液膜轴承和滚动轴承转子的动态特性
滚动轴承的结构及特点选型
滚动轴承的结构及特点选型滚动轴承是一种常见的机械轴承，广泛应用于各种机械设备中。
它主要由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
滚动体在内外圈之间滚动，从而减少了轴与孔的摩擦，实现了高效的旋转运动。
滚动轴承具有以下特点：1.承载能力高：滚动轴承采用滚珠或滚子作为滚动体，与滑动轴承相比，滚动轴承的接触面积较小，因此承载能力更高。
2.摩擦小：滚动轴承的滚动摩擦比滑动摩擦小很多，可以减少能量损失，提高效率。
3.转速高：由于滚动摩擦小，滚动轴承适用于高速运转的设备。
4.寿命长：滚动轴承的滚动体和保持架的设计可以均匀分布载荷，减少了滚动体和内外圈的磨损，从而延长了使用寿命。
5.维护便捷：滚动轴承的结构简单，易于安装和维护。
在选型滚动轴承时，首先要根据实际应用需求确定轴承的基本参数，如运转速度、载荷类型和大小、工作环境等。
然后根据这些参数选择合适的轴承型号，满足工作条件要求。
以下是滚动轴承的选型过程：1.轴承尺寸和轴承类型选择：根据工作条件计算所需承载载荷、速度要求和轴向负载等参数，并按照这些参数在轴承手册中找出合适的轴承尺寸和类型。
2.轴承载荷计算：根据实际工作载荷计算出所需载荷的大小和方向，以确定轴承的额定负荷能力。
3.轴承额定寿命计算：根据实际工作条件和预期寿命要求，计算轴承的额定寿命。
4.轴承选择：结合轴承尺寸、额定负荷能力和寿命要求，选择适当的轴承型号。
5.轴承安装和维护：根据轴承的安装和使用指南进行正确的安装和维护，以确保轴承的正常运行。
总之，滚动轴承具有高承载能力、低摩擦、高转速和长寿命等特点，在机械设备中有着广泛应用。
在选型滚动轴承时，需要根据实际应用需求确定轴承的基本参数，并根据这些参数选择合适的轴承型号。
正确的选型和维护能够确保轴承的正常运行和延长使用寿命。
滚动轴承结构与特征
1、滚动轴承的结构、分类及特点1.1结构滚动轴承（以下简称轴承）一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。
（如图1.1）内圈与外圈之间装有若干个滚动体，由保持架使其保持一定的间隔避免相互接触和碰撞，从而进行圆滑的滚动。
轴承按照滚动体的列数，可以分为单列、双列和多列。
1）、内圈、外圈内圈、外圈上滚动体滚动的部分称作滚道面。
球轴承套圈的滚道面又称作沟道。
一般来说，内圈的内径、外圈的外径在安装时分别与轴和外壳有适当的配合。
推力轴承的内圈、外圈分别称作轴圈和座圈。
2）、滚动体滚动体分为球和滚子两大类，滚子根据其形状又分为圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子和滚针。
3）、保持架保持架将滚动体部分包围，使其在圆周方向保持一定的间隔。
保持架按工艺不同可分为冲压保持架、车制保持架、成形保持架和销式保持架。
按照材料不同可分为钢保持架、铜保持架、尼龙保持架及酚醛树脂保持架。
1.2分类轴承受负荷时作用于滚动面与滚动体之间的负荷方向与垂直于轴承中心线的平面内所形成的角度称作接触角，接触角小于45°主要承受径向负荷称为向心轴承，在45°~90°之间主要承受轴向负荷称为推力轴承，根据接触角和滚动体的不同，通用轴承分类如下：深沟球轴承（单、双列）向心球轴承角接触球轴承（单、双列）四点接触球轴承调心球轴承向心圆柱滚子轴承（单、双、四列）轴向心滚子轴承圆锥滚子轴承（单、双、四列）滚承滚针轴承（单、双列）动调心滚子轴承轴承推力球轴承推力球轴承（单、双列）推力角接触球轴承（单、双列）推力推力圆柱滚子轴承轴推力滚子轴承推力圆锥滚子轴承承推力滚针轴承推力调心滚子轴承1.3特点1.3.1滚动轴承的优点滚动轴承虽有许多类型和品种，并拥有各自固定的特征，但是，它们与滑动轴承相比较，却具有下述共同的优点：（1）、起动摩擦系数小，与动摩擦系数之差少。
（2）、国际性标准和规格统一，容易得到有互换性的产品。
