滾動軸承振動的模擬和實驗分析

1、t輔罩.6四外軸承技術(shù)卜滾動軸承振動的模擬和實驗分析洛陽軸承研究所(河南洛陽哈爾濱軸承股份有限公司(黑龍江哈爾演洛陽市水利勘察設(shè)計院(河南洛陽洛陽軸零研究所(河南洛陽模擬任何振動系統(tǒng)的振動,都必須要先解決兩個基本問題:首先就是振動激勵,即引起振動的作用力問題,其次是振動系統(tǒng)的動態(tài)性能問題。理研究一下,球軸露;等動裝置中按軸承工業(yè)常規(guī)方法進行實驗時,其外圈的振動“J。文獻2已解決的是,球和套圈溝道具有波紋度之類工藝誤差的球軸承在軸向載荷下的振動激勵問題。從而可以確定套圈及鋼球的諧波與軸向、徑向和角向振動激勵的頻譜之間的關(guān)系。徑向振動激勵的相應(yīng)關(guān)系式(初次近似的頻譜列于表1中。根據(jù)資料得知.只有鋼

2、球和套圈溝道波紋度諧波為偶數(shù)時,才會引起徑向振動激勵,其諧波號與鋼球數(shù)n的倍數(shù)相差1。表1引趨振動t囊的零件誤差諧謎靠振動散威囊率贛威的振糟外i;hl(千1“I軸內(nèi)一=h1ml如,銅葺e=2k如oI躲關(guān)于傳動裝置中球軸承的動態(tài)性能問題,文獻1、2進行過分析研究,結(jié)果表明,裝在球軸承外圈上的傳感器所記錄的振動,取決于套圈(視為絕對剛體的振動和彎曲振動,而且最多的表現(xiàn)形式是共振。它與套圈的彎曲振動有關(guān)。系統(tǒng)的固有振動頻率的下列公式已獲得驗證:牡岢萄哪毒忐式中m振動形式號碼(m=1,相當(dāng)于絕對剛體的套圈振動;當(dāng)mn/2時,A=2:當(dāng)m=以/2時,A=0和=4;l=1。2,3振動質(zhì)量,l【g47103

3、915瞄647100D471039劉謇浩王吉林插晨摘譯李次公校記活套豳彎曲振動第二種形式的固有頻率,按下列近似公式計算以=506x l曠。赫(kin D、d軸承外圈的外徑和內(nèi)徑,Imxt墨軸承的徑向剛度墨按下列近似式計算:疋=3.75n”D?siI產(chǎn)rcofr(o.1Fo”(N/t-m式中D-鋼球直徑,mmF.軸向載荷。N表1中,A、*和e分別為外圈溝道、內(nèi)圈溝道和鋼球波紋度諧波數(shù);吼、q和螄分別為相應(yīng)的諧波I唾值;五為軸承的徑向剛度;w。m。和m,分別為保持架相對外圈、內(nèi)圈和鋼球繞自身軸線轉(zhuǎn)動的角速度。研究一下視為絕對剛體(m=1的外圈徑向振動。假設(shè)振幅小于幾何軸向過盈(為此,球軸承應(yīng)該承受

4、足夠大的軸向力F.,則可將系統(tǒng)視為線性接近,套置徑向振動的方程式如下:;+2k+。:空些#型(1式中#套圈徑向振動位移m.固有頻率2。=(hk。12l櫨:l驢!曼(rad,。盧E、畸和咖第J個振動激勵諧波的振幅、頻率和相位,而且E和葉與套圈及鋼球波紋度相關(guān),其相互關(guān)系見表1解(1式求得外圈振動位移#=毋墨(葉8in(葉I+再(2,式中局動力系數(shù)軸承柏.6蜀(畸卜刀露若贏測量振動的儀器為頻譜分析儀,它可以測量振動位移、振動速度和振動加速度的均方根。考慮到各諧被均方根的疊加特點,應(yīng)用下式取代(2式:=翠脯(訓(xùn)22疆瓤麗=擂兩麗跚(4式中,總和是所有J相加的,其中的嘶在我們所研究的頻事范圍之內(nèi)。再研

5、究一下包括其彎曲在內(nèi)的外圈徑向振動。外圈振動加速度均方根的計算,與(4式相類似,有;弘麗(5式中。動力系數(shù)蜀(m,值不按(3式計算,而以下列經(jīng)驗公式求得:廠了一毛(畸2互面碡i知研(6式中m.外圈第m個振動形式的固有頻率:=(2n吒21曠h套圈慣性系數(shù)(:,=盧,/J為套圈及其相連元件的質(zhì)量k第m個振動形式的阻尼系數(shù)Z所研究的套圈振動形式總數(shù)振動激勵諧波幅值E的計算式中。常數(shù)因子疋為球軸承的徑向剛度。假設(shè):疋2五2%物理上證明m=1是正確的,而其他所有的m值均采取假設(shè)形式。此時,套圈徑向加速度均方根值計算式即(5式采取下述形式:譬2式中=毋,墨模擬球軸承振動加速度幅值頻譜,就是按(7式計算每一

