滑动轴承实验台的设计
滑动轴承实验_2
实验一滑动轴承实验滑动轴承实验台使用简介本实验台用于液体动压滑动轴承实验，主要利用它来观察滑动轴承的结构及油膜形成的过程，测量其径向油膜压力分布，通过测定可以绘制出摩擦特性曲线、径向油膜压力分布曲线和测定其承载量。
一、实验台结构简介与工作原理1. 该实验台主要结构见下图所示：图1-1 滑动轴承实验台结构简图1-操纵面板2-电机3-三角带4-轴向油压表接头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由两个高精度的深沟球轴承支承。
直流电机2通过三角带3带动主轴9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读取摩擦力△值。
主轴瓦前端装有1~7号七只测径向压力的油压表7，油的进口1处。
在轴瓦的21处装有一个测轴向油压的油压表，即第8号油在轴瓦全长的4压表。
二、主要技术参数试验轴瓦内径d=70mm长度B=125mm粗糙度(旧标准7 )材料ZCuSn5Pb5Zn5加载范围0～1000N (0～100kg)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/△电机功率355W调速范围：3～500rpm试验台重量：52kg该实验台的操作面板如图1-2所示。
图1-2实验台面板布置图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-复位键三、电气装置技术性能1.直流电动机功率：355W2.测速部分：a、测速范围：3rpm～500rpmb、测速精度：±1rpm3.加载部分：a、调整范围：0～1000N(0～100kg)b、传感器精度：±1rpm4.工作条件a、环境温度：—10℃～+50℃b、相对温度：≤80%c、电源：～200V±10% 50Hzd、工作场所：无强烈电磁干扰和腐蚀气体四、使用步骤：1、开机前的准备：a、用汽油将油箱清理干净，加人N68(40#)机油至圆形油标中线。
开题报告
第2 章实验台整体方案的设计本文设计的滑动轴承试验台由液体动压径向滑动轴承台架、电机、传动机构、加载系统、润滑系统、数据采集与处理系统等组成。
2．1滑动轴承试验台的设计要求及实现的功能2．1．1 试验台的设计要求根据技术开发协议书规定的要求如下：1．电动机的转速为1500rpm=2坝4试轴瓦的内径为200mm。
轴瓦的内径不变，轴瓦宽度为40mm，80ram，120mm，160ram，200mm的轴承两套，一套用于油润滑，一套用于油汽润滑；3．轴瓦的材料为铸造铜合金(ZcuSnl0Pbl)；4．负载转速为350rpm；5．加载方式为下侧加载，压力为0—40KN可调；6．滑动轴承端面密封，循环冷却；7．宽度为120mm、160mm、200mm的轴瓦布置30个传感器，宽度为40mm和80mm的轴瓦布置10个传感器；8．被测轴瓦布置为下侧轴瓦；9．数据采集频率为10HZ；10．压力测量精度为±O．25％F·S，温度测量精度为O．2％。
2.1.2 实验台实现的功能本文设计的滑动轴承试验台基本思路是根据滑动轴承的润滑基本原理，研制用于理论研究的滑动轴承油膜压力测试、油膜温度测试、电机转速和扭矩测试的装置。
该滑动轴承试验台的设计是在调研和分析现有滑动轴承试验台的功能和性能基础上，综合运用机械设计、测试技术、信号处理等理论，借用专业的数据分析处理软件，主要实现以下功能：(1)实现以摩擦区的温度、压力为评判指标的单相流体与气体液相两相流体润滑的效果对比试验；(2)实现轴瓦内油膜压力和温度的测量；(3)实现电机和滑动轴承转速等的信号输出。
2．2试验台的总体方案设计试验台由液体动压径向滑动轴承台架、电机、传动机构、加载系统、润滑系统、数据采集系统等组成。
(1)液体动压径向滑动轴承台架：由外壳体、主轴滑动轴承座、加载传动机构润滑管路等组成，外壳体是焊接件。
壳体上方加有观察窗，以便于在实验时观察其内部工作情况。
滑动轴承实验
题。
表二径向油膜压力值记录
表号 1
2
3
4
5
6
7
载荷（N）
1386N （ 100r/min
1746N （ 100r/min
1746N （ 300r/min ）
国家工科机械基础教学基地
National basic teaching base for engineering machinery
机械设计
图十八 滑动轴承径向油膜压力分布曲线
国家工科机械基础教学基地
