保持架间隙对角接触球轴承振动特性的影响

温保岗, 王美令，乔留春, 韩清凯

(1.大连工业大学 机械与自动化学院,辽宁 大连 116034; 2.大连交通大学 动车运用与维护学院,辽宁 大连 116028;3.大连理工大学 机械工程学院, 辽宁 大连 116024)

保持架兜孔间隙和引导间隙直接影响着滚动轴承生热[1]、振动、噪声[2]、保持架运动[3]及其稳定性[4]，是滚动轴承设计和动力学分析中需要考虑的关键结构参数之一。当保持架间隙设计不合理时，球、引导套圈与保持架的碰撞力及摩擦力会迅速增大，进而会引起轴承振动增大甚至引起啸叫[5],故有必要分析保持架间隙对角接触球轴承振动特性的影响。

传统模式中，财会人员通常将会计业务作为工作重点，而转型后，财会人员应将企业整体发展规划、宏观经济发展变动作为重点工作，工作角色也由信息记录者逐步转变为信息提供者，并在企业日常经营各环节中，将财会工作自身所具备的信息优势和专业能力充分发挥。此外，财会工作者也应积极参与到企业各经营管理活动中，依据企业发展战略，在企业进行决策时提供相应的财务信息和经济信息，既可以提升决策的正确性，对企业整体工作流程也可起到一定优化作用[2]。

国内外对保持架间隙对滚动轴承的影响做了大量研究:文献[6-8]基于轴承动力学模型分析了兜孔间隙与引导间隙比值对保持架运动的影响;文献[9-11]基于轴承动力学模型分析了引导间隙和兜孔间隙对保持架运动及稳定性的影响;文献[12-14]分析了不同保持架类型对轴承稳定性的影响;文献[15]测试了不同兜孔间隙与引导间隙比下轴承的电流变化、径向振动速度评判，得到最佳兜孔间隙与引导间隙比值。

上述针对保持架间隙对轴承动力学特性的影响大多基于滚动轴承动力学模型，试验方面主要通过测试轴承的振动、噪声、扭矩、工作电流等分析保持架间隙对轴承稳定性的影响，均没有采用峭度系数分析保持架间隙对轴承振动的影响。鉴于此，以角接触球轴承为研究对象，采用峭度系数分析不同兜孔间隙、引导间隙条件下轴承的振动特性。

1 保持架受力

1.1 保持架间隙

以角接触球轴承为研究对象，圆柱形兜孔、内圈引导保持架如图1所示。图中：Dw为球径;Dp为保持架兜孔直径;Dci为保持架内径;Dce为保持架外径;Dig为内圈引导面直径;Bc为保持架宽度;Bg为保持架引导宽度。兜孔间隙为

“是，师父。”他的心里纵然满是疑惑，却也不敢再向师父追问什么。他站起身，躬身倒退数步，而后转身离开了望天归。

(1)

第j个钢球与保持架兜孔的摩擦力fcbj为

由 (5)式可以看出：增大引导间隙，保持架与引导套圈的相互作用力减小。

(2)

图1 圆柱形兜孔、内圈引导保持架结构示意图

1.2 保持架受力

现代木结构建筑设计应遵循模数协调原则，建立标准化结构体系，优化建筑空间尺寸[13]。项目建筑设计未严格遵循选材的模数要求，在项目围护体系制作过程中，材料出现多次裁剪，造成了一定的浪费。通过项目实践深切体会到，模数化是建筑工业化的基础，实现预制构件和内装部品的标准化、系列化和通用化[9]13，有利于组织生产、提高效率、降低成本。

(3)

引导间隙为

fcbj=-μcFcbj，

Cp=0.5(Dp-Dw)，

(4)

式中：Kc为保持架兜孔与球接触的载荷-变形系数；zcbj为第j个球与保持架在z向的相对位置；μc为保持架与球之间的切向摩擦因数。

图2 保持架受力示意图

由(3)，(4)式可以看出：增大兜孔间隙，保持架兜孔与球的相互作用力减小。

保持架与内圈引导面的相互作用力可表示为[16]

(5)

式中：Rci为保持架引导面半径，Rci=0.5Dci；ωi为内圈角速度；ωc为保持架角速度；η0为润滑油动力黏度。

Cg=0.5(Dci-Dig)。

2010年6月30日，宜昌市发布装备制造业人才白皮书 。白皮书指出：装备制造业从业人员规模增加，一线技能人员所占比例下降；本地高校大部分毕业生输送经济发达地区，引进小于流出，近两年呈净流出状态。

