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技术文章
接触角对球轴承特征频率的影响
2013-04-22
滚动轴承是机械设备中*常见的部件之一,轴承状态的好坏直接影响着机械的品质、性能和寿命。由于滚动轴承损坏而引起的故障约占整个故障率的70%,轴承问题常常成为一部机械设备的关键问题。

测量出轴承的故障特征频率振动的强弱,根据特征故障与振动频率具有很强的相关性,通过计算分析便能准确地判断轴承故障类型和部位。轴承特征频率计算公式中经常要用到的一个很重要的参数就是轴承的接触角α,机械设备中应用*多的轴承大多为球轴承,现就以此类轴承为例说明接触角的意义,以及其对特征频率的影响。 
 
   下面对各类球轴承特点进行简要分析说明: 
   (1) 推力球轴承接触角为90°,只承受轴向负荷,不管负荷多大,接触角始终为90°。 
   (2) 推力向心轴承由于本身公称接触角比较大,能承受较大的轴向负荷,负荷变化通常也在抽向,轴向负荷变化相对较小,对接触角影响不大。 
   (3) 调心球轴承因为其设计特点,当负荷发生变化时接触角只有微小的变化,一般认为是接触角不变的轴承。 
   (4) 角接触轴承径向和轴向承载能力都大于普通球轴承,不同接触角的角接触球轴承具有不同的轴向承载能力,接触角越大轴向承载能力越高,此类轴承一般不用来单独承受径向负荷,而在承受径向负荷的同时必定带来附加的轴向负荷,常成对安装使用,抵消轴向附加负荷,由于要求安装精确,具有很强的的径向限位能力,径向游隙小,接触角仅因滚动体和滚道弹性变形而有所变化,因而只有在负荷超过设计能力较大时才会引起较大的变形。 
   (5) 深沟球轴承,只有径向负荷时接触角为零;当游隙较大,且承受轴向负荷时,其内外圈就会有轴向位移,此时接触角就不再为零,此角度随轴向负荷与径向负荷的比值而变,轴向负荷越大接触角越大,一般可在5~15°之间变化。 
   
  从上述接触角测量仪分析情况可知:除深沟球轴承外其他轴承因其安装、使用和结构设计的特点,工作时工作接触角接近公称接触角,又因为工作接触角测量难度大,计算特征频率时可以用公称接触角近似代替工作接触角;对于深沟球轴承,无径向负荷时接触角为零,有径向负荷时根据负荷情况一般在5~15°范围内取值。 
  前面讨论接触角都是假设在较为理想状态下,滚动体与滚道紧密接触没有相对滑动的情况,在实际轴承工作中,特别是轴承在高速运转时,由于离心力的作用,滚动体滚道存在相对滑动,导致其接触角大小有所改变,一般来说,外圈接触角有所减小,内圈接触角有所增大。计算轴承特征频率时应考虑到这种变化,尤其是各特征频率与其他振动频率比较接近时更应注意这种接触角变化对特征频率的影响。 
 
  3 结论 
   
  综上所述,在计算轴承的特征频率时,我们应注意以下几点:
(1) 轴承特征频率理论上应用轴承的工作接触角来计算,工作接触角随负荷变化而有所变化,这种变化除深沟球轴承外一般变化较小,故我们计算时通常用公称接触角代替工作接触角,便可计算出比较准确的特征频率值;
(2) 对于深沟球轴承,计算特征频率时接触角的取值:无径向负荷时接触角为零,有径向负荷、径向游隙时可根据负荷情况在5~15?范围内选值;
(3) 监测时如果振动频谱密集,各频率比较靠近,甚至重叠等比较复杂的情况下,就必须考虑接触角变化对特征频率的影响,才能更加精准地判断振动的真实来源和故障部位。一般情况下,轴向负荷增加,接触角会有所增大;高速运转的轴承,外圈接触角有所减小,内圈接触角有所增大。 

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