真空泵滾動(dòng)軸承的振動(dòng)機(jī)理

真空泵滾動(dòng)軸承的振動(dòng)機(jī)理

　　滾動(dòng)軸承是真空泵中常用的機(jī)械零件，也是最易損壞的元件之一。真空泵的許多故障都與滾動(dòng)軸承有關(guān)，軸承性能與工況的好壞直接影響到與之相關(guān)聯(lián)的軸以及安裝在轉(zhuǎn)軸上的齒輪乃至整臺(tái)設(shè)備的性能，其缺陷會(huì)導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲，甚至造成設(shè)備損壞。

滾動(dòng)軸承是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四種元件組成的。通常，其內(nèi)圈與機(jī)械傳動(dòng)軸的軸頸過(guò)盈配合連接，工作時(shí)隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；而外圈安裝在軸承座、箱體或其他支撐物上，工作時(shí)一般固定或相對(duì)固定。但也有外圈回轉(zhuǎn)、內(nèi)圈不動(dòng)或內(nèi)、外圈分別按不同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)的使用情況。滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件，它使相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。滾動(dòng)體的形式有球形、圓柱形、錐柱形、鼓形等。在滾動(dòng)軸承內(nèi)、外圈上都有凹槽滾道，它們起著降低接觸應(yīng)力和限制滾動(dòng)軸承軸向移動(dòng)的作用。保持架使?jié)L動(dòng)體等距離分布并減少滾動(dòng)體間的摩擦和磨損。如果沒(méi)有保持架，相鄰滾動(dòng)體將直接接觸，且相對(duì)摩擦速度是表面速度的兩倍，發(fā)熱和磨損都較大。

　　滾動(dòng)軸承在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的振動(dòng)主要是由軸承本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工裝配誤差及運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障等內(nèi)部因素以及傳動(dòng)軸上其他零部件的運(yùn)動(dòng)和力的作用等外部因素共同作用引起的，原則上分為軸承本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工裝配誤差引起的振動(dòng)和軸承運(yùn)行故障引起的振動(dòng)兩種類型。前者不論軸承正常或異常，振動(dòng)都要發(fā)生，它雖與軸承異常無(wú)關(guān)，但卻決定了振動(dòng)系統(tǒng)的傳遞特性；后者則反映了軸承的損傷狀況。

　　(1)軸承本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工裝配誤差引起的振動(dòng)。當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體便在軸承內(nèi)、外圈滾道上滾動(dòng)，即使對(duì)加工裝配毫無(wú)誤差的軸承來(lái)說(shuō)，由于滾動(dòng)體在不同位置時(shí)所受力的大小不同，同時(shí)承載的滾動(dòng)體的數(shù)目也不同，這些軸承本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成承載剛度的變化，引起軸承振動(dòng)。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，這一振動(dòng)具有確定性質(zhì)。軸承元件加工時(shí)留下的表面波紋度、表面粗糙度及幾何誤差以及裝配誤差等原因產(chǎn)生交變激振力使軸承系統(tǒng)振動(dòng)，雖然這些加工裝配因素造成的激振力大都具有周期性的特點(diǎn)，但由于實(shí)際構(gòu)成因素十分復(fù)雜，各因素之間也不存在特定的關(guān)系，所以，總體上說(shuō)這些激振力隨機(jī)性較強(qiáng)，含有多種頻率成分。因此軸承系統(tǒng)在這些激振力的作用下所產(chǎn)生的振動(dòng)當(dāng)然也具有多種頻率成分并具有較強(qiáng)的隨機(jī)性。

　　(2)軸承運(yùn)行故障引起的振動(dòng)。滾動(dòng)軸承在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障按其振動(dòng)信號(hào)特征不同可分為以下幾種：

　　①磨損失效：這是滾動(dòng)軸承常見(jiàn)的一種失效形式，是軸承滾道、滾動(dòng)體、保持架或座孔由于機(jī)械原因引起的表面磨損。一般來(lái)說(shuō)，軸承表面磨損后產(chǎn)生的振動(dòng)同正常軸承的振動(dòng)具有相同的性質(zhì)，即兩者的波形都是無(wú)規(guī)則的，隨機(jī)性較強(qiáng)。但磨損后的振動(dòng)幅值明顯高于正常軸承，因此對(duì)這種故障的診斷方法常常是監(jiān)測(cè)振動(dòng)信號(hào)的有效值和峰值，如果明顯高于正常軸承，即判定為磨損。

　　②疲勞失效：這是滾動(dòng)軸承另一種常見(jiàn)的失效形式，滾動(dòng)軸承的內(nèi)外滾道和滾動(dòng)體表面既承受載荷又相對(duì)滾動(dòng)，由于交變載荷的作用，首先在表面下一定深度處(最大剪應(yīng)力處)形成裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表面使表層發(fā)生剝落或脫皮。

　　③腐蝕失效：軸承零件表面的腐蝕失效是由下面三種原因造成的：潤(rùn)滑油、水分或濕氣的化學(xué)腐蝕；軸承表面有較大電流通過(guò)造成電腐蝕；軸承內(nèi)圈在軸頸上，或外圈在座孔中產(chǎn)生微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)而造成的微振腐蝕。

　　④斷裂失效：過(guò)載運(yùn)行可能會(huì)引起軸承零件斷裂。磨削、熱處理、裝配不當(dāng)會(huì)引起殘余應(yīng)力，工作時(shí)熱應(yīng)力過(guò)大也會(huì)引起軸承零件斷裂。另外，裝配方法、裝配工藝不當(dāng)，也可能造成軸承套環(huán)擋邊和滾子倒角處掉塊。

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