沟道表面波纹度对球轴承摩擦力矩影响的试验研究

轴承摩 擦力 矩 的 测试 要 求 十分 严 格, 根 据 GB5800- 2003 滚动轴承 仪器 用精密轴承 的 规定, 测试在 20~ 30 、相对湿度保持在 55% 以 上的清洁和无振动的条件下进行; 测试前轴承应 进行退磁处理, 并在 清洁的矿物润化剂中彻底清 洗, 用规定质量和数量的润滑剂润滑, 并缓慢旋转 使润滑剂分布均匀。
( 3) 在外 沟道 表面波 纹度 阶次 一定 的情 况 下, 外沟道表面波纹度幅值只影响摩擦力矩波 动 的最大幅值, 不改变摩擦力矩最大波动值所对 应 的激振频率。
( 4) 当轴承外沟道 表面存在波纹度时, 在 其 他条件不变的情况 下, 轴承动态摩擦力矩波动 幅 值与平均值随着载 荷的增加而增加, 但转速对 轴 承摩擦力矩的波动影响很小。
( 4)计算出每种规格的圆柱滚子轴承采用的 滚子的凸度修正量所对应的 载荷的最大极限值, 并标注在 轴承样本 上, 以便用户使用时参考。
4 结束语
试验结果表明, 造成滚子早 期疲劳的根本原 因是全凸度滚子的凸度量远小于轴承工作状态下 滚子的变形量, 使滚子重新产生边缘应力集中, 通
过改进设计等措施, 取得了较好效果。
2. 3 载荷、转速对球轴承摩擦力矩的影响 图 12是在外沟道表面波纹度阶次为 3次, 幅 值 为 0. 3 m, 转速为 1 r /m in, 轴向 载荷分别为 1,
2, 3 N工况下球轴承摩擦力矩测量结果, 从图中可 知: 在外沟道表面波纹度阶次、幅值、转速一定 的 情况下, 球轴承摩擦力矩波动幅值随着载荷的 增 加而增加, 平均值随着载荷的增大而增大。图 13 是在外沟道表面波纹度阶次为 3 次, 幅值 为 0. 3
应的激振频率; 球轴承摩擦力矩波动激励频率随着外圈沟道表面波纹度的谐 波阶次增加而增加。
关键词: 球轴承; 波纹度; 摩擦力矩; 试验分 析
中图分类号: TH 133. 33; TG806
文献标志码: B
文章编号: 1000- 3762( 2009) 10- 0041- 04
E xperim ental Study on E ffects of G roove W aviness on Ball B earing Friction T orque
ISSN 1000- 3762 轴 承 2009年 10期 CN 41- 1148 /TH Bear ing 2009, N o. 10
41- 44
沟道表面波纹度对球轴承摩擦力矩影响的试验研究
高银涛1, 邓四二 1, 郑传统 1, 梁 波2, 李建华 2
( 1. 河南科技大学 机电工 程学院, 河南 洛阳 471003; 2. 洛阳轴研科技股份有限公司, 河南 洛阳 471039)
1 精密支承 轴承; 2 轴承 外座; 3 被测 轴承; 4 拨杆; 5 轴 承 加载杆; 6 力传 感器; 7 力传 感器支 架; 8 拨 杆阻 尼器; 9 载 荷; 10 加载 阻 尼器; 11 驱动 电动 机; 12 电 控箱; 13 两皮 带 轮; 14 柔性联轴器; 15 电脑
图 1 试验装置
GAO Y in- tao1, DENG Si- er1, ZH EN G Chuan- tong1, L IANG Bo2, L I Jian- hua2
( 1. H enan U n iversity o f Sc ience and T echnology, L uoyang 471003 , Ch ina; 2. L uoyang Bearing R esea rch Institute Co. , L td. , Luoy ang 471039, Ch ina)
参考文献:
[ 1] 李建华, 邓四二, 马纯民 . 陀螺仪框 架灵敏轴承 摩擦 力矩影响因素分析 [ J]. 轴承, 2006( 7) : 4- 7.
[ 2] 马小梅, 邓四二, 梁 波 . 航天轴承 摩擦力矩的 试验 分析 [ J]. 轴 承, 2005( 10): 22- 24.
[ 3] Jang G H, Jeong S W. A na ly sis of a Ba ll Bearing w ith W av iness Consider ing the Centrifug al F orce and G yroscopic M om ent o f the Ba ll[ J]. Journal o f T r ibo logy, 2003, 125( 3): 487- 498.