National basic teaching base for engineering machinery
1386N
1
2
3
4
5
6
7
8
1746N
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机械设计
图十七 滑动轴承特性曲线
国家工科机械基础教学基地
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机械设计
接下来我们来介绍实验课用到的滑动轴承实验台 首先我们来介绍实验台结构
图六为实验台实物照片，图七为实验台结构示意图
图六滑动轴承实验台
图七滑动轴承实验台结构示意图
图九 轴瓦
图十 油压表
请同学们看图九，图十，实验台上右边轴瓦径向每隔22°30´ 钻有直径1毫米的小孔 ，轴瓦上
一种压缩机用滑动轴承实验设计
2019年28期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application一种压缩机用滑动轴承实验设计莫锦涛1，2，方浩宇1，2，李长香1，2，陈训刚1，2，段春辉1，2，熊思勇1，2（1.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川成都610231；2.中国核动力研究设计院，四川成都610231）引言大型压缩机转子往往会在高速轻载工况下运行，且运行过程中会受到来自齿轮啮合、气流冲击的一定程度的扰动。
其中的滑动轴承也因此面临稳定性问题。
另外一方面，大型转子系统复杂，很难通过模拟仿真计算得到较为可信的结果。
因此，为了研究大型滑动轴承的工作特性，最有说服力的方法是搭建滑动轴承相应的实验台，对其进行系统研究和深入探讨，并分析其润滑机制。
国内外许多研究人员对滑动轴承实验台进行了设计和研究。
钟海权[1]利用实验台针对大型、低速、重载的水轮发电机组径向轴承的工作特性开展了相关研究。
白大鹏[2]设计的轴承实验台，转速为350r/min ，轴颈直径为200mm ，加载力为40kN 。
姜歌东等[3]采用PPMD 数据处理器和PC 机建立了基于计算机辅助实验的滑动轴承实验台测控系统，用于解决滑动轴承实验中存在的测试数据庞大、实验因素复杂等问题。
胡朝阳和常山[4]研制了大型的油膜轴承实验台，最大支承轴颈直径200mm ，由本体部分、液压传动与供油、数据检测与处理、电力拖动与电气控制4大部分组成。
在国外，Morgoil 、Kinsbury 、Pioneer 等大型滑动轴承公司[5]也对滑动轴承实验台进行了设计和研究。
尤其是美国Texas A &M 大学透平机械实验室针对高速静压滑动轴承研制了一种实验台[6]。
CHILDS 带领的团队在这一实验台基础上进行了改进[7-10]。
在近20年的时间里，大量学者在不同工况下针对不同结构、不同参数的各类型滑动轴承的静、动态性能和转子动力学特性进行了理论分析和实验测量，获得了大量意义重大的研究成果[11-14]。
可倾瓦滑动轴承测试箱、测试试验台及测试方法与制作流程
本技术公开了一种可倾瓦滑动轴承测试箱、测试试验台及测试方法，包括轴承测试箱，所述轴承测试箱包括箱体、支承在箱体上的空心输入轴、通过固定钢缆固定在箱体内的滑动轴承座、安装在滑动轴承座上且套设在空心输入轴外的可倾瓦滑动轴承、给滑动轴承座施加载荷的液压加载器、嵌在空心输入轴外圆壁的应变片薄膜、固定在空心输入轴内且与应变片薄膜通过导线相连的无线应变节点、以及给滑动轴承座注入润滑油的注油装置。
测试试验台，包括液压控制器、高频采集器、转速测量装置、变频器、测试电脑、以及依次传动连接的驱动电机、扭矩仪、增速箱和轴承测试箱，通过该测试平台能实现不同转速、载荷工况下的可倾瓦滑动轴承油膜瞬态压力及分布。
技术要求1.一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，包括轴承测试箱，所述轴承测试箱包括箱体、支承在箱体上的空心输入轴、通过固定钢缆固定在箱体内的滑动轴承座、安装在滑动轴承座上且套设在空心输入轴外的可倾瓦滑动轴承、给滑动轴承座施加载荷的液压加载器、嵌在空心输入轴外圆壁的应变片薄膜、固定在空心输入轴内且与应变片薄膜通过导线相连的无线应变节点、以及给滑动轴承座注入润滑油的注油装置。
2.根据权利要求1所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，所述液压加载器的基座固定在箱体上，液压加载器的加载端与滑动轴承座顶部固接。
