滾動(dòng)軸承造成的振動(dòng)分析
1、滾動(dòng)軸承造成的振動(dòng)
滾動(dòng)軸承造成的振動(dòng)，原則上可以分為兩類：
其一為與軸承的彈性有關(guān)的振動(dòng)；
其二為與軸承滾動(dòng)表面的狀況有關(guān)的振動(dòng)。
前者代表滾動(dòng)體的傳輸振動(dòng)，由于不管軸承正常還是異常，這種振動(dòng)都要發(fā)生，所以與軸承的異常診斷無(wú)關(guān)。和軸承異常有關(guān)的是第二種振動(dòng)，這就是在滾動(dòng)體表面上以某種形式出現(xiàn)的異常。這種振動(dòng)的發(fā)生機(jī)理，一般如圖所示，
首先，由于軸的旋轉(zhuǎn)，滾動(dòng)體便在內(nèi)外圈之間滾動(dòng)。軸承的滾動(dòng)表面雖然加工的非常平滑，但從微觀上來(lái)看，仍有小的凹凸。滾動(dòng)體在這些凹凸面上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交變的激振力。
滾動(dòng)軸承振動(dòng)發(fā)生的機(jī)理
通常，由于滾動(dòng)表面的凹凸形狀是不規(guī)則的，所以激振力也具有隨機(jī)的性質(zhì)，它具有多種頻率成分，由軸承和外殼形成的振動(dòng)系統(tǒng)由于這個(gè)力的激振，發(fā)生的振動(dòng)將是由各種頻率成分組成的隨機(jī)振動(dòng)。
為了加深對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)特性的認(rèn)識(shí)，下面再分別對(duì)滾動(dòng)軸承造成的各種振動(dòng)作進(jìn)一步討論。
2、滾動(dòng)軸承的固有振動(dòng)
滾動(dòng)軸承在工作時(shí)，滾動(dòng)體與內(nèi)環(huán)或外環(huán)之間可能產(chǎn)生沖擊而誘發(fā)軸承各元件的固有振動(dòng)。由于各軸承元件的固有頻率僅取決于本身的材料、外形和質(zhì)量，因而和軸的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。
軸承剛度變化引起的振動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)軸承在恒定載荷下運(yùn)轉(zhuǎn)flt，由于其軸承和結(jié)構(gòu)所決定，使系統(tǒng)的剛度參數(shù)形成周期的變化，而且是一種對(duì)稱周期變化，從而使其恢復(fù)力呈現(xiàn)非線形的特征，由此便產(chǎn)生了分?jǐn)?shù)諧波振動(dòng)。
此外，當(dāng)滾動(dòng)體處于載荷下非對(duì)稱位置時(shí)，轉(zhuǎn)軸的中心不僅有垂直方向的，而且還有水平方向的移動(dòng)。這類參數(shù)的變化與運(yùn)動(dòng)都將引起軸承的振動(dòng)，也就是隨著軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)體通過(guò)頸項(xiàng)載荷產(chǎn)生激振力。
這樣在滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于剛度參數(shù)形成的周期變化和滾動(dòng)體產(chǎn)生的激振力以及系統(tǒng)存在非線形，便產(chǎn)生多次諧波振動(dòng)并含有分?jǐn)?shù)諧波成分，不管滾動(dòng)軸承正常與否，這種振動(dòng)都會(huì)發(fā)生。
3、由滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)副引起的振動(dòng)
當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體便在內(nèi)外圈之間滾動(dòng)。軸承的滾動(dòng)表面雖加工得非常平滑，但從微觀來(lái)看，仍高低不平，滾動(dòng)體在這些凹凸面上轉(zhuǎn)動(dòng)，則產(chǎn)生交變的激振力。：所產(chǎn)生的振動(dòng)，既是隨機(jī)的，又含有滾動(dòng)體的傳輸振動(dòng)，其主要是頻率成分為滾動(dòng)軸承的特征頻率。．
滾動(dòng)軸承的特征頻率（即接觸激發(fā)的基頻），完全可以根據(jù)軸承元件之間滾動(dòng)接觸的速度關(guān)系建立的方程求得。用它計(jì)算的特征頻率值往往十分接近測(cè)量數(shù)值，所以在診斷前總是先算出這些值，作為診斷的依據(jù)。
4、與滾動(dòng)軸承安裝有關(guān)的振動(dòng)
安裝滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)系彎曲，或者不慎將滾動(dòng)軸承裝歪，使保持架座孔和引導(dǎo)面偏載，軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)則引起振動(dòng)。其震動(dòng)頻率成分中含有軸旋轉(zhuǎn)頻率的多次諧波。同時(shí)，滾動(dòng)軸承緊固過(guò)緊或過(guò)松，在滾動(dòng)體通過(guò)特定位置時(shí)，即引起振動(dòng)。其頻率與滾動(dòng)體通過(guò)頻率相同。
5、由于軸承各種異常（使用損傷）所產(chǎn)生的振動(dòng)
①表面皺裂
在這類異常中，包含如表面皺裂和磨損這類經(jīng)歷時(shí)間較長(zhǎng)，使軸承滾動(dòng)面的全周慢慢劣化的異常形態(tài)。軸承產(chǎn)生表面皺裂時(shí)的異常振動(dòng)，與正常軸承的振動(dòng)具有同樣的性質(zhì)，即兩者振動(dòng)的波形都是無(wú)規(guī)則的，振幅的概率密度分布大概為正態(tài)分布，與正常的軸承振動(dòng)的唯一區(qū)別，是表面皺裂伴隨著振幅變大這一點(diǎn)。因而，振動(dòng)的有效值和峰值比正常時(shí)大。
表面皺裂不會(huì)直接引起軸承的馬上破壞，其危害程度要比下面的表面脫落和燒損小的多。但是，表面皺裂不可避免地是引起這些嚴(yán)重異常的導(dǎo)火線。
②表面剝落
在這類異常中，包含有如表面剝落、裂紋、壓痕等滾動(dòng)面發(fā)生局部損傷等異常形態(tài)。在滾動(dòng)軸承產(chǎn)生表面剝落時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如圖4-6所示的沖擊振動(dòng)。
表面剝落故障及波形
③燒損
這種異常是由于潤(rùn)滑狀態(tài)惡化等原因產(chǎn)生的，它會(huì)引起軸承在短時(shí)間內(nèi)迅速惡化。由于從燒損的征兆出現(xiàn)到不能旋轉(zhuǎn)的時(shí)間很短，所以，診斷或預(yù)知這種異常非常困難，用定期檢查發(fā)現(xiàn)不了的情況是經(jīng)常發(fā)生的。
但是，完全沒(méi)有征兆是不可能的。在到達(dá)燒損的過(guò)程中，伴隨著沖擊振動(dòng)，軸承的振動(dòng)值急速增大。實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，從溫度的變化可以較早地得知振動(dòng)方面地異常。由此可知，若經(jīng)常監(jiān)測(cè)振動(dòng)，防止燒損事故于未然還是可能的。
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