（3）、润滑方便，润滑剂消耗少。
滚动轴承-转子系统动力学特性分析
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径 向载荷的增大而增强 ； 在一个最佳转速 区间 ， 存 在此区 间内 ， 系统的非线性特性较弱。 关键 词 ： 滚动轴承 ； 转子系统 ； 动力学特性 ； 动频 率 ； 刚度振 动 转 变
中 图分 类 号 ：Ｈ１３ ３ ；Ｈ１７ １ Ｔ ３ ．３ Ｔ １ ． 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：００—３６ （ ０ ２ １ ００ — ６ １０ ７ ２ ２ １ ） ０— ０ １ ０
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●产 品设 计与 应 用
滚 动 轴 承 一转 子 系统 动 力 学 特 性 分析
魏彬 李建 华 邓 四二 ， ，
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轴承转子系统动力学
轴承转子系统动力学
轴承转子系统动力学是研究轴承和转子在运转过程中的力学行为和相互作用的学科。
它涉及到转子的旋转、振动、稳定性以及与轴承之间的力学相互作用等方面。
在轴承转子系统中，转子是通过轴承支撑并旋转的。
转子的旋转会引起离心力和惯性力的产生，同时也会受到悬挂系统和轴承的约束。
轴承则起到支撑和导向转子的作用，并承受着由转子旋转所带来的力和力矩。
在动力学分析中，需要考虑转子的质量、惯性特性、几何形状以及受力情况等因素。
常见的分析方法包括刚体动力学、弹性动力学和有限元分析等。
这些方法可以用来计算转子的振动模态、共振频率、振型等，并评估转子系统的稳定性和可靠性。
此外，轴承转子系统动力学还包括对转子系统进行故障诊断和故障预测的研究。
通过监测转子系统的振动、声音和温度等信号，可以检测到转子系统中的故障，并进行相应的维修和保养，以确保系统的正常运行。
总之，轴承转子系统动力学是对转子和轴承在运转中力学行为进行分析和研究的学科，它对于提高转子系统的性能、可靠性和安全性具有重要意义。
1。
滚动轴承动态响应特性研究
滚动轴承动态响应特性研究作为机械设备中重要的传动部件之一，滚动轴承在现代工业生产中发挥着至关重要的作用。
滚动轴承的寿命和性能直接影响着机械设备的可靠性和安全性能。
因此，对滚动轴承的动态响应特性进行深入研究，对于提高机械设备的使用寿命和性能具有一定的理论和实践意义。
1. 滚动轴承的结构与工作原理滚动轴承是由内外圆环、滚珠、保持架和密封圈组成的。
通常，滚动轴承是安装在机器设备的可旋转部件和固定部件之间，以承载旋转部件的重量和力。
当轴承内、外圆环间相对旋转时，滚动体在内外圆环之间转动，并将力沿轴线方向传递。
2. 滚动轴承的动态响应特性在滚动轴承运转过程中，存在一种称为动态响应的现象，即滚动体在运动过程中与轴承内、外圆环之间产生的相互作用力导致的振动。
滚动轴承的动态响应特性受到很多因素的影响，如滚动体数量、轴承负荷、失效模式等。
3. 滚动轴承振动分析方法通常使用有限元方法和多体动力学方法，来进行滚动轴承的动态响应特性模拟和分析。
其中，有限元方法可以计算轴承内、外圆环和保持架的受力情况，多体动力学方法可以计算轴承的振动情况和外部激励下的响应模式。
4. 滚动轴承动态响应特性研究现状国内外学者对滚动轴承动态响应特性的研究已有数十年历史。
研究成果包括轴承振动的特性分析、噪声特性分析、轴承的寿命预测、失效分析等方面。
国内外已有很多的研究成果，是开展滚动轴承动态响应特性研究的基础。
5. 滚动轴承动态响应特性研究存在的问题和展望目前，对滚动轴承动态响应特性研究的探讨尚存在着一些问题。
例如，缺乏滚动体大小对轴承寿命和响应影响的研究，缺乏低负载条件下的轴承动态响应分析等。