3.根据权利要求1所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，所述注油装置为液压泵。
4.根据权利要求1所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，还包括用于检测空心输入轴转速的转速测量装置。
5.根据权利要求1所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，所述转速测量装置包括齿轮和感应齿轮转速的霍尔传感器，齿轮安装在空心输入轴的后端。
6.一种可倾瓦滑动轴承测试试验台，其特征在于，包括液压控制器、高频采集器、转速测量装置、变频器、测试电脑、以及依次传动连接的驱动电机、扭矩仪、增速箱和轴承测试箱，所述轴承测试箱为权利要求1-3任一项所述的可倾瓦滑动轴承测试箱，所述液压控制器与液压加载器相连，高频采集器分别与扭矩仪和转速测量装置相连，变频器与驱动电机相连，所述液压控制器、高频采集器以及变频器均与测试电脑相连，无线应变节点和测试电脑通过无线信号连接。
滑动轴承试验台机构设计及仿真
图书分类号：密级：毕业设计(论文)滑动轴承试验台机构设计及仿真SLIDING BEARING TEST-BED DESIGN ANDSIMULATION学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名：日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。
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论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日目录摘要： (1)Abstract: (2)1 绪论 (3)1.1 选题的背景与意义 (3)1.2 滑动轴承试验台的研究现状 (4)1.3 设计的主要内容及要求 (6)1.3.1 被测轴承的尺寸 (6)1.3.2 测试条件 (6)1.3.3 测试对象 (6)2 滑动轴承的作用机理及相关参数估算 (7)2.1 滑动轴承动压形成的基本原理 (7)2.2 滑动轴承试验台相关参数的估算 (8)2.2.1燃油泵滑动轴承的相关参数估算 (8)2.2.2 试验台摩擦转矩的估算 (9)3 滑动轴承试验台的设计 (10)3.1 试验台总体布局及设计 (10)3.1.1 驱动系统 (11)3.1.2 润滑系统 (11)3.1.3 加载系统 (12)3.1.4 测量系统 (12)3.2 试验台主体台架及相关零件的设计 (12)3.2.1 支撑轴承座的设计 (13)3.2.2 主轴的设计 (14)3.2.3 联轴器的设计 (17)3.2.4 油封设计： (17)3.3 驱动系统设计 (18)3.3.1 变频电机的选择 (18)3.3.2 变频器的选择 (20)3.3.3 增速齿轮箱的设计 (20)3.3.4 联轴器的选择 (22)3.4 润滑系统设计 (23)3.4.1 燃油泵中滑动轴承的润滑机理 (23)3.4.2 润滑系统原理 (24)3.4.3 润滑系统液压泵的设计与选型 (26)3.4.4 液压泵驱动电机的选择 (27)3.4.5 比例溢流阀的选择 (27)3.4.6 比例流量阀的选择 (28)3.5 加载系统设计 (29)3.5.1 加载方案的选择 (29)3.5.2 液压加载系统的原理 (30)3.5.3 液压系统主要元件的设计 (32)3.5.4 加载系统机构的设计 (36)3.6 测量系统设计 (37)3.6.1 油膜压力分布的测量 (37)3.6.2 油膜温度分布的测量 (40)3.6.3 轴心轨迹测量 (41)3.6.4 摩擦力矩测量 (42)3.6.5 集流器的设计 (42)4 LabView的信号分析及处理 (44)4.1 Labview简介 (44)4.2 信号分析与处理 (45)总结 (46)致谢 (47)[参考文献] (48)滑动轴承试验台设计摘要现代社会是工业社会，自动化的社会，计算机的兴起带动了许多行业的兴起，电子行业就是其中之一：也带动着控制系统的发展，由人工向机器发展，由机器超更高的智能化发展。
液体动压滑动轴承实验台设计（有全套图纸）
film temperature
III
本科毕业设计（论文）通过答辩
目录
