深沟球轴承游隙
同型号同尺寸的标准轴承的径向游隙(原始游隙),按其大小分为基本组和辅助组,见下表。在一般工作条件下,应优先选用基本组,在温度较高或配合过盈量较大时,在需要降低摩擦力、改善调心性能及承受较大轴向负荷的场合,宜采用较大游隙辅助组;当运转精度要求较高或需严格限制电枢轴向位移时,宜用较小游隙辅助组。
图3所示为各阶频率随着裂纹深度的增加的走势图,
深沟球轴承游隙
深沟球轴承游隙
同型号同尺寸的标准轴承的径向游隙(原始游隙),按其大小分为基本组和辅助组,见下表。在一般工作条件下,应优先选用基本组,在温度较高或配合过盈量较大时,在需要降低摩擦力、改善调心性能及承受较大轴向负荷的场合,宜采用较大游隙辅助组;当运转精度要求较高或需严格限制电枢轴向位移时,宜用较小游隙辅助组。
图3所示为各阶频率随着裂纹深度的增加的走势图,可见随着损伤程度的增加,轴承外圈固有频率向低频移动,随着损伤量的增加呈非线性下降,相同损伤各阶固有频率下降程度不同,这与只有损伤在某一阶阵型中占有较高的势能时才对该阶固有频率产生较大影响的理论分析结果一致。
图4为不同裂纹深度下的固有频率与完好状态时的固有频率的差值,可见第二、四阶固有频率随着裂纹程度的加大并没有较大的变化;阶固有频率在损伤达到4. 5mm以后随着裂纹的加深固有频率几乎成线性下降;第五、七、九阶模态的固有频率随着裂纹的加深下降明显。总体来看频率变化和损伤量有对应关系;当发生裂纹时固有频率减小;对于某一阶模态频率,裂纹深度越小,频率移动越小,裂纹深度越大,频率变化量越大,但各阶模态自然频率对损伤的敏感度不等。
通过有限元计算,图5、图6、图7所示为轴承外圈在完好状态存在3. 5mm裂纹和6. 5mm裂纹时的模态振型及在该振型下的Von Mises 等效应力图。可见、二、五、六、九、十阶为外圈径向变形;第三阶是扭转变形第四是弯曲边变形,七、八阶为弯扭联合边变形应力情况复杂。图6、图7所示为裂纹深度为3. 5mm和6. 5mm时的等效VonMises应力情况从图5到图7可以看出,当存在裂纹时,各阶模态的应力集中情况明显,随着损伤情况的发展应力集中越来越大。同损伤对于不同阶数变形和应力集中情况的影响不同,当损伤位于振型节点振型受损伤影响大,应力集中情况明显比如损伤点在弯曲处有较大的应力集中。这说明存在裂纹时,发生某阶共振能够很大程度上促进振型节点位置上裂纹的发展。图5、6中第五、六阶的振型可以看出损伤情况会影响模态振型的径向变形方向,往往使得裂纹损伤位置处于振型节点。图5、7中第九、十阶的阵型对比可以看出,重度裂纹较明显地使得振型发生了改变。
通过对轴承外圈裂纹状态下的模态分析,可以定量识别固有频率及各种模态参数与损伤程度的关系。总结如下:
1)单纯依靠频率值很难反映结构的早期损伤,当损伤发展到一定程度时,固有频率明显下降但是只能发现损伤存在,并不能确定损伤位置和程度;
2)模态位移对于裂纹损伤敏感,同一程度损伤位于某振型节点处时,该处位移模态变化较大,应力集中,否则位移模态变化较小;不同程度损伤使得同一阶振型的模态位移变化不同,这就实现了损伤定量的识别。所以综合分析可以实现故障的定量定位分析。
3)模态应变对于结构损伤敏感,而且具有和模态位移同样的定位作用。
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