保持架間隙對角接觸球軸承振動特性的影響

溫保崗, 王美令，喬留春, 韓清凱

(1.大連工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與自動化學(xué)院,遼寧 大連 116034; 2.大連交通大學(xué) 動車運(yùn)用與維護(hù)學(xué)院,遼寧 大連 116028;3.大連理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 遼寧 大連 116024)

保持架兜孔間隙和引導(dǎo)間隙直接影響著滾動軸承生熱[1]、振動、噪聲[2]、保持架運(yùn)動[3]及其穩(wěn)定性[4]，是滾動軸承設(shè)計(jì)和動力學(xué)分析中需要考慮的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)之一。當(dāng)保持架間隙設(shè)計(jì)不合理時(shí)，球、引導(dǎo)套圈與保持架的碰撞力及摩擦力會迅速增大，進(jìn)而會引起軸承振動增大甚至引起嘯叫[5],故有必要分析保持架間隙對角接觸球軸承振動特性的影響。

傳統(tǒng)模式中，財(cái)會人員通常將會計(jì)業(yè)務(wù)作為工作重點(diǎn)，而轉(zhuǎn)型后，財(cái)會人員應(yīng)將企業(yè)整體發(fā)展規(guī)劃、宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展變動作為重點(diǎn)工作，工作角色也由信息記錄者逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⑻峁┱?，并在企業(yè)日常經(jīng)營各環(huán)節(jié)中，將財(cái)會工作自身所具備的信息優(yōu)勢和專業(yè)能力充分發(fā)揮。此外，財(cái)會工作者也應(yīng)積極參與到企業(yè)各經(jīng)營管理活動中，依據(jù)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，在企業(yè)進(jìn)行決策時(shí)提供相應(yīng)的財(cái)務(wù)信息和經(jīng)濟(jì)信息，既可以提升決策的正確性，對企業(yè)整體工作流程也可起到一定優(yōu)化作用[2]。

國內(nèi)外對保持架間隙對滾動軸承的影響做了大量研究:文獻(xiàn)[6-8]基于軸承動力學(xué)模型分析了兜孔間隙與引導(dǎo)間隙比值對保持架運(yùn)動的影響;文獻(xiàn)[9-11]基于軸承動力學(xué)模型分析了引導(dǎo)間隙和兜孔間隙對保持架運(yùn)動及穩(wěn)定性的影響;文獻(xiàn)[12-14]分析了不同保持架類型對軸承穩(wěn)定性的影響;文獻(xiàn)[15]測試了不同兜孔間隙與引導(dǎo)間隙比下軸承的電流變化、徑向振動速度評判，得到最佳兜孔間隙與引導(dǎo)間隙比值。

上述針對保持架間隙對軸承動力學(xué)特性的影響大多基于滾動軸承動力學(xué)模型，試驗(yàn)方面主要通過測試軸承的振動、噪聲、扭矩、工作電流等分析保持架間隙對軸承穩(wěn)定性的影響，均沒有采用峭度系數(shù)分析保持架間隙對軸承振動的影響。鑒于此，以角接觸球軸承為研究對象，采用峭度系數(shù)分析不同兜孔間隙、引導(dǎo)間隙條件下軸承的振動特性。

1 保持架受力

1.1 保持架間隙

以角接觸球軸承為研究對象，圓柱形兜孔、內(nèi)圈引導(dǎo)保持架如圖1所示。圖中：Dw為球徑;Dp為保持架兜孔直徑;Dci為保持架內(nèi)徑;Dce為保持架外徑;Dig為內(nèi)圈引導(dǎo)面直徑;Bc為保持架寬度;Bg為保持架引導(dǎo)寬度。兜孔間隙為

“是，師父?！彼男睦锟v然滿是疑惑，卻也不敢再向師父追問什么。他站起身，躬身倒退數(shù)步，而后轉(zhuǎn)身離開了望天歸。

(1)