6、個頻譜頻帶的女值。也就是頻率在頻率的相應(yīng)頻譜頻帶內(nèi)的振動加速度個諧波幅羞 振動總東平。上述傳動裝置能夠在6003000r/血范圈內(nèi)節(jié)轉(zhuǎn)速。分析6303及6310球軸承振動加速度頻譜的嗣量結(jié)果后?？梢垣@得振動級與內(nèi)一轉(zhuǎn)速之間的下述回歸關(guān)系式:=山NI3(m/d(9式中-取決于軸承的結(jié)構(gòu)和誤差的系散,m,f旋轉(zhuǎn)頻率。r/mln模報結(jié)果很大程序上取決于a和口系數(shù)值,因為該值接近于套圈和鋼球誤差的頻譜。按圓度圖象諧波分析結(jié)果直接確定這些系數(shù)是不可能的,因為套和鋼球誤差頻譜高諧渡幅值非常小。與此同時分析理論模型,可以確定在(8式的系數(shù)值盧和(9式的振動級相對于套圈轉(zhuǎn)速的比例之問的關(guān)系如下:d=口一0.5

7、結(jié)果8=1.3,宥口=1.8。系數(shù)a。、a,和a,是在定量試驗基礎(chǔ)上選出的,其依據(jù)是:因外圈、內(nèi)圈和鋼球所引起的振動級大致相同,而模擬得到的軸承總振動級與測量時記錄的總攝動級水平相符。為使比較來得更為直觀,利用標(biāo)準(zhǔn)子程序,借助各種回歸關(guān)系式,使筷扭結(jié)果與測量結(jié)果逼近。與試驗結(jié)果和模擬結(jié)果最為接近的回歸關(guān)系式如下:Y2口+Blnx田16310型軸承攤動加速度麓譜曲模擬回歸關(guān)系式的模擬結(jié)果修正系數(shù),與回歸關(guān)系式的測量結(jié)果均接近于1。相應(yīng)的回歸關(guān)系式及頻率的三條倍頻帶和總振動級模擬數(shù)據(jù)以及測量結(jié)果示于圖2。圖中+號代表模擬結(jié)果,o代表測量結(jié)果。比較上述計算式和實驗式,證明它們很接近,特別在高頻區(qū)內(nèi)。

8、低頻區(qū)內(nèi)的模擬與測量結(jié)果一致性稍差。這一點很容易解釋:在被運用的程序中。沒有考慮次近似的振動頻譜,而該頻譜在低頻區(qū)內(nèi)所起的作用卻非常重要。這樣,根據(jù)已完成的研究結(jié)果可以得出如下結(jié)論:內(nèi)轉(zhuǎn)速/rrnin。1(b圈2軸承的|動篡譜內(nèi)圈轉(zhuǎn)速/rmin。fdI下轉(zhuǎn)第43頁P,群檬鞋P,辱稃囊蕾P,孽稃聯(lián)曼群稃 萬方數(shù)據(jù) 滾動軸承振動的模擬和實驗分析作者:劉春浩, 王吉林, 楊晨, 李次公作者單位:劉春浩,李次公(洛陽軸承研究所河南洛陽 471039, 王吉林(哈爾濱軸承股份有限公司黑龍江哈爾濱 150036, 楊晨(洛陽市水利勘察設(shè)計院河南洛陽 471000刊名: 軸承英文刊名:BEARING年,卷(

9、期:2000,(6被引用次數(shù):3次參考文獻(2條1., 1981a 1987相似文獻(10條1.期刊論文姚天曙深溝球軸承徑向游隙引起的鋼球通過振動的分析-軸承2005,(1在低速、輕載工況下鋼球通過徑向載荷所對的位置時,深溝球軸承的內(nèi)圈將產(chǎn)生由軸承自身幾何結(jié)構(gòu)所引起的徑向振動-鋼球通過振動.推導(dǎo)出了該振動位移量和頻率的計算公式;分析了振動的規(guī)律和特性.并將之與另一類鋼球通過振動-由軸承零件彈性接觸變形所引起的內(nèi)圈徑向振動進行了對比分析.2.會議論文沈魯山關(guān)于降低中小型深溝球軸承套圈對振動值和噪音的幾點想法2001被軸承制造業(yè)內(nèi)人士稱之為長青樹的深溝球軸承,以其量大面廣,一直居于十大基本軸承類型