摘 要....................................................................................................................................... III
本论文主要对液体动压滑动轴承进行分析、设计，使得其能够更好的工作， 测得各种实验数据。对电机、温度传感器、加热装置进行解析、选择，可以测量 及仿真径向油膜压力分布、油膜温度变化、油槽温度变化等各种参数。在基于流 体力润滑理论的基础上，以雷诺方程的建立和求解过程，揭示了影响油膜压力的 因素和其变化规律。可以通过改变各种参数揭示影响油膜压力的因素及其变化规 律，从而能够更加深刻的理解和掌握滑动轴承的原理。如此一来，不仅完成了滑 动轴承实验，并且加深了对油膜承载机理的理解，同时还提高了对滑动轴承的设 计能力。
第 3 章 液体动压滑动轴承油膜特性分析..........................................................................13
3.1 径向滑动轴承油膜压力分布的理论基础..................................................................... 13 3.1.1 液体动压润滑的基本方程................................................................................. 13 3.1.2 雷诺方程的简化................................................................................................ 13 3.1.3 雷诺方程的无量纲形式.................................................................................... 14 3.1.4 雷诺方程的无量边界条件................................................................................ 15 3.1.5 开设油槽时油膜压力的计算............................................................................ 16
数字化滑动轴承实验系统设计
东北大学硕士学位论文数字化滑动轴承实验系统设计姓名：***申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：***20070101东北大学硕士学位论文第１章绪论专Ｒ……”２。
５弋瓢鼠嵩踅捌日一…——亭彩洛多手，予≥■巩■置：霎＼＼／∥蚕ｊ／眉·霹■节ｚ．曩■■ｔＩ１１１１４１ｔ曩·室■，ｌｌＪｌ翰Ｉｔｔ‘■一■磷’．曲■¨●ＩＩ．ｆｉｌｌｏ一■’●覃毫主毫Ｉ●■艇一Ｉ．■量０主盛－ｌ麓兰■图１．２３６０度滑动轴承实验台Ｆｉｇ．Ｉ．２３６０ｄｅｇｒｅｅｓｌｉｄｉｎｇｂｅａｒｉｎｇｗｏｒｋｂｅａｃｈ在石油钻井中，滑动轴承牙轮钻头的应用广泛，但轴承的工作环境却相当恶劣，为了高钻头滑动轴承的工作寿命，并为这类轴承的设计提供科学依据，清华大学摩擦学国家重点实验室针对其实际应用工况，特殊设计了ＩＰＧ．２型滑动轴承实验台【引。
如图１．３所示。
图１．３ＩＰＧ－２型滑动轴承实验台Ｆｉｇ．１．３ＩＰＧ·２ｓｌｉｄｉｎｇｂｅａｒｉｎｇｗｏｒｋｂｅａｃｈ轴套（１８）与主轴（１７）相连并随主轴一起旋转，轴颈（１２）固定在第二轴（８）上，通过东北大学硕士学位论文第４章滑动轴承实验台硬件与软件系统设计图４．３设备管理器对话框Ｆｉｇ．４．３ＤｉａｌｏｇｂｏｘｏｆＤｅｖｉｃｅＭａｎａｇｅｒ图中如显示安装在Ｐｃ机上的数据采集卡代号，则安装成功。
安装好的数据采集卡需要对其各项引脚进行配置，才能使数据采集卡在用户的要求下正常工作。
为了方便的对数据采集卡的引脚进行配置，研华公司提供了一个数据采集卡管理软件（ＡｄｖａｎｔｅｃｈＤｅｖｉｃｅＭａｎａｇｅｒ）。
其界面如图４．４所示：图４．４管理软件界面Ｆｉｇ．４．４ＩｎｔｅｒｆａｃｅｏｆＡｄｖａｎｔｅｃｈＤｅｖｉｃｅＭａｎａｇｅｒ当Ｐｃ机上已经安装好某个产品的驱动程序后，它前面将没有红色叉号，说明驱动程序已经安装成功。
比如上图中的ＰＣＩ－１７１１Ｌ前面就没有红色叉号。
