真空泵滾動軸承的振動機(jī)理
滾動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設(shè)備的性能，其缺陷會導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生異常振動和噪聲，甚至造成設(shè)備損壞。
滾動軸承是由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四種元件組成的。通常，其內(nèi)圈與機(jī)械傳動軸的軸頸過盈配合連接，工作時隨軸一起轉(zhuǎn)動；而外圈安裝在軸承座、箱體或其他支撐物上，工作時一般固定或相對固定。但也有外圈回轉(zhuǎn)、內(nèi)圈不動或內(nèi)、外圈分別按不同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)的使用情況。滾動體是滾動軸承的核心元件，它使相對運動表面間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。滾動體的形式有球形、圓柱形、錐柱形、鼓形等。在滾動軸承內(nèi)、外圈上都有凹槽滾道，它們起著降低接觸應(yīng)力和限制滾動軸承軸向移動的作用。保持架使?jié)L動體等距離分布并減少滾動體間的摩擦和磨損。如果沒有保持架，相鄰滾動體將直接接觸，且相對摩擦速度是表面速度的兩倍，發(fā)熱和磨損都較大。
滾動軸承在工作過程中所產(chǎn)生的振動主要是由軸承本身的結(jié)構(gòu)特點、加工裝配誤差及運行過程中出現(xiàn)的故障等內(nèi)部因素以及傳動軸上其他零部件的運動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)特點及加工裝配誤差引起的振動和軸承運行故障引起的振動兩種類型。前者不論軸承正?；虍惓?，振動都要發(fā)生，它雖與軸承異常無關(guān)，但卻決定了振動系統(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)特點及加工裝配誤差引起的振動。當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)時，滾動體便在軸承內(nèi)、外圈滾道上滾動，即使對加工裝配毫無誤差的軸承來說，由于滾動體在不同位置時所受力的大小不同，同時承載的滾動體的數(shù)目也不同，這些軸承本身的結(jié)構(gòu)特點造成承載剛度的變化，引起軸承振動。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速一定時，這一振動具有確定性質(zhì)。軸承元件加工時留下的表面波紋度、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，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，但由于實際構(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)軸承運行故障引起的振動。滾動軸承在運行過程中出現(xiàn)的故障按其振動信號特征不同可分為以下幾種：
?、倌p失效：這是滾動軸承常見的一種失效形式，是軸承滾道、滾動體、保持架或座孔由于機(jī)械原因引起的表面磨損。一般來說，軸承表面磨損后產(chǎn)生的振動同正常軸承的振動具有相同的性質(zhì)，即兩者的波形都是無規(guī)則的，隨機(jī)性較強(qiáng)。但磨損后的振動幅值明顯高于正常軸承，因此對這種故障的診斷方法常常是監(jiān)測振動信號的有效值和峰值，如果明顯高于正常軸承，即判定為磨損。
②疲勞失效：這是滾動軸承另一種常見的失效形式，滾動軸承的內(nèi)外滾道和滾動體表面既承受載荷又相對滾動，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。
?、鄹g失效：軸承零件表面的腐蝕失效是由下面三種原因造成的：潤滑油、水分或濕氣的化學(xué)腐蝕；軸承表面有較大電流通過造成電腐蝕；軸承內(nèi)圈在軸頸上，或外圈在座孔中產(chǎn)生微小相對運動而造成的微振腐蝕。
④斷裂失效：過載運行可能會引起軸承零件斷裂。磨削、熱處理、裝配不當(dāng)會引起殘余應(yīng)力，工作時熱應(yīng)力過大也會引起軸承零件斷裂。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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