2 峭度系数

峭度系数定义为量纲一的4阶中心距，可表示为

乔本有装扮、打扮的意思，而过度装扮、打扮，渐渐的与最真实的状态有些不符合，就会被认为是装模作样，而超过了一定的度，就让人觉得假，因为觉得假那便是虚伪了。

保持架受力如图2所示，以外圈中心为原点建立坐标系Oyz，yc，zc分别为保持架质心在水平、竖直方向的位移,其中第j个球与保持架兜孔的法向力Fcbj为

峭度对冲击信号很敏感，可用来度量机械故障的剧烈程度，常应用于表面损伤类与早期故障的诊断。正常振动信号幅值分布接近正态分布，峭度系数K≈3。随故障出现，振动冲击增加，振动信号中大幅值的概率密度增加，信号幅值分布偏离正态分布，正态曲线出现偏斜或分散，峭度值随之增大[17]。

(6)

3 保持架设计及轴承试验机

3.1 保持架设计

以7013AC角接触球轴承为例分析，其引导方式为内圈引导，主要结构参数见表1。分别设计3种不同引导间隙、兜孔间隙的保持架，其结构参数分别见表2和表3。

表1 7013AC角接触球轴承主要结构参数

表2 不同引导间隙的保持架结构参数

表3 不同兜孔间隙的保持架结构参数

3.2 轴承试验机

角接触球轴承保持架振动测试试验台如图3所示，主要由电动机、联轴器、转轴、支承座、被测轴承、加载装置等组成。被试轴承安装在悬臂式转轴上，转轴由伺服电动机驱动，柔性联轴器用于隔绝电动机振动;加载装置用于径向和轴向加载;在轴承座上布置加速度传感器，用于测试轴承振动加速度。

图3 轴承振动测试试验台

4 间隙对轴承振动特性的影响

4.1 引导间隙对轴承振动特性影响

在转速为4 800 r/min，轴向载荷为1 000 N，径向载荷为5 00 N时，不同引导间隙下轴承的时域波形如图4所示。取时域波形上N=4 000个采样时域数据，计算其标准差和均值，并将计算结果和时域振动数据代入 (6) 式计算轴承振动峭度值，如图5所示。由图可以看出：当保持架引导间隙较小时，轴承振动剧烈，峭度偏离正常状态,说明保持架引导面与引导套圈碰撞剧烈;随引导间隙增大，保持架运动稳定性逐渐增加，保持架引导面与引导套圈碰撞力Fci减小，峭度值逐渐减小。

半柔性路面是将一定级配的水泥砂浆灌入到大空隙沥青混凝土而形成的一种路面结构，它的结构特点是母体沥青混合料具有较大的空隙率，水泥砂浆的灌入使形成的密实骨架结构更具有嵌挤和胶结能力。本文结合工程应用，并对试验路段进行质量检验。结果表明：该半柔性路面施工工艺和质量控制要求的应用，能有效提高施工质量，改善路面整体使用性能。

图4 不同引导间隙下轴承的时域波形

图5 不同引导间隙条件下轴承的峭度值

4.2 兜孔间隙对轴承振动特性影响

在转速4 800 r/min、轴向载荷1 000 N、径向载荷5 00 N时，不同兜孔间隙下轴承的时域波形如图6所示，不同兜孔间隙条件下轴承的峭度值如图7所示。由图可以看出：随兜孔间隙增大，振动时域幅值无明显变化，但峭度逐渐增加。这是由于兜孔间隙增大，兜孔与球的自由运动空间增大，保持架运动稳定性变差，保持架引导面与引导套圈碰撞力Fci逐渐增大，轴承振动峭度增大。

5 结论

分析了保持架间隙对轴承振动特性的影响，得出如下结论：

按照对比护理的方式进行研究，选取我院2017年1月～2018年8月所接诊病例76例，任选组中38例，以常规方式护理，即对照组，余下38例，则给与中西医护理干预，即观察组。对照组男20例，女18例，年龄34～57岁，平均（43.12±1.08）。而观察组则由男19例，女19例，年龄31～59岁，平均（45.82±1.45）。对以上各数据对比；差异无统计学意义（P＞0.05）。

1) 引导间隙、兜孔间隙均会影响角接触球轴承振动，但引导间隙对轴承振动影响更为显著。

2) 引导间隙较小时，角接触球轴承振动峭度偏离其正常状态，随引导间隙增大，峭度逐渐减小。

3) 随保持架兜孔间隙增大，角接触球轴承振动峭度逐渐增大。