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深沟球轴承钢球通过振动的特性分析

作者：瑞昊德来源：济南瑞昊德轴承有限公司发表时间：2012-08-02 08:51:34 点击：10092

深沟球轴承钢球通过振动产生的原因主要是轴承的径向游隙和相邻两个钢球之间的距离。从 (1)、(2)式可以看出：径向游隙越大，钢球的数目越少，则轴系沿铅直方向的位移量增加，振动越严重。当径向游隙 G，=0时，Rp=R，】=0，有 △=0。从(3)、(4)式来看，振动的频率与钢球的数目和轴系的转速有关，钢球的数目越多，轴系的转速越高，则振动的频率越高。

　　轴承内圈带动钢球在外圈一侧的沟道里滚动，实际上相当于钢球外接包络圆各接点所连成的“直线多边形”在外圈一侧的沟道里滚动，形成了滚动轴承正常工作过程中的“多边形效应”
　　(见图2)。此情形类似于套筒滚子链的“多边形效应”。径向游隙越大，钢球数量越少，多边形的边长相对增长，振动就会加剧。
　　应当注意的是，在以上振动位移量和频率的计算公式推导中，忽略了钢球与外圈沟道接触的弹性变形，这表明，载荷越轻，振动越显著。反之，随着载荷的增大，外圈沟道与钢球接触的弹性变形将增加，承载区的钢球的数目也增多，此振动将会减轻直至消失。当承载区扩展到外圈沟道半圈以上，并且同时接触的钢球数目超过 3个以上时，轴系振动将基本消失。
　　因为此时，重载时产生的接触弹性变形使得过各接触点所作的钢球外接包络圆弧已与外圈承载区沟道圆弧相“吻合”。采取钢球与内外圈过盈装配或加预紧力的方法，可以消除径向游隙、增加钢球同时接触的数目，都能有效地控制或消除“钢球通过振动”。
　　当我们将由钢球“多边形效应”引起的轴系振动与本文开始时提到的在文献[1]中描述的由钢球和套圈的“接触弹性变形量变化”引起的轴系振动相比较，就会发现这两种“钢球通过振动”发生的条件相似，振动的频率相同；但位移的方向却正好相反，二者相互修正，应是两类不同的振动。例如，当钢球处于图 la所示的位置时，接触弹性变形最大，轴系处于“最低点”；但此时恰好又是钢球“多边形”的顶点落在 F，所正对的位置上，按“多边形效应”轴系处于“最高点”。在图 lb所示的位置时，位移极点反之，结论亦然。
　　二者的区别在于：由钢球和套圈的“接触弹性变形量变化”引起的轴系振动是在径向载荷 F的作用下产生的；而由钢球“多边形效应”引起的轴系振动与径向载荷无关，是真正意义上的“与轴承本身结构有关”的振动。当载荷很小，以至钢球和套圈的“接触弹性变形量”可以忽略时，钢球“多边形效应”引起的轴系振动将继续维持。
　　深沟球轴承的钢球通过振动只在轴系低速旋转时发生，高速旋转时将减弱或消失。这是因为转速很高时，工作温度升高，径向游隙减小。
　　另外，振动的激励是简谐的，高速旋转时的频率很高，远远超过轴系的固有频率，内圈连同轴系位移的速度换向太快，以至轴系因自身质量具有的惯性来不及跟随。

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