深溝球軸承鋼球通過振動(dòng)的特性分析
發(fā)布者：dan2012 發(fā)布時(shí)間：2012-11-26 22:12:47
深溝球軸承鋼球通過振動(dòng)產(chǎn)生的原因主要是軸承的徑向游隙和相鄰兩個(gè)鋼球之間的距離。從 (1)、(2)式可 以看 出：徑 向游 隙越大，鋼球的數(shù) 目越少，則軸系沿鉛直方向的位移量增加 ，振動(dòng)越嚴(yán)重。當(dāng)徑向游 隙 G，=0時(shí)，Rp=R，】=0，有 △=0。從(3)、(4)式來看，振動(dòng) 的頻率與鋼球 的數(shù) 目和軸系的轉(zhuǎn)速有關(guān)，鋼球 的數(shù) 目越多，軸系的轉(zhuǎn)速越高 ，則振動(dòng)的頻率越高。
軸承內(nèi)圈帶動(dòng)鋼球在外圈一側(cè)的溝道里滾動(dòng)，實(shí)際上相當(dāng)于鋼球外接包絡(luò)圓各接點(diǎn)所連成的“直線多邊形”在外圈一側(cè)的溝道里滾動(dòng)，形成了滾動(dòng)軸承正常工作過程中的“多邊形效應(yīng)”
(見圖2)。此情形類似于套筒滾子鏈 的“多邊形效應(yīng)”。徑向游隙越大，鋼球數(shù)量越少 ，多邊形的邊長相對(duì)增長 ，振動(dòng)就會(huì)加劇。
應(yīng)當(dāng)注意的是 ，在以上振動(dòng)位移量和頻率的計(jì)算公式推導(dǎo) 中，忽略了鋼球與外圈溝道接觸的彈性變形，這表明，載荷越輕 ，振動(dòng)越顯著。反之 ，隨著載荷的增大，外圈溝道與鋼球接觸的彈性變形將增加 ，承載區(qū)的鋼球的數(shù) 目也增多 ，此振動(dòng)將會(huì)減輕直至消失。當(dāng)承載區(qū)擴(kuò)展到外圈溝道半圈以上 ，并且同時(shí)接觸的鋼球數(shù) 目超過 3個(gè)以上時(shí) ，軸系振動(dòng)將基本消失。
因?yàn)榇藭r(shí)，重載時(shí)產(chǎn)生 的接觸彈性變形使得過各接觸點(diǎn)所作的鋼球外接包絡(luò)圓弧已與外圈承載區(qū)溝道圓弧相“吻合”。采取鋼球與內(nèi)外圈過盈裝配或加預(yù)緊力的方法 ，可以消除徑向游隙、增加鋼球同時(shí)接觸的數(shù) 目，都能有效地控制或消除“鋼球通過振動(dòng)”。
當(dāng)我們將 由鋼球“多邊形效應(yīng)”引起的軸系振動(dòng)與本文開始時(shí)提到的在文獻(xiàn)[1]中描述的由鋼球和套圈的“接觸彈性變形量變化”引起的軸系振動(dòng)相比較 ，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩種“鋼球通過振動(dòng)”發(fā)生的條件相似 ，振動(dòng)的頻率相同；但位移的方向卻正好相反，二者相互修正，應(yīng)是兩類不同的振動(dòng)。例如，當(dāng)鋼球處于圖 la所示的位置時(shí)，接觸彈性變形最大 ，軸系處于“最低點(diǎn)”；但此時(shí)恰好又是鋼球“多邊形”的頂點(diǎn)落在 F，所正對(duì)的位置上 ，按“多邊形效應(yīng)”軸系處于“最高點(diǎn)”。在圖 lb所示的位置時(shí) ，位移極點(diǎn)反之 ，結(jié)論亦然。
二者的區(qū)別在于 ：由鋼球和套圈的“接觸彈性變形量變化”引起 的軸 系振動(dòng)是在徑向載荷 F的作用下產(chǎn)生的；而由鋼球“多邊形效應(yīng)”引起的軸系振動(dòng)與徑向載荷 無關(guān)，是真正意義上的“與軸承本身結(jié)構(gòu)有關(guān)”的振動(dòng)。當(dāng)載荷很小，以至鋼球和套圈的“接觸彈性變形量”可以忽略時(shí)，鋼球“多邊形效應(yīng)”引起的軸系振動(dòng)將繼續(xù)維持。
深溝球軸承的鋼球通過振動(dòng)只在軸系低速旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)將減弱或消失。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)速很高時(shí)，工作溫度升高，徑向游隙減小。
另外 ，振動(dòng)的激勵(lì)是 簡諧的，高速旋轉(zhuǎn) 時(shí)的頻率 很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過軸 系的固有頻率 ，內(nèi)圈連同軸系位移的速度換 向太快 ，以至軸系因自身質(zhì)量具有的慣性來不及跟隨 。
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