10、之首,產(chǎn)量占到軸承生產(chǎn)量的70%左右.由于一套標(biāo)準(zhǔn)的深溝球軸承,僅是外圈、內(nèi)圈、保持架、滾動體等四大件組合而成,其產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)早已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化和公開化,標(biāo)準(zhǔn)的深溝球軸承生產(chǎn)已不存在產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、研制的費用支出,生產(chǎn)廠家只需購進專用車磨設(shè)備就可以生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的深溝球軸承成品套圈,可購進的標(biāo)準(zhǔn)鋼球、保持架,可隨時隨地組裝屬于自已品牌的深溝球軸承,同時在深溝球軸承流量市場中又有各種檔次不同品質(zhì)的產(chǎn)品需求,在一定程度上拋開價格因素,一個企業(yè)只要具備了深溝球軸承的生產(chǎn)能力,就可能在流通市場上找到適合自己的消費群體.也就是說任何企業(yè)無法真正對深溝球軸承的生產(chǎn)和營銷進行壟斷,只能在其中一個階段略領(lǐng)

11、風(fēng)騷,因此在深溝球軸承的競爭中以高、精、低噪音的產(chǎn)品進軍家電、電機、摩托車、汽車等主機市場競爭激烈,把握流通領(lǐng)域的銷售走向是每個企業(yè)所追求的目標(biāo).目前,相當(dāng)多的企業(yè)依靠人工從大批量的產(chǎn)品中分選高精度及低噪音軸承的方法已遠(yuǎn)不能適應(yīng)市場對深溝球軸承自身品質(zhì)和價格的要求,因此,為了實現(xiàn)企業(yè)成批生產(chǎn)經(jīng)濟性的高品質(zhì)、低噪音的深溝球軸承的目標(biāo),本文就深溝球軸承在磨加工的工藝流程和工序間技術(shù)條件等諸方面,提出一些看法。3.學(xué)位論文杜迎輝深溝球軸承噪聲聲壓級的實驗研究2005滾動軸承的振動、噪聲是滾動軸承重要的動性能指標(biāo),對主機的性能有著重要的影響。隨著科技的發(fā)展,一些精密機械和高檔家用電器對滾動軸承的振動和

12、噪聲提出了更為嚴(yán)格的要求,要求軸承具有一定的振動壽命和噪聲壽命。而滾動軸承的減振降噪是一項系統(tǒng)工程,與軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計、工裝設(shè)備、加工工藝、生產(chǎn)管理等密切相關(guān),其中,軸承套圈溝道和鋼球表面的諧波(圓度、波紋度對軸承的振動和噪聲,特別是軸承的音質(zhì)有著重要的影響。本文在深入研究和探討滾動軸承振動、噪聲產(chǎn)生機理的基礎(chǔ)上,對軸承振動和噪聲聲壓級的關(guān)系及依據(jù)諧波控制理論,對套圈溝道、鋼球表面的諧波與聲壓級的關(guān)系進行回歸分析,提出低噪聲軸承的最佳諧波控制方法,用諧波對軸承振動、噪聲進行控制與預(yù)測,以提高軸承的音質(zhì)水平。研究結(jié)果表明:對滾動軸承而言,噪聲聲壓級和振動加速度有效值、振動速度有效值及振動速度峰值沒

13、有統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著關(guān)系,不宜用振動代替噪聲,對軸承噪聲應(yīng)進行單獨研究。滾動表面諧波分布參數(shù)ae、be、ai和bi對軸承噪聲聲壓級Z有很大影響,噪聲聲壓級和諧波分布參數(shù)的關(guān)系可以用一般的正交多項式描述,且這種描述具有數(shù)理統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著性。諧波控制的含義是將諧波分布參數(shù)控制在一定的范圍內(nèi),即控制在諧波控制線附近,從而保證將噪聲聲壓級控制在一定范圍之內(nèi),而諧波分布參數(shù)可以在機械制造過程中控制,因此,用諧波分布參數(shù)來控制成品軸承噪聲具有重要的工程意義。論述了我國深溝球軸承動態(tài)性能的現(xiàn)狀及形成機理,說明要降低振動應(yīng)采取以下措施:制(修訂符合用戶質(zhì)量特性要求的振動分級標(biāo)準(zhǔn),制訂能夠指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)Z3組以上振動級別的主要生產(chǎn)工藝參數(shù)的行業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)真抓好生產(chǎn)低振動深溝球軸承關(guān)鍵工序的工藝攻關(guān).綜合考慮現(xiàn)有滾動軸承振動與噪聲的研究成果,研制出低噪聲深溝球軸承CAD系統(tǒng).本系統(tǒng)基于AutoCAD2000平臺,在ObjectARX和Visual C+6.0開發(fā)環(huán)境中,采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的設(shè)計方法,可以提高低噪聲深溝球軸承的設(shè)計質(zhì)量與效率.峰值技術(shù)條件(推薦制訂2001近些年來,隨著軸承行業(yè)的發(fā)展,軸承異常聲的控制、檢測和評定已成為國內(nèi)軸承行業(yè)需要解決