成，油膜指示灯工作原理如图。当轴不转动时，轴与轴瓦接触电路导通看到油膜指示灯很亮；当轴在很低转速下转动时，轴将润滑油带入轴与轴瓦之间，使轴与轴瓦之间电阻增大，油膜指示灯变暗。随着轴转速逐渐提高，油膜指示灯会出现忽亮忽暗，此时轴与轴瓦之间处于混合摩擦状态，即忽而形成很薄油膜，忽而油膜破坏。轴的转速继续提高，达到一定值时，轴和轴瓦之间形成的油膜厚度加
大，轴和轴瓦完全被油膜隔开，轴和瓦之间电阻很大，指示灯不亮了。
1、轴与轴瓦之间润滑油膜压力的测量
在轴瓦中间的一个径向平面内以顶部中间为对称沿圆周钻有7个孔，每个孔沿圆周相隔20。每个孔连接一个压力表，用来测量该径向平面内相应点的油膜压力，根据这些数据可绘制径向油膜压力分布曲线。沿轴瓦的一个轴向剖面装有两个压力表（即第4只和第8只压力表），可以测量这一轴向剖面沿轴向两个点的油膜压力。
2、摩擦系数f的测量
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（η-润滑油的动力粘度Pa.S,我们采用的润滑油的η=0。34Pa.S ，n-轴的转速，p-压力，p=w/（Bdw-施加在轴瓦上的载荷，B-轴瓦宽度，d-轴的直径），如图所示。
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F?d/2，它能使空套在轴上的轴瓦随着轴转动，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。当轴瓦随着轴转动时，测力杆另一端位移使与其接触的弹簧片发生变形，弹簧片的变形量Δ可由百分表9测出。弹簧片的变形对轴瓦随着轴的转动产生一个阻力矩来平衡摩擦力矩。当阻力矩等于摩擦力矩时，轴瓦的转动和弹簧片的变形都相对静止了（即平衡）。
根据力矩平衡条件得到：F?d/2=LQ。 L-测力杆上测力点与轴承中心距离，Q-作用在测力点的反力Q=k ?Δ。
设作用在轴瓦上的外载荷为w，则：f=F/w=2LQ/（wd）= 2L k?Δ/（wd）。
四、实验内容
1、观察测试在载荷为500N和1000N条件下（载荷同学也可以自己选定），开始形成不稳定油膜（即混合摩擦）的转速，开始形成稳定油膜（即液体摩擦）的转速。
2、测试在载荷为1000N、转速为500 rpm条件下（载荷和转速同学也可以自己选定），在轴承中间截面上油膜径向压力分布情况，待各压力表的压力值稳定后，由左至右依次记录压力表的压力值，根据所测量的7个压力值按一定比例绘制出油膜径向压力分布曲线和承载曲线，如图所示。此图的具体画法是：沿着圆周表面由左至右依次画出角度分别为30°、50°、70°、90°、110°、130°、150°的等分油压表1、2、
3、
4、
5、
6、
7、的位置。通过这些点与圆心O连线，在各连线的延长线上，将压力表测出的压力值以一定的比例（建议比例为0.1MPa=5mm）画出压力线1-1’、2-2’、3-3’、…… 7-7’。将1’、2’、……7’各点连接成光滑曲线，此曲线就是所测的油膜径向压力分布曲线。
为了确定轴承的承载量，用P i sinφi(i=1,2……7)求得向量1-1’、2-2’、…… 7-7’在载荷方向（既y 轴方向）的投影值。
角度φi与sinφi的数值见下表：
i i8′′′画到油膜径向压力分布曲线的下方（如图）。在直径0′′′～8′′′上先画出压力表位置的投影点1′′′、2′′′……7′′′，然后通过这些点画出上述相应的各点压力在载荷方向的分量（P i sinφi），即1′′、2′′……7′′等点,将各点平滑连接起来，所形成的曲线即为承载曲线。
在直径0′′′～8′′′上做一个矩形，使其面积与曲线所包围的面积相等，那么矩形的另一个边长为平均载
荷P平均。上述曲线应绘在方格纸上，可采用数方格的方法或采用积分仪积分的方法求其面积。
由于液体动压润滑轴承的润滑油由轴承两端端泻，端泻对油膜轴向压力存在一定影响这个影响一般按影响系数考虑，影响系数Φ在理论上Φ=0.7。实际影响系数Φ′=W/(P平均Bd)。
3、测试载荷为1000N、转速为500 rpm条件下，在第4只和第8只压力表所在轴向剖面上的轴向油膜压力分布情况（与第2项内容同时完成）。
理论上已经讨论过，液体动压润滑轴承的轴向油膜压力分布是以中间点为对称点按抛物线规律分布的。由于液体动压润滑轴承的润滑油由轴承两端端泻，所以两端油膜压力等于0，根据第4只和第8只压力表的压力数值就可知道中间点、距两端1/4处两点的压力值。根据这5个点的压力，以轴承宽度B为横坐标，压力为纵坐标，按一定比例在各个对应处表示各点压力，用光滑曲线连接各点即为轴向油膜压力分布曲线。（如图）
4、测试液体动压润滑轴承的摩擦系数f,并绘制轴承摩擦特性曲线（f—λ曲线）。
五、实验步骤
1、开机前的准备：
1）面板上调速旋钮逆时针旋到底（转速最低）。
2）加载螺旋杆旋至与负载传感器脱离接触。
3）将百分表测杆与弹簧片接触并将百分表调零。
4）通电后，面板上两组数码管亮，调节调零旋钮使负载数码管清零。
2、观察测试润滑油膜形成情况
1）将转速调至10 rpm左右，加载至500N（或同学自己选定），慢慢逐渐增加转速，注意观察油膜指示灯亮度变化，若出现忽明忽暗，即进入混合摩擦状态，记录此时转速，继续增加转速，注意观察油膜指示灯