Page 212 - 《振动工程学报》2025年第11期

2670 振 动
结果与仿真结果的差异主要是试验过程中的不可控
变量。
在图 30 的频谱图中，2000 r/min
频率为 219.66 Hz，试验的球故障频率为
差 0.42 Hz；4000 r/min 下仿真的球故障频率为
试验的球故障频率为 442.04 Hz，相差 1.12 Hz；6000 r/min 不利于全陶瓷轴承的高速运行。通过仿真与试验结
下仿真的球故障频率为 656.98 Hz，试验的球故障频
率为 659.36 Hz，相差 2.38 Hz。这些特征频率主要是
因为球缺陷造成的，且这些特征频率的幅值均小于
旋转频率的幅值，旋转频率仍占主要地位。结果表
明，从仿真中获得的基本频率与试验结果基本吻合，
验证了所提理论模型的可靠性。
6 结 论 2024，44（9）：1256-1265.
为了探究球缺陷对全陶瓷角接触球轴承打滑及
非线性振动特性的影响，提出了一种考虑球缺陷的
全陶瓷角接触球轴承打滑动力学模型。该模型不仅
考虑了球缺陷产生的时变位移激励和球缺陷对滚道
产生的冲击力，同时还考虑了球与滚道之间的摩擦
力及球与保持架之间的作用力，分别构建了全陶瓷
轴承内圈、缺陷球和保持架的动力学模型。分析了
加速工况下，加速度、径向载荷和球缺陷宽度对全
陶瓷轴承打滑特性的影响。研究了匀速工况下，转
速和球缺陷宽度对全陶瓷轴承非线性振动的影响，
并将仿真得到的结果与试验结果进行对比，以验证
模型的可靠性。主要结论如下：
（1）全陶瓷轴承在加速过程中，球的自转角速度
仿真值呈阶梯状上升，但由于打滑，仿真值会略小于
真实值，且随着转速的增大，仿真值的阶梯状逐渐减
小，逐渐靠近理论值。内圈的加速度越大，球自转角
速度仿真值靠近理论值的速度越快，球与内圈的最
大滑移速度越大，且最大滑移速度发生的时间越快，
保持架的滑动率更容易趋近稳定。
（2）在轴承承载区，缺陷球与内圈的接触力会出
现明显的冲击现象，且冲击的周期与球自转周期相
同。随着径向载荷的增大，球与内滚道发生最大滑
移速度的时间提前，且最大滑移速度减小。径向载
荷的增大可以在一定程度上抑制陶瓷轴承打滑的
作用。
（3）考虑打滑的情况下，轴承的运动更加复杂，
这也表明，打滑对轴承非线性振动的影响不可忽视，
要准确预测全陶瓷轴承的振动响应，必须要同时考
虑接触力和打滑因素的影响。随着缺陷宽度的扩
大，冲击过程更加明显，接触力幅值增大，波动紊乱
度提升，保持架的滑动率越大。当缺陷宽度扩大到
1 mm 时，接触力曲线前期波动极不规则，球与内滚
工 程 学 报 第 38 卷
道接触状态严重畸变，冲击、不稳定特性突出。在
承载区，存在缺陷的球与内圈的滑移速度出现波动，
下仿真的球故障 使轴承运行状态的不稳定性变大。
220.08 Hz，相 （4）随着球缺陷宽度尺寸的增大，全陶瓷轴承的
443.16 Hz， 振动幅值增大，运动越复杂，更容易出现失稳现象，
果的对比表明，从仿真中获得的基本频率与试验结
果基本吻合，验证了所提理论模型的可靠性。
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