Page 204 - 《振动工程学报》2025年第11期

2662 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

图 13 展示了不同径向载荷下，球在内圈加速 1 s 在 1000 N 的径向载荷下，仿真值与理论值相差 0.13 rad/s。
的过程中的自转角速度。可以看出，径向载荷越大， 由此可知，随着径向载荷的增加，保持架的旋转速度
仿真值的波动越小。不同径向载荷下球与内滚道的 逐渐靠近理论值。图 16 展示了不同径向载荷下，保
滑移速度如图 14 所示。可以看出，随着径向载荷的 持架在内圈加速 1 s 的过程中的滑动率。在加速 0.4 s 时，
增大，球与内滚道发生最大滑移速度的时间提前，且 300 N 径向载荷下，保持架的滑动率约为 0.44%；500 N
最大滑移速度减小。在径向载荷为 300 N 时，球与内 径向载荷下，保持架的滑动率约为 0.23%；1000 N 径
滚道的滑移速度约为 0.38%；在径向载荷为 500 N 时， 向载荷下，保持架的滑动率约为 0.13%。可以进一步
球与内滚道的滑移速度约为 0.37%；在径向载荷为 得到，径向载荷的增大可以在一定程度上抑制陶瓷
1000 N 时，球与内滚道的滑移速度约为 0.36%。可以 轴承打滑。
得到，径向载荷的增大可以在一定程度上抑制陶瓷 100
轴承打滑的作用。 80 0.5 300 N
2000 780 保持架滑动率 / % 60 0.4 500 N
1000 N
0.3
球自转角速度 / (rad·s −1 ) 1200 740 理论 20 0 0 0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.2
1600
40
760
720
800
300 N
500 N
400
时间 / s
1000 N
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 图 16 不同径向载荷下保持架的滑动率
时间 / s Fig. 16 Slip ratio of the cage under different radial loads

图 13 不同径向载荷下球的自转角速度
3.3 球缺陷尺寸对全陶瓷轴承打滑特性的影响
Fig. 13 Rotational angular velocity of the ball under different
radial loads
2
本节以内圈角加速度为 500 rad/s ，径向载荷为 300 N
0.4 0.40 为例，球缺陷宽度分别为 0.2、0.5、1 mm，探究径向载
球与内滚道的滑移速度 / (m·s −1 ) 0.3 0.38 300 N 球与内圈的接触力。从图中可以看出，相对于健康
荷对全陶瓷轴承打滑特性的影响。
展示了健康轴承和球在不同缺陷宽度下，
图
17
0.36
0.34
0.2
500 N
球与内圈的接触力，缺陷球与内圈的接触力存在明
1000 N
0.1
0
扩大，冲击过程更加明显，接触力幅值增大，波动紊
0.4
0.2
0
时间 / s 0.6 0.8 1.0 显的冲击过程，且持续时间较短。随着缺陷宽度的
乱度提升，当球缺陷宽度尺寸为 1mm 时，球与内滚
图 14 不同径向载荷下球与内滚道的滑移速度 道接触力曲线前期波动极不规则，球与内滚道接触
Fig. 14 Slipping velocity between the ball and inner race under
状态严重畸变，冲击、不稳定特性突出，这会严重影
different radial loads
响轴承的振动特性。
图 15 展示了不同径向载荷下，保持架在内圈加 图 18 展示了健康轴承和球在不同缺陷宽度下，
速 1 s 的过程中的旋转速度。在 300 N 的径向载荷下， 球的自转角速度。可以看出，无论有/无缺陷，球自
保持架旋转速度的仿真值与理论值相差 0.42 rad/s； 转角速度都随时间呈上升趋势。球存在缺陷时，其
在 500 N 的径向载荷下，仿真值与理论值相差 0.24 rad/s； 自转角速度有明显的变化；缺陷较小时，球自转角速
保持架旋转速度 / (rad·s −1 ) 200 91.6 理论 的滑移速度。可以看出，滑移速度在出现第一次峰
300 92.4 度曲线与健康球自转角速度曲线差距较小。图 19
92.0
展示了健康轴承和球在不同缺陷宽度下，球与内圈
91.2
90.8
100
值时，随着球缺陷的尺寸增大，滑移速度越大，在承
300 N
500 N
载区，存在缺陷的球与内圈的滑移速度出现波动，使
1000 N
0
0.4
0.2
0
0.6
展示了健康轴承和球在不同缺陷宽度下，
图
20
时间 / s 0.8 1.0 轴承运行状态的不稳定性变大。

图 15 不同径向载荷下保持架的旋转速度 保持架在内圈加速 1 s 的过程中的旋转速度。可以
看出，随着球缺陷宽度的增大，保持架旋转速度波动
Fig. 15 Rotational velocity of the cage under different radial
loads 更加明显。图 21 展示了健康轴承和球在不同缺陷