轴承圆度,波纹度与振动值的关系

1、( I r z o o o 1 1 ， I 仅抓 L 1- 、 i z交 麈 刁 轴承圆度、 波纹度与振动值的关系 瓦房店轴承股份有限公司( 辽宁瓦房店I 1 6 3 0 0 ) 馀 四宁侯亮 l姜长辉 。 一一 在众多轴承厂中 有的 以圆度来控制成品轴 承振动值， 有的以波纹度来控制成品轴承振动值 在实际工作中 现场工程技术人员经常会遇到这 样的现象： 圆度及粗糙度均满足工艺要求。 但合套 后振动值超标 本文就圆度、 波纹度与振动值的关 系进行了初步探讨 。 l 圆度与振动值的相关关系 I I 圆度与掘动值的回归试验 试验对象： 6 8 0 9 0 8 A ， 自变量 为内圈沟道圆 度 ；

2、成 品轴承振动值为因变量 Y 。 试验条件 ： ( I ) 自变量 的变化量为 ： 0 6 2 4 ,u r n 其他指标均合格。 ( 2 ) 外圈与钢球的圆度和其他质量指标均在 合格范围内。 ( 3 ) 样本 为 4 o件。 试验结果： ( 1 ) 测量数据见表 I 。 按肖 维勒法则对表 1 的振动值进行极大误差 剔除处理， 剔除了3 8 号 1 组数据。 ( 2 ) 对剩下的数据按( 1 ) 式计算相关系数 7 ( ) ( ) ： ： 三 ( 一 )( ： 一 =一0 1 0 7 3 取显著水平为0 0 l ， 查表 2相关性检验表得 临界值为 0 3 9 3 。因为 0 3 9 3 ，

3、 说明圆度 与 加速度振动值投有相关关系。再将各点描绘在 一 Y坐标系中， 见 图 I 。 从图中可以看出： 各个点离散度较大而且投 有明显的变化趋势。从试验的角度证明了圆度与 振动加速度没有明显的相关关系 ， 即通过控制圆 度来降低加速度振动值是不会取得令人满意的效 果。 I 2 理论分析 首先看看图 2 、 图 3两个特倒。 在特倒中， 无论是使用最小区域法还是最小 二乘圆法 ， 图 2的圆度均大于图 3 。 ) r ， ， 相关系投一o 1 o 7 3 围 I 将 图 2和图 3的轮廓展开 ， 见图4 、 图 5 。 裹 I 圆度 振动值 圆度 振动值 序号 序号 椭 |扭 I u m

4、， d B 1 0 9 5 0 6 2 l 2 4 4 7 3 2 I _ 1 4 9 6 2 2 1 5 4 8 6 3 1 9 5 l 2 3 2 O 4 8 6 4 O 6 4 8 2 4 l 6 4 7 6 5 1 3 5 1 5 2 5 l O 5 0 6 1 2 4 8 6 2 6 1 6 4 8 1 7 1 3 4 7 6 2 7 1 2 4 6 9 8 1 3 4 9 5 2 8 1 7 4 7 9 9 l 3 5 0 5 捞 1 1 4 9 1 0 i 4 5 0 6 3 0 1 5 4 8 6 U l _ 3 4 8 I 3 l 1 4 4 8 i I 2 I _ 1 4

5、8 9 3 2 1 2 4 7 3 1 3 I _ 3 4 8 i 3 3 i 9 4 7 5 1 4 1 0 4 7 6 3 4 2 O 4 8 1 5 0 9 4 8 6 3 5 I _ 2 4 8 6 1 6 1 7 5 0 6 3 6 2 1 4 8 6 l 7 1 2 4 9 1 3 7 i 9 4 9 l 8 1 5 4 7 6 3 8 1 4 7 0 I 9 2 O 4 7 1 3 9 1 3 4 6 6 i 4 4 7 6 4 0 1 1 5 0 3 假设钢球是一个纯圆的刚体， 套圈沟道圆度 展开的图形是一正弦曲线， 当钢球以同一匀速分 别在 图4 、 图 5的轮廓上滚动时，

6、滚动圆心的运动 田 P ， 蕊艘 辞牮 维普资讯 轴承) 2 0 o o N o 1 1 囤 3 囤 4 圉 5 可近似看作一简谐振动， 其位移 可用( 2 ) 式来 描述 ： X =A s i n ( o t ) ( 2 ) 式中A幅值 频率 t 时 间 对( 2 ) 式取一阶导数， 可得振动速度 V V= c 0 8 ( ) ( 3 ) 对( 3 ) 式再次求导， 可得振动加速度 。 口 ：一 n ( ) ( 4 ) 目 前轴承振动测量普遍采用速度和加速度这 两个物理量， 从( 3 ) 式和( 4 ) 式中可以看出， 振动速 度和加速度不但与幅值 A有关， 而且与角频率 有关。当转速一定

