深沟球轴承三维非线性时变振动特性研究
- 格式：pdf
- 大小：1.30 MB
- 文档页数：8
为 轴 承 的减 振 降 噪 和 运 行 状 态 监 测 提 供 了理 论 分 析依 据 。
关键词 ： 非 线 性 振 动 ；球 轴 承 ； 轴 承刚度 ； 振 动 加 速 度 中 图分 类 号 ： ０３ ２ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４ － ４ ５ ２ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ８ ３ １ — ０ ８
的振 动特性研究较少 。
本 文 以深 沟球 轴承 ６ ３ ０ ４为研 究对 象 ， 考虑轴 承
座 和套 圈变 形 对 轴 承 振 动 的 影 响 ， 应用 Ｌ Ｓ — ＤＹ ＮＡ
建立 了轴承一 轴 承 座 系统 全 柔 体 三 维 接 触 非 线 性 动 态有 限元 分析 模 型 。针 对 轴 承 刚度 的非 线 性 特 征 ，
动轴 承 的振 动 特 性 直 接 影 响 主 机 的 精 度 和 振 动 特
性， 同 时诱发 噪 声 污 染 周 围环 境 。随 着 各 种 机 械 正
形状 物体 的分 析 ， 不 能满足复 杂结构 和复杂 负荷 的情 况 。此外 ， 若 接 触 体 的几 何 尺寸 太 小 或 作 用 负荷 过 大， 就 不能满足赫兹 接触理论关 于接触 面尺寸 与接触 体表 面 曲率半径 之 比很小 的假设 ， 从 而限制 了它 的使 用 范围 。２ Ｏ世纪 ６ Ｏ年 代 以来 ， 随 着 弹性接 触理 论 与 计算 机的发展 ， 用有 限元求解滚 动轴承 的振动 特性成 为可能 ， Ｚ ｅ ｋ ｉ Ｋｌ ｒ ａ ｌ 等 提 出 了一 种基 于 有 限元 的不 同 故 障滚动轴承在不平 衡力作 用下 的振动分 析方 法Ｌ ６ ； 林腾蛟 等综合考虑 轴承径 向载荷及转 速 的影响口 ］ ， 对 深 沟球轴承在 运转 过程 中的动态 特 性进 行 了有 限元
邵 毅 敏 ，涂 文 兵
（ 重 庆 大 学 机 械传 动 国 家 重 点 实 验 室 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ）
摘要： 为 了深 入 揭 示 滚 动 轴 承 的振 动 特 性 ， 以深沟球轴 承 ６ ３ ０ ４为 研 究 对 象 ， 考 虑 轴 承 座 和 套 圈变 形 对 轴 承 振 动 的 影 响， 建 立 了轴 承 一 轴承 座系统全柔体三维接触非线性动态有 限元分析模 型。针对轴承 刚度的非线性 特征 ， 提出 了 轴 承 时变 刚 度计 算 方 法 ， 研 究 了转 动 过 程 中 的 滚 动 轴 承 刚 度 的 时 变 特 性 。在 充 分 考 虑 时 变 刚 度 、 径 向 游 隙 以 及 非 线 性 接 触 等 非线 性 因 素 的 基 础 上 ， 对深沟球轴承进行了转动过程非线性数值仿真 ， 获得 了轴承 内、 外 圈 和 滚 动 体 等 结 构 零 件 的振 动 加 速 度 ， 并分析 了轴承内 、 外 圈和 滚 动 体 的 时域 和频 域振 动 特 征 以 及 游 隙 对 轴 承 振 动 特 性 的影 响 ，
分析 。有限元方 法 能克 服试 验方 法 和赫 兹接 触 理论 的不 足 ， 但 目前 这方 面 的研究 忽 略 了套 圈 的变 形 ， 没
日益 向着高 可靠 性 和 高速 静 音 化 的方 向发 展 ， 对 轴 承 的振 动特性 提 出 了 愈来 愈 高 的要 求 ， 轴 承 的振 动 特性 已成 为 机械 行业研 究 的热 点 内容之 一 。
提 出 了时变 刚度计 算 方 法 ， 研 究 了转 动 过程 中 的滚 动轴 承 刚度 的时变 特性 。采 用显 式动力 学 有 限元 法
理论 的基础 上提 出了滚 动轴 承时变 刚度计 算公 式 ］ ，
滚动轴 承的振动 特性属于非 线性动力 学范 畴 ， 除
了滚动体 和套 圈沟道 的非线 性接触 变形 以外 ， 滚 动体 和保持架 的相 互摩 擦 与碰 撞 、 轴 承 游 隙 的变 化 、 轴 承 套圈 的柔 性 以及 油 脂动 态 特性 等 因素 都具 有 非线 性 特征 ， 而且滚 动轴承 经常工作在 高速 高温 和变速 变载 的条件下 ， 这 些非线性 因素必然 引起 轴承 的非线性 振 动 。关 于滚 动轴承 的振动特性 ， 采用试 验方 法进行 的 研 究较 多 ， Ｒ Ｓ ｅ ｒ ｒ ａ ｔ ｏ等采 用 试 验 方法 研 究 了润 滑 油 粘 度等级对 滚子轴承 振动 的影响［ １ ］ ， 张迅雷 等试 验研 究 了载荷 、 转 速 和润 滑 对球 轴 承振 动 特 性 的影 响［ ２ ］ 。 试 验 的方法 相对简单 ， 很 难得到 内圈 和滚动体 上 的振 动信号 ， 因此 ， 采用 试 验方 法很 难 对 轴承 的振 动特 性
第 ２ ６卷 第 ６期
２ ０ １ ３年 １ ２月
振 动 工 程 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ ｌ ＿ ２ ６ ＮＯ ． ６
Ｄｅ ｃ ． ２Ｏ １ ３
深 沟 球 轴 承 三 维 非 线 性 时变 振 动 特 性研 究
进行 全 面系统 的研 究 。赫兹 弹性 接触 理 论 经 过多 年 的发 展形成 了一套 比较 完整 的体 系 ， 利 用这些 理论 可 研究 轴承 的 振 动特 性 ； Ｈｏ ｏ ｎ Ｖｏ ｏ ｎ Ｌ ｉ ｅ ｗ在 赫 兹 接 触
有考 虑轴承座 的影 响 ， 对滚动轴 承各部件 运转 过程 中
表面波纹度 引起轴 承 系统 非线 性 动态 响应 的分 析模
引 言
滚 动轴 承是 机械 设备 的重 要基 础零 件之 一 。滚
型； 赵联春等建 立了（ 球轴承 的 弹性 接触模 型［ ５ ］ ， 计算
了振动 的固有 频 率 ， 并 用试 验方 法 验证 了理论 结 果 。 赫兹接触理论 半无 限 空 间的边 界条 件 只适 用 于简单
