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.大連工業大學 機械與自動化學院,遼寧 大連 116034; 2.大連交通大學 動車運用與維護學院,遼寧 大連 116028;3.大連理工大學 機械工程學院, 遼寧 大連 116024)

保持架兜孔間隙和引導間隙直接影響著滾動軸承生熱[1]、振動、噪聲[2]、保持架運動[3]及其穩定性[4]，是滾動軸承設計和動力學分析中需要考慮的關鍵結構參數之一。當保持架間隙設計不合理時，球、引導套圈與保持架的碰撞力及摩擦力會迅速增大，進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。

傳統模式中，財會人員通常將會計業務作為工作重點，而轉型后，財會人員應將企業整體發展規劃、宏觀經濟發展變動作為重點工作，工作角色也由信息記錄者逐步轉變為信息提供者，并在企業日常經營各環節中，將財會工作自身所具備的信息優勢和專業能力充分發揮。此外，財會工作者也應積極參與到企業各經營管理活動中，依據企業發展戰略，在企業進行決策時提供相應的財務信息和經濟信息，既可以提升決策的正確性，對企業整體工作流程也可起到一定優化作用[2]。

國內外對保持架間隙對滾動軸承的影響做了大量研究:文獻[6-8]基于軸承動力學模型分析了兜孔間隙與引導間隙比值對保持架運動的影響;文獻[9-11]基于軸承動力學模型分析了引導間隙和兜孔間隙對保持架運動及穩定性的影響;文獻[12-14]分析了不同保持架類型對軸承穩定性的影響;文獻[15]測試了不同兜孔間隙與引導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間隙比值。

上述針對保持架間隙對軸承動力學特性的影響大多基于滾動軸承動力學模型，試驗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定性的影響，均沒有采用峭度系數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，采用峭度系數分析不同兜孔間隙、引導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、內圈引導保持架如圖1所示。圖中：Dw為球徑;Dp為保持架兜孔直徑;Dci為保持架內徑;Dce為保持架外徑;Dig為內圈引導面直徑;Bc為保持架寬度;Bg為保持架引導寬度。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什么。他站起身，躬身倒退數步，而后轉身離開了望天歸。

(1)

第j個鋼球與保持架兜孔的摩擦力fcbj為

由 (5)式可以看出：增大引導間隙，保持架與引導套圈的相互作用力減小。

(2)

圖1 圓柱形兜孔、內圈引導保持架結構示意圖

1.2 保持架受力

現代木結構建筑設計應遵循模數協調原則，建立標準化結構體系，優化建筑空間尺寸[13]。項目建筑設計未嚴格遵循選材的模數要求，在項目圍護體系制作過程中，材料出現多次裁剪，造成了一定的浪費。通過項目實踐深切體會到，模數化是建筑工業化的基礎，實現預制構件和內裝部品的標準化、系列化和通用化[9]13，有利于組織生產、提高效率、降低成本。

(3)

引導間隙為

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；zcbj為第j個球與保持架在z向的相對位置；μc為保持架與球之間的切向摩擦因數。

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。

保持架與內圈引導面的相互作用力可表示為[16]

(5)

式中：Rci為保持架引導面半徑，Rci=0.5Dci；ωi為內圈角速度；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，宜昌市發布裝備制造業人才白皮書 。白皮書指出：裝備制造業從業人員規模增加，一線技能人員所占比例下降；本地高校大部分畢業生輸送經濟發達地區，引進小于流出，近兩年呈凈流出狀態。

2 峭度系數

峭度系數定義為量綱一的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，漸漸的與最真實的狀態有些不符合，就會被認為是裝模作樣，而超過了一定的度，就讓人覺得假，因為覺得假那便是虛偽了。

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

峭度對沖擊信號很敏感，可用來度量機械故障的劇烈程度，常應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分布，峭度系數K≈3。隨故障出現，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分布，正態曲線出現偏斜或分散，峭度值隨之增大[17]。

(6)

3 保持架設計及軸承試驗機

3.1 保持架設計

以7013AC角接觸球軸承為例分析，其引導方式為內圈引導，主要結構參數見表1。分別設計3種不同引導間隙、兜孔間隙的保持架，其結構參數分別見表2和表3。

表1 7013AC角接觸球軸承主要結構參數

表2 不同引導間隙的保持架結構參數

表3 不同兜孔間隙的保持架結構參數

3.2 軸承試驗機

角接觸球軸承保持架振動測試試驗臺如圖3所示，主要由電動機、聯軸器、轉軸、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軸上，轉軸由伺服電動機驅動，柔性聯軸器用于隔絕電動機振動;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 軸承振動測試試驗臺

4 間隙對軸承振動特性的影響

4.1 引導間隙對軸承振動特性影響

在轉速為4 800 r/min，軸向載荷為1 000 N，徑向載荷為5 00 N時，不同引導間隙下軸承的時域波形如圖4所示。取時域波形上N=4 000個采樣時域數據，計算其標準差和均值，并將計算結果和時域振動數據代入 (6) 式計算軸承振動峭度值，如圖5所示。由圖可以看出：當保持架引導間隙較小時，軸承振動劇烈，峭度偏離正常狀態,說明保持架引導面與引導套圈碰撞劇烈;隨引導間隙增大，保持架運動穩定性逐漸增加，保持架引導面與引導套圈碰撞力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構，它的結構特點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骨架結構更具有嵌擠和膠結能力。本文結合工程應用，并對試驗路段進行質量檢驗。結果表明：該半柔性路面施工工藝和質量控制要求的應用，能有效提高施工質量，改善路面整體使用性能。

圖4 不同引導間隙下軸承的時域波形

圖5 不同引導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

在轉速4 800 r/min、軸向載荷1 000 N、徑向載荷5 00 N時，不同兜孔間隙下軸承的時域波形如圖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，兜孔與球的自由運動空間增大，保持架運動穩定性變差，保持架引導面與引導套圈碰撞力Fci逐漸增大，軸承振動峭度增大。

5 結論

分析了保持架間隙對軸承振動特性的影響，得出如下結論：

按照對比護理的方式進行研究，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，以常規方式護理，即對照組，余下38例，則給與中西醫護理干預，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）。對以上各數據對比；差異無統計學意義（P＞0.05）。

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

2) 引導間隙較小時，角接觸球軸承振動峭度偏離其正常狀態，隨引導間隙增大，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。