7、时， 与波数是成正 比的。设 图5 中波形的幅值为 A ， 波数为 1 0 ； 图4中波形的 幅值为2 A ， 波数为 2 ， 分别代人( 3 ) 式和( 4 ) 式中， 求得图 5与图4的振动速度之 比为 5 ： 2 ， 振动加速 度之比为 2 5 ： 2 ， 如果波数取的更大些， 所得的这 两个 比例将更大 。由此 可以看 出， 当影 响圊度的 波数较小时， 即使是幅值( 或圊度) 较大， 对振动速 度或振动加速度的影响也较小 ， 反过来说 ， 即使是 圊度很小， 如果影响圊度的波数较大时。 对振动速 度和振动加速度 的影响也很 大。现在 的问题是 ， 在通常的情况下， 高频波对圆度的影响

8、大还是低 频波的影响大， 为此， 我们利用 Q wr g o l o 波谱仪 对多种轴承套圈沟道进行波谱分析。 看看轴承沟 道波纹分布情况 ， 结果是 ， 几乎所有的沟道都如图 6 所示的那样， 低波幅值最大， 随着波数增大， 幅 值在逐渐减小。 表2 相关 系数检验表 显著水平 显著水平 0 0 5 0 0 1 O 0 5 0 0 1 一 2 一2 l 0 朔 l 2 1 O 4 1 3 O 2 O 啪 O 9 9 2 2 0 4 0 4 0 5 1 5 3 O 明 O 9 5 9 2 3 O O 5 0 5 d 0 8 1 1 O 9 1 7 2 4 O 3 8 8 O 4 9 6 5 0

9、 7 5 4 O g 7 4 2 5 O 3 8 l O 4 9 7 6 O 研 0 2 6 0 3 7 4 0 4 7 8 1 0 6 6 6 O 7 9 B 2 7 O 鲫 O 4 7 0 8 0 碰 O、 7 2 8 O 3 6 1 0 4 6 3 9 0 6 0 2 0 2 9 0 3 5 5 0 4 5 6 1 0 O O 偶 3 0 0 瑚 O 4 4 9 l l O 瑚 O 鹞4 O 3 2 5 O 4 l g 1 2 0 5 3 2 0 6 6 1 4 0 0 3 0 4 0 3 9 3 1 3 O 5 1 4 O 64 l 4 5 O 2 8 8 O m 1 4 0 4 9

10、7 O 6 2 3 5 0 O 扔 O 3 5 4 l 5 0 4 8 2 O 6 0 6 O 25 0 O 3 2 5 1 6 0 4 6 8 0 5 9 0 7 0 0 2 3 2 0 3 ” O、 4 5 8 O 5 7 5 O 2” O 2 盼 l 8 0、 4 4 4 O 5 6 1 9 0 O 2 晒 0 2 6 7 1 9 O 4 3 3 0 5 4 9 1 O 1 9 5 O 2 5 4 2 0 O、 4 2 3 0 5 3 7 2 o 0 O 1 3 8 0 1 B 1 到此， 从理论和实验的角度证明了利用圊度 来控制轴承振动速度或加速度是粗糙的、 不科学 的 ， 因为它测量

11、的基本上是低频分量 ， 而低频分量 2 3 维普资讯 轴承) 2 O O 0 1 1 垂L 。波敖 图 6 波谱 图 对振动速度和振动加速度的影响较小。 2 波纹度与振动值 的关 系 为检验波纹度与振动质量的相关程度， 我们 再来作一组波纹度与加速度的回归试验。试验对 象： 6 3 0 9 轴承； 试验条件是将钢球和外沟道波纹 度固定在一个较好的水平上， 内圈沟道波纹度从 0 0 1 8 0 1 2 变化。试验结果见表 3 。 利用( 1 ) 式对表3 的数据进行相关系数计算， 相关系数 y ：0 8 8 2 9 ， 取显著水平为 0 O l ， 查相关 性检验表得临界值为 0 5 1 5 。

12、相关关系显著。从 图7的相关图上可以很直观的看到它们的相关程 度。因此， 可以认为振动值要受沟道波纹度控制。 3结论 仅仅通过控制轴承零件的圆度质量， 来提高 轴承的振动质量是不科学 的， 因为圆度主要反映 零件被测表面的低频分量， 而这些低频分量对轴 承振动的影响要远远小于高频分量。更有效的办 法是控制零件工作表面的波纹度质量。 表 3 渡纹度 振动值 渡纹度 振动值 序号 序号 值1 u m ； d B 值， ， d B 1 O 0 3 0 4 8 6 1 2 O 1 2 6 5 3 2 O 卯 3 1 3 0 Q 3 5 5 1 5 3 O o4 5 5 l 1 4 0 0l 5 0 6

13、 4 O o4 6 5 2 l 5 0 5 1 6 5 0 0 2 8 5 0 5 l 6 0 0 5 5 5 2 6 0 0 2 2 4 6 l 7 O 嘶 4 8 7 0 4 8 6 1 8 0 o惦 5 0 8 0 5 1 9 O 0 8 5 5 2 9 O 5 7 5 2 0 O 0 6 5 5 3 1 0 0 1 O 5 8 21 0 0 1 8 4 8 6 0 09 5 9 1 2 2 O 5 8 1 图 7 第一作者 ： 徐四宁高级工程师 ( 收稿H期： 2 O O O Q 3 2 9 ) 编辑 ： 田贞先) 投 稿 指 南 根据轴承行业技术发展的需要及广大读者的要求 ， 轴承杂志拟开辟专栏对行业的热 点技术问题进行讨论。请针对“ 轴承降