未来，需要加强对滚动轴承动态响应特性进行研究，以更好地掌握其运作特性和影响因素，从而针对其失效机理进行有效预测和防范措施。
在实际工程中，滚动轴承的动态响应特性研究对提高设备使用寿命和性能有着重要的意义。
未来，我们也可以结合高精度测量技术，针对滚动体、内外圆环之间的相对滑动和油膜流动等问题进行深入研究，进一步提高滚动轴承的精度和可靠性。
滚动轴承的动静态特性研究
滚动轴承的动静态特性研究滚动轴承作为广泛应用于机械领域的重要部件，其性能的稳定和可靠性对于机械设备的正常运转至关重要。
在实际应用中，由于受到多种因素的影响，滚动轴承的动静态特性会发生变化，这直接影响轴承的寿命和使用效果。
因此，研究滚动轴承的动静态特性至关重要。
一、滚动轴承的结构和工作原理滚动轴承是包含滚珠、圆柱和圆锥等的闭合式结构，通过外部的载荷或力矩的作用下，轴承内部的滚珠在滚道上滚动，从而实现滚动轴承的转动。
在不同的载荷和转速下，轴承内部的滚珠会受到不同的力的作用，从而导致动静态特性的变化。
二、滚动轴承的动静态特性1. 动态特性动态特性主要是指滚动轴承在运转过程中的振动情况，包括衬套与滚珠之间的滚动摩擦、滚珠与内外滚道之间的碰撞等。
这些因素影响了轴承的振动幅度和频率，从而也会影响轴承的噪声和寿命。
2. 静态特性静态特性是指滚动轴承在未受到外部载荷或力矩作用时的状态。
由于轴承内部的滚珠表面粗糙度和形状精度的差异，导致在静态情况下，轴承的内部间隙不均匀，从而直接影响轴承的负荷承载能力和使用寿命。
三、滚动轴承的动静态特性研究方法1. 轨道分析法轨道分析法是指通过分析滚动轴承内部滚道的几何形状和相互作用力学，计算出轴承内部的应力分布、滚动摩擦力以及滚珠与滚道之间的接触点位置等。
通过轨道分析法，可以分析轴承内部不同位置的应力状态，从而探索轴承的静、动态特性。
2. 振动分析法振动分析法是指通过测量轴承内部的振动信息，从而研究轴承的动态特性。
通过分析轴承的振动频率和幅度，可以了解轴承内部的摩擦状态、滚珠与滚道之间的碰撞情况以及轴承的寿命和负荷承载能力。
3. 数值模拟法数值模拟法是指通过建立轴承的模型，采用有限元分析法、多体动力学模拟等方法，研究轴承的静、动态特性。
通过数值模拟，可以分析轴承内部不同位置的应力状态和运动状态，并针对优化轴承的结构和材料提出具体方案。
四、结论研究滚动轴承的动静态特性，可以为优化轴承的结构和材料提供基础理论依据。
滚动轴承时域特征
滚动轴承时域特征滚动轴承是工业领域中常用的一种机械传动装置，它能够使机械设备在高速旋转时减少摩擦损耗和能量损失。
滚动轴承的时域特征是指在实际运行中，滚动轴承所表现出的一些动态特性和振动现象。
本文将从滚动轴承的时域特征入手，探讨其对机械设备运行的影响以及如何识别和解决滚动轴承存在的问题。
滚动轴承的时域特征对机械设备的运行具有重要影响。
在滚动轴承工作过程中，由于受到载荷和转速的影响，滚动体和轨道之间会产生相对运动，从而导致滚动轴承的振动。
这些振动会引起机械设备的噪声、振动和磨损，严重时还会导致机械设备的故障和损坏。
因此，了解和掌握滚动轴承的时域特征对于确保机械设备的正常运行至关重要。
识别和解决滚动轴承存在的问题需要对滚动轴承的时域特征进行分析和判断。
滚动轴承的时域特征主要包括振动信号、位移信号和声音信号等。
通过对这些信号的采集和分析，可以判断滚动轴承是否存在异常振动、过大的位移或异常噪声等问题。
一旦发现问题，就需要采取相应的措施进行修复或更换滚动轴承，以确保机械设备的正常运行。
在实际操作中，我们可以通过振动信号的分析来判断滚动轴承的状态。
正常情况下，滚动轴承的振动信号应该是稳定的、周期性的，且幅值较小。
如果振动信号的幅值突然增大或出现非周期性的波动，那么就可能存在滚动轴承的故障或损坏。
此时，我们可以通过改变滚动轴承的润滑方式、减小载荷或更换滚动轴承等方式来解决问题。
位移信号和声音信号也可以反映滚动轴承的状态。
位移信号是指滚动轴承在运动过程中的位移变化，正常情况下应该是稳定的、周期性的。
