振动对轴承的影响指的是轴承的工作环境出现振动的情况下,轴承的自身性能和运行表现所受到的影响。其中讨论的振动是来自工作环境的振动,而非轴承自身的振动。
轴承的工作环境存在振动就包含了轴承运行过程中的振动和轴承静态下的振动的情形。
振动对静态轴承的影响
轴承安装在设备上之后,即便在设备没运转的时候,也有可能承受一定的负荷。例如,对于卧式电机,电机没有运转的时候,电机两端轴承承受了电机的转子重力,其径向负荷几乎与轴承运转的时候相似。上述电机的工作环境振动对轴承本身的影响就是我们所说的振动对静态轴承的影响。
上述例子中,常见的工况例如:船舶电机,带有振动的平台上的电机等。
轴承工况的振动可能是轴向的,也可能是径向的,或者是复合方向的(轴向径向均有分量)。先看对于径向轴承而言,径向振动对轴承的影响。
当上述工况中的电机没有运转的时候,电机轴承内只有接触区得滚动体承受负荷,并且是这个负荷不是静态的,是一个冲击负荷。对于接触区内的轴承滚动体而言,这个冲击负荷与振动的加速度相关。如果这个冲击负荷突破了轴承的额定静负荷,则可能造成轴承滚道和滚动体的塑性变形。这样,轴承运转的时候就会出现噪声。随着运转时间的延长,沿着塑性变形边缘将会出现疲劳等现象,轴承寿命将受到较大的影响。
当振动相对较小的时候,轴承滚动体和滚道之间的冲击负荷不大,但是持续的出现负荷脉动,滚动体和滚道之间在非运转状态下难以形成润滑膜,这种运行状态会直接导致轴承内部出现微动磨损的一种-伪布氏压痕。伪布氏压痕会带来轴承运转的异常噪声,进而发展为轴承的提早失效。
对于径向轴承而言,如果振动的方向是轴向的(或者有轴向分量),往往会带来轴承轴向的承载痕迹,进而引起轴承失效。如果振动幅值较大,可能会撞击轴承挡边或者保持架。在严重的情况下会出现保持架以及挡边的变形等。
振动对运转中轴承的影响
轴承运转的时候,滚动体应该在滚道上平稳运转,如果环境存在振动,滚动体的滚动会受到影响,滚道上的正压力也会变成脉动循环的负载。这种滚动状态对于润滑油膜的形成十分不利,如果振动幅值很大,其影响与静态轴承在振动状态下的承载较为相似。
振动工况下轴承应用方面的注意事项
振动工况下轴承内部承载发生变化,会造成上述的问题,另一方面,在轴承应用方面也需要由特殊的考虑:
1、振动工况下轴承的与其配合面之间的配合力会发生变化。对于过渡配合或者松配合的地方,有可能造成正压力脉动不稳,此时可能为轴承跑圈创造条件。因此一般振动工况下轴承的配合不用松配合。
2、振动工况下对轴承的润滑影响较大,此时往往润滑油膜的形成会出现困难。此时需要使用一些具有极压添加剂的润滑脂,会对振动工况下轴承的润滑起到良好的作用。
3、润滑寿命方面,另一方面轴承的振动也会造成滚动体更频繁的剪切润滑脂皂基,这将影响轴承寿命。因此振动工况下,润滑脂的寿命计算按照50%计算。
4、在振动工况下,轴承的疲劳寿命与实际寿命偏差较大,因此往往需要使用校核安全系数的方法来校核最大振动对轴承的影响。
5、轴承的预负荷在振动工况下也会变成脉动预负荷,同时一般的弹簧垫圈会因为这种脉动负荷而提早失效。现在的新能源汽车领域的弹簧垫圈失效均与此有关。因此要从轴承配置角度进行处理。
作者:王勇