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技術文章
接觸角對球軸承特征頻率的影響
2013-04-22
滾動軸承是機械設備中*常見的部件之一,軸承狀態的好壞直接影響著機械的品質、性能和壽命。由于滾動軸承損壞而引起的故障約占整個故障率的70%,軸承問題常常成為一部機械設備的關鍵問題。

測量出軸承的故障特征頻率振動的強弱,根據特征故障與振動頻率具有很強的相關性,通過計算分析便能準確地判斷軸承故障類型和部位。軸承特征頻率計算公式中經常要用到的一個很重要的參數就是軸承的接觸角α,機械設備中應用*多的軸承大多為球軸承,現就以此類軸承為例說明接觸角的意義,以及其對特征頻率的影響。 
 
   下面對各類球軸承特點進行簡要分析說明: 
   (1) 推力球軸承接觸角為90°,只承受軸向負荷,不管負荷多大,接觸角始終為90°。 
   (2) 推力向心軸承由于本身公稱接觸角比較大,能承受較大的軸向負荷,負荷變化通常也在抽向,軸向負荷變化相對較小,對接觸角影響不大。 
   (3) 調心球軸承因為其設計特點,當負荷發生變化時接觸角只有微小的變化,一般認為是接觸角不變的軸承。 
   (4) 角接觸軸承徑向和軸向承載能力都大于普通球軸承,不同接觸角的角接觸球軸承具有不同的軸向承載能力,接觸角越大軸向承載能力越高,此類軸承一般不用來單獨承受徑向負荷,而在承受徑向負荷的同時必定帶來附加的軸向負荷,常成對安裝使用,抵消軸向附加負荷,由于要求安裝精確,具有很強的的徑向限位能力,徑向游隙小,接觸角僅因滾動體和滾道彈性變形而有所變化,因而只有在負荷超過設計能力較大時才會引起較大的變形。 
   (5) 深溝球軸承,只有徑向負荷時接觸角為零;當游隙較大,且承受軸向負荷時,其內外圈就會有軸向位移,此時接觸角就不再為零,此角度隨軸向負荷與徑向負荷的比值而變,軸向負荷越大接觸角越大,一般可在5~15°之間變化。 
   
  從上述接觸角測量儀分析情況可知:除深溝球軸承外其他軸承因其安裝、使用和結構設計的特點,工作時工作接觸角接近公稱接觸角,又因為工作接觸角測量難度大,計算特征頻率時可以用公稱接觸角近似代替工作接觸角;對于深溝球軸承,無徑向負荷時接觸角為零,有徑向負荷時根據負荷情況一般在5~15°范圍內取值。 
  前面討論接觸角都是假設在較為理想狀態下,滾動體與滾道緊密接觸沒有相對滑動的情況,在實際軸承工作中,特別是軸承在高速運轉時,由于離心力的作用,滾動體滾道存在相對滑動,導致其接觸角大小有所改變,一般來說,外圈接觸角有所減小,內圈接觸角有所增大。計算軸承特征頻率時應考慮到這種變化,尤其是各特征頻率與其他振動頻率比較接近時更應注意這種接觸角變化對特征頻率的影響。 
 
  3 結論 
   
  綜上所述,在計算軸承的特征頻率時,我們應注意以下幾點:
(1) 軸承特征頻率理論上應用軸承的工作接觸角來計算,工作接觸角隨負荷變化而有所變化,這種變化除深溝球軸承外一般變化較小,故我們計算時通常用公稱接觸角代替工作接觸角,便可計算出比較準確的特征頻率值;
(2) 對于深溝球軸承,計算特征頻率時接觸角的取值:無徑向負荷時接觸角為零,有徑向負荷、徑向游隙時可根據負荷情況在5~15?范圍內選值;
(3) 監測時如果振動頻譜密集,各頻率比較靠近,甚至重疊等比較復雜的情況下,就必須考慮接觸角變化對特征頻率的影響,才能更加精準地判斷振動的真實來源和故障部位。一般情況下,軸向負荷增加,接觸角會有所增大;高速運轉的軸承,外圈接觸角有所減小,內圈接觸角有所增大。 

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