如果位移信号出现异常值或非周期性的波动，那么就需要检查滚动轴承是否存在过大的位移或变形。
声音信号是指滚动轴承在工作时产生的声音，正常情况下应该是低噪音的。
如果声音信号突然增大或出现异常噪声，那么就需要检查滚动轴承是否存在摩擦、磨损或松动等问题。
滚动轴承的时域特征对机械设备的运行具有重要影响。
了解和掌握滚动轴承的时域特征可以帮助我们识别和解决滚动轴承存在的问题，确保机械设备的正常运行。
滚动轴承的类型和特点
滚动轴承的类型和特点滚动轴承是一种常用的机械零部件，其具有可靠的性能和长寿命，能够在各种设备中发挥重要作用。
本文将介绍滚动轴承的类型和特点。
一、滚动轴承的类型1. 径向滚动轴承径向滚动轴承主要用于承受径向负载，如轴承支座和轴承支架。
径向滚动轴承根据不同结构形式可分为深沟球轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、圆柱滚子轴承等。
2. 推力滚动轴承推力滚动轴承主要用于承受轴向负载，如涡轮机、液压泵等设备。
推力滚动轴承根据不同结构形式可分为单向推力球轴承、双向推力球轴承、推力圆柱滚子轴承等。
3. 针状轴承针状轴承主要用于承受径向空间较小的位置，如变速器、农业机械、汽车电机等。
针状轴承根据不同结构形式可分为针状推力轴承、针状滚子轴承、轴承环等。
二、滚动轴承的特点1. 负载承载能力高与滑动轴承相比，滚动轴承采用滚动滑动方式，因此能承受更大的负载。
不仅如此，滚动轴承还能承受逆向荷载，并且在高速运动时也可以满足需求。
2. 摩擦损耗小在滚动轴承内部，滚动体与内外圈之间摩擦小，因此损耗也很小；而在滑动轴承中，摩擦力较大，导致摩擦损耗也很高。
3. 精度高滚动轴承的生产工艺较为复杂，需要经过多道工序才能完成。
滚动轴承在运行时能够保持较高的精度，长时间使用也不会因轴承精度下降而影响使用。
4. 寿命长由于滚动轴承使用寿命长，因此不仅节约了修理成本和更换成本，而且还能提高设备的效率和可靠性。
长时间使用后，销轴磨损较小，可延长使用寿命。
5. 维护简单滚动轴承的维护比较简单，更换时只需要将滚珠从槽中拿出，然后用清洁剂清洗慢滚圈，再将它们重新组装即可。
综上所述，滚动轴承具有负载承载能力高、摩擦损耗小、精度高、寿命长和维护简单等特点，这些特点使得滚动轴承在机械设备中得到了广泛应用。
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液膜轴承和滚动轴承转子的动态特性
SpectraQuest Inc.
November, 2005
摘要：本文使用了机械故障仿真器-精简扩展版TM机器，从转子共振频率和转子
轨道形状的角度研究了支撑油膜轴承的转子轴特性。
实验结果表明：轴承类型对转子自然频率的影响不能忽略；此外，对油膜轴承和滚动轴承来说，转子轨道显示了完全不同的形状。
1.实验装置
SpectraQuest公司研发了新型仿真器——机械故障仿真器-精简延展版TM，如图1所示。
在研究由油液润滑滑动轴承支撑的转子动态特性方面是一个特别创新工具。
机械故障仿真器-精简扩展版上装备有SpectraQuest公司的润滑油泵，以此来驱动润滑油液；另外，在不影响工厂生产或利润情况下，它对于研究常见机械故障特性来说是一个非常得力的工具。
本实验采用新型仿真器，针对油膜轴承和滚动轴承支撑的转子，研究共振条件下转子系统的动态特性。
采用四种方法激发机械故障仿真器-精简扩展版TM的转子常态。
1.改变轴上的盘数量或负载数量
2.改变轴上的盘的位置
3.改变在转子甲板上的轴承座位置
图1. 机械故障仿真器精简-扩展版
在共振测试中，尽量平衡速度和振动。
如果失衡太多，或者失衡处在特定模式下的最大振动幅值，电机控制器可能由于负载值太大被断电。
然而为了产生共振需要一定数量的失衡。
因此，需要有一种大到足以激发共振，但不要切断电动机电源的失衡。
由经验法则得知，为了在失衡中达到某种平衡，就低速共振来说，失衡重量可以利用；对于高速共振来说，（第三模式）失衡重量不需要，因为由盘自身引发的盘失衡足以引起失衡。