第j個(gè)鋼球與保持架兜孔的摩擦力fcbj為

由 (5)式可以看出：增大引導(dǎo)間隙，保持架與引導(dǎo)套圈的相互作用力減小。

(2)

圖1 圓柱形兜孔、內(nèi)圈引導(dǎo)保持架結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 保持架受力

現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵循模數(shù)協(xié)調(diào)原則，建立標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)體系，優(yōu)化建筑空間尺寸[13]。項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)未嚴(yán)格遵循選材的模數(shù)要求，在項(xiàng)目圍護(hù)體系制作過程中，材料出現(xiàn)多次裁剪，造成了一定的浪費(fèi)。通過項(xiàng)目實(shí)踐深切體會到，模數(shù)化是建筑工業(yè)化的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件和內(nèi)裝部品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化[9]13，有利于組織生產(chǎn)、提高效率、降低成本。

(3)

引導(dǎo)間隙為

fcbj=-μcFcbj，

Cp=0.5(Dp-Dw)，

(4)

式中：Kc為保持架兜孔與球接觸的載荷-變形系數(shù)；zcbj為第j個(gè)球與保持架在z向的相對位置；μc為保持架與球之間的切向摩擦因數(shù)。

圖2 保持架受力示意圖

由(3)，(4)式可以看出：增大兜孔間隙，保持架兜孔與球的相互作用力減小。

保持架與內(nèi)圈引導(dǎo)面的相互作用力可表示為[16]

(5)

式中：Rci為保持架引導(dǎo)面半徑，Rci=0.5Dci；ωi為內(nèi)圈角速度；ωc為保持架角速度；η0為潤滑油動力黏度。

Cg=0.5(Dci-Dig)。

2010年6月30日，宜昌市發(fā)布裝備制造業(yè)人才白皮書 。白皮書指出：裝備制造業(yè)從業(yè)人員規(guī)模增加，一線技能人員所占比例下降；本地高校大部分畢業(yè)生輸送經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，引進(jìn)小于流出，近兩年呈凈流出狀態(tài)。

2 峭度系數(shù)

峭度系數(shù)定義為量綱一的4階中心距，可表示為

喬本有裝扮、打扮的意思，而過度裝扮、打扮，漸漸的與最真實(shí)的狀態(tài)有些不符合，就會被認(rèn)為是裝模作樣，而超過了一定的度，就讓人覺得假，因?yàn)橛X得假那便是虛偽了。

保持架受力如圖2所示，以外圈中心為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系Oyz，yc，zc分別為保持架質(zhì)心在水平、豎直方向的位移,其中第j個(gè)球與保持架兜孔的法向力Fcbj為

峭度對沖擊信號很敏感，可用來度量機(jī)械故障的劇烈程度，常應(yīng)用于表面損傷類與早期故障的診斷。正常振動信號幅值分布接近正態(tài)分布，峭度系數(shù)K≈3。隨故障出現(xiàn)，振動沖擊增加，振動信號中大幅值的概率密度增加，信號幅值分布偏離正態(tài)分布，正態(tài)曲線出現(xiàn)偏斜或分散，峭度值隨之增大[17]。

(6)

3 保持架設(shè)計(jì)及軸承試驗(yàn)機(jī)

3.1 保持架設(shè)計(jì)

以7013AC角接觸球軸承為例分析，其引導(dǎo)方式為內(nèi)圈引導(dǎo)，主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。分別設(shè)計(jì)3種不同引導(dǎo)間隙、兜孔間隙的保持架，其結(jié)構(gòu)參數(shù)分別見表2和表3。

表1 7013AC角接觸球軸承主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

表2 不同引導(dǎo)間隙的保持架結(jié)構(gòu)參數(shù)

表3 不同兜孔間隙的保持架結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.2 軸承試驗(yàn)機(jī)