外圈沟道存在波纹度, 且波纹度阶次依次为 2次、 3次、4次; 轴向载荷分别为 1, 2和 3N, 润滑油为特 4仪 表油; 测量 环 境 温度 为 20 , 采样 点 数 为 1 000, 采样周期 0. 12 s, 采样时间为 120 s。
2 试验结果及分析
2. 1 套圈波纹度谐波幅值对球轴承摩擦力矩 的 影响 图 2是在轴向载荷为 1 N, 转速为 1 r/m in, 外
(编辑: 赵金库 )
42
轴承 2009. . 10
1 试验装置及试验条件
1. 1 试验装置 试验在西北工业大学研制的 LSD- 1型轴承
动态分析仪上进 行, 结构如图 1 所示。被测轴承 安装在轴承外座中, 通过轴承加载杆给被测轴承 内圈施加载荷, 轴承外圈固定在驱动机构主轴上, 当主轴恒速转动时, 驱动被测轴承外圈旋转, 由于 存在摩擦力矩, 带动轴承内圈旋转, 拨杆拨动测力 传感器, 由测力传感 器输出被测轴承摩擦力矩的 电压信号, 电压信号 经控制器处理用电表指示摩 擦力矩值, 并以电压形式输出。主控箱产生驱动 力矩电流, 用光电系统监视并闭环控制轴承运动。 1. 2 试验参数的确定
参考文献:
[ 1] 阿 帕 尔 姆格 林. 滚 动轴 承工 程 学 [ M ]. 姚 松 官, 译. 洛阳: 洛阳农机学院, 1981.
[ 2] H arr is T A. R o lling B ea ring A na lysis[ M ]. 4th ed. John
W iley & Sons, Inc. 2006.
使用在航天、航空、航海等领域的高精度导航 系统中的球轴承, 其 摩擦力矩的大小和波动性直 接影响导航系统的定向及定位精 度, 对导航系统 的工作性能以及主机的安全起着 决定性作用 [ 1] 。
收稿日期: 2009- 02- 10; 修回日期: 2009- 07- 10
影响球轴承摩擦力 矩的因素很多, 各种因素相 互 作用, 又相互干扰, 是个十分复杂的问题 [ 2] 。本文 仅就球轴承套圈波纹度对摩擦力矩的影响进行了 试验研究 [ 3- 4 ] , 对套圈波纹度与 球轴承摩擦力 矩 大小和波动性的关系进行了分析。
采用 L SD - 1型轴承动态分析仪对 608球轴 承在 3种不同阶次下 ( 2 次波、3次 波、4次波 )进 行了动态摩擦力矩测试。试验条件: 选取内圈沟 道只存在与波纹度相比幅值 可以忽略的粗糙度;
高银涛等: 沟道表面波纹度对球轴承摩擦力矩影响的试验研究
43
2. 2 套圈波纹度阶次对球轴承摩擦力矩的影响 图 6~ 图 8是在轴向载荷为 1 N, 转速为 1 r/
摘要: 在对沟道波纹度与球轴承摩擦力矩的关系进行试验研究的基础上, 分别就外沟道表面波 纹度的谐 波幅值
和谐波阶次对球轴承摩 擦力矩的影响程度进 行了分 析, 试验 结果表 明, 在外 沟道表 面波 纹度 阶次一 球轴承摩擦力矩波动的最大幅值, 不会改变球轴承摩擦力矩 最大波动 值所对
Abstrac t: A n exper im enta l study is conducted on the re la tionsh ip betw een the raceway w av iness and friction torque of ba ll bear ing. B ased on the test results, the re la tionsh ips am ong friction to rque of ba ll bea ring and harmon ic am plitude and harm on ic o rder o f racew ay are ana ly zed. The test resu lts show tha t the amp litude of r ing w av iness on ly affec ts the larg est fluctua tion amp litude of friction torque and can t change the correspond ing incen tive frequency under the cond-i tion o f the wav iness order invariab le. The incen tive frequency of the ba ll bearing fr ic tion torque w ill increase w ith the increasing ha rmon ic o rde r o f ou ter racew ay w aviness. K ey word s: ball bear ing; wav iness; friction to rque; test ana ly sis
圈沟道波纹度 4阶次的不同谐波幅值情况下的球 轴承摩擦力矩测量结果, 从图 2 中可以得出: 当外 沟道表面存在波纹 度时, 轴承的动态摩擦力矩 随 着波纹度幅值的增 加而增加, 摩擦力矩波动幅 值 与波纹度幅值成正比。图 3~ 图 5 分别为外沟道 表面 4阶波纹度的 各幅值下的频域图, 从中可 以 看出: 在外沟道表面波纹度阶次一定的情况下, 外 沟道表面波纹度幅值只影响球轴承摩擦力矩波动 的最大幅值, 不会改变球轴承摩擦力矩最大波 动 值所对应 的 激振 频 率, 此时 对 应的 激 振频 率 为 0. 065 H z, 与 4次外沟道表面谐波引起球轴承摩擦 力矩波动的理论频率 0. 066 H z几乎相同, 误差仅 为 1. 52% 。