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振動對軸承的影響指的是軸承的工作環(huán)境出現(xiàn)振動的情況下,軸承的自身性能和運行表現(xiàn)所受到的影響。其中討論的振動是來自工作環(huán)境的振動,而非軸承自身的振動。
軸承的工作環(huán)境存在振動就包含了軸承運行過程中的振動和軸承靜態(tài)下的振動的情形。
軸承安裝在設備上之后,即便在設備沒運轉的時候,也有可能承受一定的負荷。例如,對于臥式電機,電機沒有運轉的時候,電機兩端軸承承受了電機的轉子重力,其徑向負荷幾乎與軸承運轉的時候相似。上述電機的工作環(huán)境振動對軸承本身的影響就是我們所說的振動對靜態(tài)軸承的影響。
上述例子中,常見的工況例如:船舶電機,帶有振動的平臺上的電機等。
軸承工況的振動可能是軸向的,也可能是徑向的,或者是復合方向的(軸向徑向均有分量)。先看對于徑向軸承而言,徑向振動對軸承的影響。
當上述工況中的電機沒有運轉的時候,電機軸承內(nèi)只有接觸區(qū)得滾動體承受負荷,并且是這個負荷不是靜態(tài)的,是一個沖擊負荷。對于接觸區(qū)內(nèi)的軸承滾動體而言,這個沖擊負荷與振動的加速度相關。如果這個沖擊負荷突破了軸承的額定靜負荷,則可能造成軸承滾道和滾動體的塑性變形。這樣,軸承運轉的時候就會出現(xiàn)噪聲。隨著運轉時間的延長,沿著塑性變形邊緣將會出現(xiàn)疲勞等現(xiàn)象,軸承壽命將受到較大的影響。
當振動相對較小的時候,軸承滾動體和滾道之間的沖擊負荷不大,但是持續(xù)的出現(xiàn)負荷脈動,滾動體和滾道之間在非運轉狀態(tài)下難以形成潤滑膜,這種運行狀態(tài)會直接導致軸承內(nèi)部出現(xiàn)微動磨損的一種——偽布氏壓痕。偽布氏壓痕會帶來軸承運轉的異常噪聲,進而發(fā)展為軸承的提早失效。
對于徑向軸承而言,如果振動的方向是軸向的(或者有軸向分量),往往會帶來軸承軸向的承載痕跡,進而引起軸承失效。如果振動幅值較大,可能會撞擊軸承擋邊或者保持架。在嚴重的情況下會出現(xiàn)保持架以及擋邊的變形等。
軸承運轉的時候,滾動體應該在滾道上平穩(wěn)運轉,如果環(huán)境存在振動,滾動體的滾動會受到影響,滾道上的正壓力也會變成脈動循環(huán)的負載。這種滾動狀態(tài)對于潤滑油膜的形成十分不利,如果振動幅值很大,其影響與靜態(tài)軸承在振動狀態(tài)下的承載較為相似。
振動工況下軸承內(nèi)部承載發(fā)生變化,會造成上述的問題,另一方面,在軸承應用方面也需要由特殊的考慮:
-振動工況下軸承的與其配合面之間的配合力會發(fā)生變化。對于過渡配合或者松配合的地方,有可能造成正壓力脈動不穩(wěn),此時可能為軸承跑圈創(chuàng)造條件。因此一般振動工況下軸承的配合不用松配合。
-振動工況下對軸承的潤滑影響較大,此時往往潤滑油膜的形成會出現(xiàn)困難。此時需要使用一些具有極壓添加劑的潤滑脂,會對振動工況下軸承的潤滑起到良好的作用。
-潤滑壽命方面,另一方面軸承的振動也會造成滾動體更頻繁的剪切潤滑脂皂基,這將影響軸承壽命。因此振動工況下,潤滑脂的壽命計算按照50%計算。
-在振動工況下,軸承的疲勞壽命與實際壽命偏差較大,因此往往需要使用校核安全系數(shù)的方法來校核最大振動對軸承的影響。
-軸承的預負荷在振動工況下也會變成脈動預負荷,同時一般的彈簧墊圈會因為這種脈動負荷而提早失效。現(xiàn)在的新能源汽車領域的彈簧墊圈失效均與此有關。因此要從軸承配置角度進行處理。