Page 203 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 11 期 王 展，等：考虑球缺陷的全陶瓷角接触球轴承打滑及非线性振动特性研究 2661

2
值始终小于理论值。在内圈角加速度以 200 rad/s 加 200 rad/s 2 500 rad/s 2 1000 rad/s 2
100
速 1 s 的过程中，保持架旋转速度的仿真值与理论值 0.6
平均差为 0.08 rad/s。在内圈角加速度以 500 rad/s 加 80 0.5
2
速 1 s 的过程中，仿真值与理论值平均差为 0.21 rad/s。 保持架滑动率 / % 60 0.4
2
在内圈角加速度以 1000 rad/s 加速 1 s 的过程中，仿 40 0.3
真值与理论值平均差为 0.36 rad/s。说明内圈的角加 20 0.2
0
速度越大，仿真值与理论值相差越大。不同内圈角
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
加速度下保持架的滑动率如图 11 所示，内圈在 3 种 时间 / s

不同角加速度下保持架的滑动率变化趋势基本相 图 11 不同内圈角加速度下保持架的滑动率
同。加速 0.4 s 后，在 200 rad/s 时，保持架滑动率的 Fig. 11 Slip ratio of the cage under different angle accelerations
2
波动幅值最大，约为 0.55%，随着内圈角加速度的增 of inner race
大，保持架的滑动率更容易趋近稳定。 图 12 展示了不同径向载荷下球与内圈的接触
80 理论值 仿真值 力，可以明显地看出全陶瓷轴承的非承载区域。在
保持架旋转速度 / (rad·s −1 ) 60 66.4 大，全陶瓷轴承的承载区与非承载区交替的速度变
整个加速过程中，随着时间的增大，内圈转速不断增

快。随着径向载荷的增大，球与内圈的接触力也增
40
大。在非承载区域，球与内圈的接触力接近于零，可
20
66.2
0
0
0.4
0.2
0.6
圈的接触力出现冲击现象，且冲击力的周期与球自
时间 / s 0.8 1.0 以忽略不计。由于球缺陷的存在，在承载区，球与内
(a) 200 rad/s 2 转周期相同，这会严重影响轴承的振动特性。

120
保持架旋转速度 / (rad·s −1 ) 100 166.0 球与内滚道的接触力 / N 60 0
200
90
30
165.5
0
时间 / s
0.6
0.4
0.2
0
(a) 300 N
时间 / s 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
(b) 500 rad/s 2 210
180
500
保持架旋转速度 / (rad·s −1 ) 400 332.0 球与内滚道的接触力 / N 120 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
150
90
300
60
200
30
331.5
100
331.0
0
时间 / s
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 (b) 500 N
时间 / s 360
(c) 1000 rad/s 2
300
图 10 不同内圈角加速度下保持架的旋转速度 240
Fig. 10 Rotational velocity of the cage under different angle 球与内滚道的接触力 / N 180
accelerations of inner race 120
60
3.2 径向载荷对全陶瓷轴承打滑特性的影响 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
时间 / s
本节以球缺陷宽度为 0.5 mm 的全陶瓷轴承为 (c) 1000 N

2
例， 在 内 圈 角 加 速 度 为 500 rad/s ， 径 向 载 荷 分 别 为 图 12 不同径向载荷下球与内圈的接触力
300、500、1000 N 时，探究径向载荷对全陶瓷轴承打 Fig. 12 Contact force between the ball and inner race under
滑特性的影响。 different radial loads