保持架間隙對(duì)角接觸球軸承振動(dòng)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(dòng)化學(xué)院,遼寧 大連 116034; 2.大連交通大學(xué) 動(dòng)車(chē)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(dòng)軸承生熱[1]、振動(dòng)、噪聲[2]、保持架運(yùn)動(dòng)[3]及其穩(wěn)定性[4]，是滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)和動(dòng)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(huì)迅速增大，進(jìn)而會(huì)引起軸承振動(dòng)增大甚至引起嘯叫[5],故有必要分析保持架間隙對(duì)角接觸球軸承振動(dòng)特性的影響。

傳統(tǒng)模式中，財(cái)會(huì)人員通常將會(huì)計(jì)業(yè)務(wù)作為工作重點(diǎn)，而轉(zhuǎn)型后，財(cái)會(huì)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(dòng)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┱撸⒃谄髽I(yè)日常經(jīng)營(yíng)各環(huán)節(jié)中，將財(cái)會(huì)工作自身所具備的信息優(yōu)勢(shì)和專業(yè)能力充分發(fā)揮。此外，財(cái)會(huì)工作者也應(yīng)積極參與到企業(yè)各經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)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(duì)企業(yè)整體工作流程也可起到一定優(yōu)化作用[2]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)保持架間隙對(duì)滾動(dòng)軸承的影響做了大量研究:文獻(xiàn)[6-8]基于軸承動(dòng)力學(xué)模型分析了兜孔間隙與引導(dǎo)間隙比值對(duì)保持架運(yùn)動(dòng)的影響;文獻(xiàn)[9-11]基于軸承動(dòng)力學(xué)模型分析了引導(dǎo)間隙和兜孔間隙對(duì)保持架運(yùn)動(dòng)及穩(wěn)定性的影響;文獻(xiàn)[12-14]分析了不同保持架類(lèi)型對(duì)軸承穩(wěn)定性的影響;文獻(xiàn)[15]測(cè)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(dòng)速度評(píng)判，得到最佳兜孔間隙與引導(dǎo)間隙比值。

上述針對(duì)保持架間隙對(duì)軸承動(dòng)力學(xué)特性的影響大多基于滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)模型，試驗(yàn)方面主要通過(guò)測(cè)試軸承的振動(dòng)、噪聲、扭矩、工作電流等分析保持架間隙對(duì)軸承穩(wěn)定性的影響，均沒(méi)有采用峭度系數(shù)分析保持架間隙對(duì)軸承振動(dòng)的影響。鑒于此，以角接觸球軸承為研究對(duì)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(dòng)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(duì)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。”他的心里縱然滿是疑惑，卻也不敢再向師父追問(wèn)什么。他站起身，躬身倒退數(shù)步，而后轉(zhuǎn)身離開(kāi)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(guò)程中，材料出現(xiàn)多次裁剪，造成了一定的浪費(fèi)。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐深切體會(huì)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(duì)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(rùn)滑油動(dòng)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(shū) 。白皮書(shū)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(guò)度裝扮、打扮，漸漸的與最真實(shí)的狀態(tài)有些不符合，就會(huì)被認(rèn)為是裝模作樣，而超過(guò)了一定的度，就讓人覺(jué)得假，因?yàn)橛X(jué)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(duì)沖擊信號(hào)很敏感，可用來(lái)度量機(jī)械故障的劇烈程度，常應(yīng)用于表面損傷類(lèi)與早期故障的診斷。正常振動(dòng)信號(hào)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(dòng)沖擊增加，振動(dòng)信號(hào)中大幅值的概率密度增加，信號(hào)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(jiàn)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(jiàn)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(dòng)測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)如圖3所示，主要由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)軸、支承座、被測(cè)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，柔性聯(lián)軸器用于隔絕電動(dòng)機(jī)振動(dòng);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(cè)試軸承振動(dòng)加速度。

圖3 軸承振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)

4 間隙對(duì)軸承振動(dòng)特性的影響

4.1 引導(dǎo)間隙對(duì)軸承振動(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)代入 (6) 式計(jì)算軸承振動(dòng)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(dòng)劇烈，峭度偏離正常狀態(tài),說(shuō)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(dòng)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(jí)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(duì)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(duì)軸承振動(dòng)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(dòng)時(shí)域幅值無(wú)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(dòng)空間增大，保持架運(yùn)動(dòng)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(dòng)峭度增大。

5 結(jié)論

分析了保持架間隙對(duì)軸承振動(dòng)特性的影響，得出如下結(jié)論：

按照對(duì)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(duì)照組，余下38例，則給與中西醫(yī)護(hù)理干預(yù)，即觀察組。對(duì)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(duì)以上各數(shù)據(jù)對(duì)比；差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

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

2) 引導(dǎo)間隙較小時(shí)，角接觸球軸承振動(dòng)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(dòng)峭度逐漸增大。