基于轴承径向游隙的振动与额定寿命关系分析

基于轴承径向游隙的振动与额定寿命关系分析中海油能源发展装备技术有限公司(天津300450)中海石油(中国)有限公司天津分公司(300450)【摘要】轴承游隙是滚动轴承的重要参数之一，影响轴承的使用寿命、振动、噪声等。通过修正轴承额定寿命的计算公式，分析轴承游隙与额定寿命的关系。分析轴承游隙产生振动的模型并获取轴承游隙与轴承振动的关系。最后基于轴承游隙搭建轴承振动与轴承额定寿命的关系，对于实现轴承寿命预测成为一种可能。【关键词】滚动轴承振动监测径向游隙寿命预测状态监测一前言滚动轴承是机械设备中应用最为广泛的旋转部件，也是旋转机械中的易损部件之一，在有滚动轴承的旋转机械中，大约有30％的机械故障是由滚动轴承引起的。而游隙作为轴承的重要使用特性，游隙过大时，会引起轴承内部承载区域减小，易使滚动体与套圈产生弹性变形，接触面应力增大，造成轴承寿命缩短和轴承旋转精度降低，产生径向圆跳动，从而引起振动和噪声；游隙过小容易造成摩擦发热增大，温升提高，进而使有效游隙更小或过盈更大，如此恶性循环将导致轴承抱死。但轴承游隙往往受到温升、线胀系数、载荷、离心力以及装配等因素的影响，且这些因素对轴承游隙的影响很大。许多文献讨论了轴承径向游隙的合理选择、确定和计算、游隙控制等，但是在额定寿命计算中，没有直接涉及游隙，体现不出游隙的作用，因此对于径向游隙在滚动轴承修正额定寿命计算中的作用需要进一步探讨。目前，振动信号分析对机械设备进行状态监测和故障诊断是最常用、最有效的方法，振动信号分析更已成60G；M馥用瓤鼍nww．e蜘x．corn2015年第6期李进董欣红肖宇何杉宋永奇江建忠为故障诊断领域最活跃的一个分支。各种滚动轴承监测诊断仪系统绝大多数都是基于振动分析方法的，且振动分析具有信号测试与处理简单、直观并可重复检测、受外界环境影响小、诊断结果准确可靠等优点。因此如何有效考虑径向游隙的轴承振动与额定寿命关系需要进一步分析和探讨。二、额定寿命与轴承游隙关系分析IS0281：2007《滚动轴承——额定动载荷和额定寿命》中提出修正额定寿命公式：L=lIso(C／p)。得出可靠度修正系数：Iso一厂(eocu／p，)式中。——可靠度修正系数；卜基本额定动载荷，单位为N；p一当量动载荷，单位为N；E——寿命指数；P。——污染系数；c——疲劳载荷极限，单位为N；——黏度比，=，／1_-h．n／【1．25(。+雕z)】，hmin为最小油膜厚度，尺。、为滚动体或滚道的表面粗糙度。通过修正滚动轴承额定寿命可以得出滚动轴承额定寿命与最小油膜厚度的关系。虽然最小油膜可用润滑理论求出，但是最小油膜的存在影响着滚动轴承的游隙大小又进而影响轴承寿命。因此考虑工况等情况，可用轴承径向游隙代替最小油膜值。税用够洲工＆蔼石三，轴承游隙——振动机理分析滚动轴承运转过程中，由于径向游隙的存在，使轴心相对轴承几何中心的位置产生相对位移，形成了部分钢球振动。由于滚动轴承为非完全刚性，因此对于非刚性的轴承模型分析较为复杂。为了简化滚动轴承振动一游隙模型，假设轴承具有足够刚度、DHm／装配精度较高等。若径向载荷不大，可忽略钢球与外圈沟道的接触弹性变形，那么假想中的钢球外接包络圆与外圈沟道圆就处于相切或相交的相互交替的情形。当每个钢球在承载区内依次通过外圈沟道最低点时，轴系将沿着对称中线作上下移动，产生径向振动，进而影响到旋转精度。由于忽略了弹性变形，那么轴系产生的径向振动主要由轴承游隙作用而产生。由于采用轴承游隙代替轴承最小油膜值，这样就可以把轴承寿命与振动幅值等建立有效关联。四、结语通过分析获得轴系产生的径向振动主要由轴承游隙作用而产生，得出轴承振动与轴承游隙的关系，进而通过轴承游隙建立额定寿命与轴承振动的变化关系，通过轴承振动可预测轴承的额定寿命。参考文献[1]赵志宏，杨绍普．基于相对小波能量的滚动轴承故障诊断【J】_电子测量与仪器学报，2011，25(1)：44．49．[2】张刚，王天哲，张义民．滚动轴承最佳原始游隙的确定[J]．机械设计与制造，2011(11)：10—12．[3131,春一，金世哲．考虑径向游隙的滚动轴承修正额定寿命计算[J】．润滑与密封，2012，37(10)：99—101．[4】侯者非．强噪声背景下滚动轴承故障诊断的关键技术研究【D】．武汉：武汉理工大学，2010：5—12．[5】谷口修．振动工程大全：下册【M]．北京：机械工业出版社，1986．[6】姚天曙．深沟球轴承径向游隙引起的钢球通过振动的分析【J]．轴承，2005(1)：19—21GlI『l(收稿日期：2015／02／04)(上接第59页)OQ，(m，h)图4性能曲线程曲线上没有出现驼峰，泵的设计达到要求且高效区范围很宽，功率曲线满足设计要求。四、结语通过对40FY(J)一315型输送硫黄液下泵的研制及试验研究表明