角接觸球軸承保持架振動測試試驗(yàn)臺如圖3所示，主要由電動機(jī)、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)軸、支承座、被測軸承、加載裝置等組成。被試軸承安裝在懸臂式轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸由伺服電動機(jī)驅(qū)動，柔性聯(lián)軸器用于隔絕電動機(jī)振動;加載裝置用于徑向和軸向加載;在軸承座上布置加速度傳感器，用于測試軸承振動加速度。

圖3 軸承振動測試試驗(yàn)臺

4 間隙對軸承振動特性的影響

4.1 引導(dǎo)間隙對軸承振動特性影響

在轉(zhuǎn)速為4 800 r/min，軸向載荷為1 000 N，徑向載荷為5 00 N時(shí)，不同引導(dǎo)間隙下軸承的時(shí)域波形如圖4所示。取時(shí)域波形上N=4 000個(gè)采樣時(shí)域數(shù)據(jù)，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差和均值，并將計(jì)算結(jié)果和時(shí)域振動數(shù)據(jù)代入 (6) 式計(jì)算軸承振動峭度值，如圖5所示。由圖可以看出：當(dāng)保持架引導(dǎo)間隙較小時(shí)，軸承振動劇烈，峭度偏離正常狀態(tài),說明保持架引導(dǎo)面與引導(dǎo)套圈碰撞劇烈;隨引導(dǎo)間隙增大，保持架運(yùn)動穩(wěn)定性逐漸增加，保持架引導(dǎo)面與引導(dǎo)套圈碰撞力Fci減小，峭度值逐漸減小。

半柔性路面是將一定級配的水泥砂漿灌入到大空隙瀝青混凝土而形成的一種路面結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是母體瀝青混合料具有較大的空隙率，水泥砂漿的灌入使形成的密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)更具有嵌擠和膠結(jié)能力。本文結(jié)合工程應(yīng)用，并對試驗(yàn)路段進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。結(jié)果表明：該半柔性路面施工工藝和質(zhì)量控制要求的應(yīng)用，能有效提高施工質(zhì)量，改善路面整體使用性能。

圖4 不同引導(dǎo)間隙下軸承的時(shí)域波形

圖5 不同引導(dǎo)間隙條件下軸承的峭度值

4.2 兜孔間隙對軸承振動特性影響

在轉(zhuǎn)速4 800 r/min、軸向載荷1 000 N、徑向載荷5 00 N時(shí)，不同兜孔間隙下軸承的時(shí)域波形如圖6所示，不同兜孔間隙條件下軸承的峭度值如圖7所示。由圖可以看出：隨兜孔間隙增大，振動時(shí)域幅值無明顯變化，但峭度逐漸增加。這是由于兜孔間隙增大，兜孔與球的自由運(yùn)動空間增大，保持架運(yùn)動穩(wěn)定性變差，保持架引導(dǎo)面與引導(dǎo)套圈碰撞力Fci逐漸增大，軸承振動峭度增大。

5 結(jié)論

分析了保持架間隙對軸承振動特性的影響，得出如下結(jié)論：

按照對比護(hù)理的方式進(jìn)行研究，選取我院2017年1月～2018年8月所接診病例76例，任選組中38例，以常規(guī)方式護(hù)理，即對照組，余下38例，則給與中西醫(yī)護(hù)理干預(yù)，即觀察組。對照組男20例，女18例，年齡34～57歲，平均（43.12±1.08）。而觀察組則由男19例，女19例，年齡31～59歲，平均（45.82±1.45）。對以上各數(shù)據(jù)對比；差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

1) 引導(dǎo)間隙、兜孔間隙均會影響角接觸球軸承振動，但引導(dǎo)間隙對軸承振動影響更為顯著。

2) 引導(dǎo)間隙較小時(shí)，角接觸球軸承振動峭度偏離其正常狀態(tài)，隨引導(dǎo)間隙增大，峭度逐漸減小。

3) 隨保持架兜孔間隙增大，角接觸球軸承振動峭度逐漸增大。