通过适当配置轴上的转子盘，可以激发前三种转子的自然频率。
利用安装在轴承座上的两个转子轴的电涡流探头来收集轴的位移数据。
在每个轴承座上分别安装水平方向和垂直方向的电涡流探头，如图2所示。
图2. 安置在轴承座上的电涡流探头
利用pectraQuest 公司的硬件/软件系统收集加速和减速数据(S /products/vibraquest/inde.html)。
2. 结果和讨论
采用VibratorQuest 软件对数据进行分析，重点分析振动频谱和转子轴的轨道形状。
2.1谐振试验波特图 2.1.1 滑动轴承
在减速运行共振测试中得到的油膜轴承支撑的轴的振动频谱，如图3所示。
在图3中至少能区分3种共振，请注意振幅图中的峰值和在相位图中相应的相位峰值。
应当指出发生在速率为800转/分和3000转/分时360度相位突变，实际上并不反映任何物理现象。
事实上，360度的相变就等于没变。
图3. 滑动轴承的转子共振的波特图
2.1.2滑动轴承
减速运行测试如图4所示，该图显示了由滑动轴承支撑的轴的振动频谱。
图4可以识别出三种共振，这类似于油膜轴承情况，不过该相图并不像油膜轴承那样清晰。
这是因为在轴承在运转时，滑动轴承会产生大量噪音，而相位对噪音要比幅值敏感的多。
图3和图4之间最大的不同是：滑动轴承最大的振动峰值是第二共振峰值，滑动轴承油膜第二共峰值是在这三个共振峰值之间的最小峰。
从图3中可以看出，三个共振分别发生在转速为800转/分，2900转/分和5400转/分处。
从图4可以看出，三个共振分别发生在转速为1200转/分，3500转/分和5600转/分处。
滚动轴承的结构刚度要比液膜轴承高，因此能给转子轴提供的支撑刚度高，这样，滚动轴承的共振频率要比液膜轴承高。
2.2转子
把水平和垂直方向的振动位移数据合成在一起，以便获得轴的轨道图，在减速运行测试的各种情况下记录轴的轨道图。
2.2.1滑动轴承
图5显示了在减速运行测试中整体位移和速度曲线数据，图6显示了在减速运行测试72秒内（图5）的转子轴旋转轨道变化。
图6中的轨道子图按时间相对应顺序从左到右，从上到下。
应该注意对应共振条件的月食状轨道和对应非共振条件（图6（1，1），（3，3），（5，1）和（8，3））的环形轨道。
从图6（1，2）到图6（3，2）可以看出，这是第三次转子轴的共振。
月食轨道是逆时针旋转形成的。
从图6（5，2）到图6（8，1）可以看出，转子轴正经历第一次共振。
月食轨道形状也是逆时针。
仔细观察图6（5，2）到图6（8，1），可以看出不仅仅是转子的轨道发生变化，转子的形状也明显地发生变化。
从图6（6，1）到图6（7，1）可以看出月食状轨道很狭窄，轴的振动几乎仅在一个方向上。
图5. 减速实验中的液膜轴承的位移和速度数据
图6. 轴和油膜轴承的轨道图
2.2.2 滚动轴承
图7显示了减速运行实验中的总体位移数据和速度曲线数据，图8显示了在减速测试中32秒内（图7）转子轴轨道的变化。
观察图8，可以看出当轴未发生共振时（图8（2，2），（2，3），（5，2）（5，3）和（8，2）），轴的振动更多的是以一种随意的方式产生。
当轴发生共振时，振动轨道可以预测。
和油膜轴承情况相比较，滚动轴承轨道的形状更多变。
注意图8（2，1），两个月食形状预示着2倍振动。
图8（6，3）中有3个月食，可以推断有3倍振动。
注意图6观察到的轨道方向的旋转问题在图8中并未显示。
图7. 滚动轴承在减速实验中的位移和速度数据
轴承
图8. 轴和滚动轴承的轨道图
3.结论
从转子共振频率和转子轨道形状方面，研究了油膜轴承和滚动轴承支撑转子轴的动态特性。
从实验结果来看，滚动轴承的支撑稳定性要比油膜轴承高。
油膜轴承在共振过程中旋转方向可变，而滚动轴承并非如此。
对液膜轴承的轴在非共振条件下轨道是盘型的。
而滚动轴承的轴在非共振条件下形式任意。
在共振过程中由滚动轴承支撑的轴明显地有2倍或3倍的振动分量，而对油液轴承支撑的轴仅仅有1倍的振动分量。