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滑动轴承实验台的设计
1、引言
滑动轴承是一种最基本的机械部件，其正常工作时轴颈和轴瓦间的润滑液体在一定条件下形成动压油膜，处于液体润滑状态，且动压油膜形成后具有一定的承载能力，也是滑动轴承性能的主要因素。
一般高等工科院校的相关专业所开设的机械设计课程中，都会讲解滑动轴承的原理及设计方法，为了配合学生更好的理解滑动轴承动压油膜形成原理，以及滑动轴承承载特性曲线，利用专门的滑动轴承教学实验台，开设滑动轴承实验课。
以前使用的仪器设备，结构已老化严重，实验手段落后。
为此我们设计出一种新型的滑动轴承实验台，可以大大提高实验台的工作性能。
2、实验台的主体设计
新型滑动轴承实验台的主体由几个部分组成，各部分的功能设计与实现如图1所示，系统将7路采集来的信号通过多路开关送入A/D转换电路进行模数转换，然后通过译码器译码，通过
数字显示板显示；主轴速度经过放大整形之后，通过数字显示板显示；步进电机、直流电机分别用在加载机构和调速电路上，实现自动连续加载，直流电机速度可调。
图1滑动轴承实验台的组成框图
2.1步进电机驱动杠杆放大加载机构设计
加载机构的设计是本实验系统的主要部分，步进电机驱动杠杆放大加载机构示意图如图2所示，为了保证能够在轴承的轴瓦上加上足够的连续变化的载荷，采用步进电机带动丝杆转动再带动螺母做直线运动，通过杠杆放大机构把载荷连续均匀地加到轴瓦上。
1.托板
2.螺母
3.支架
4.杠杆放大机构
5.丝杆
6.销轴座
7.步进电机
8.称重传感器
图2步进电机驱动杠杆加载机构
2.2 轴瓦及传感器的安装方案的设计
原实验台轴瓦结构为半瓦，为了减少端泄改为全瓦结构使轴承动压油膜曲线能更符合雷诺曲线。
轴瓦及传感器的安装示意图如图3所示，轴瓦包角3600度，由青铜材料制成，与轴承间的配合为间隙配合。
在轴瓦径向上按周向每隔22.50钻一个1mm的小孔，每个小孔都连接有压力传感器，将传感器安装在轴瓦边上而不是中部，是兼顾滑动轴承实验台整体结构设计而定的，轴承内形成动压油膜后，每点的油膜压力可以通过压力传感器测出并通过放大，并将数据经过转换显示出来。
图3 轴瓦及传感器的安装示意图
3、实验台的电路设计
3.1 实验台的硬件电路系统
实验台的硬件电路组成如图4所示，包含有7路压力传感器信号、1路承载力传感器信号、1路摩擦转矩传感器信号、传感器放大电路、多路转换电路、A/D转换电路、直流电机调速、测速系统、步进电机驱动系统等。
7路传感器信号从实验台的后面板输入，接入放大板，放大板上有传感器共桥电源调零电路和信号放大电路。
双端输入的传感器信号经过放大电路放大成单端输出0-5V的信号，通过拨码开关与数据采集板相连。
数据采集板上的A/D转换电路可通过拨码开关控制，测量电机转速的光电开关从后面板接入，通过整形电路在前面板的电机转速显示电路显示。
图4 硬件电路组成
3.2 多路转换电路
由于只对手动控制进行设计，因此只需将7路放大电路直接接入拨码开关SW-DIP9，手动控制采集通道的切换，即通过手动控制开关来决定哪路放大电路接通，每次只能有一路电路接通并显示压力值。
3.3 A/D 转换电路
直流电压信号的模数转换电路，常用积分式A/D 转换器。
特点是：变换速度慢（2-3次/秒），但转换精度较高，抗干扰能力较强，构造较简单，适用于组成各种便携式或板式数字仪表的A/D转换器。
通过对本实验台的使用环境进行分析，测量时油压的稳定速度较慢，也不存在需要实时控制的问题，因此本系统选择了双积分型A/D转换芯片，型号是ICL7135。
该芯片是高准确度、通用型单片CMOS
四位半A/D转换器，能够自动调零、自动判断输入信号的极性，具有数据保持功能。
为了调节平滑，可以实现无级调速，实验台采用改变电枢电压调速方式，属于恒转矩调速，并在空载或负载转矩时也能得到稳定转速这种调速时，电动机采取他励方式保持其励磁不便，只改变电枢电路的供电电压，转速降Δn不便，特性硬度大，稳定性较好，可以调节至较低转速，调速范围一般可达10--12rpm。
通过电压正向变化，使电动技能平滑地起动和工作在四个象限，能实现反馈制动，而且控制功率较小，效率较高，配上各种调节器组成性能指标较高的调速系统。
本文主要介绍了新型滑动轴承实验台的硬件组成，并对系统组成中设计的各电路模块加以概述。
利用步进电机驱动加载系统代替原有实验台的手动加载，实现自动连续加载，转速实时显示，提高了实验台的性能。
通过实验能更好的理解滑动轴承动压油膜形成机理以及轴承承载能力等各项性能指标。