Способ снижения уровня вибрации подшипника качения Советский патент 1992 года по МПК F16C43/04 

х| со

Сущность изобретения: для снижения уровня вибрации подшипника качения величину радиального зазора между телами качения и кольцами подшипника выбирают равной So Рк/а (10/Z), где Р - радиальная нагрузка на подшипник, Н; a,n,m - постоянные коэффициенты, зависящие от типа подшипника; k - коэффициент контактной податливости, Z- число тел качения. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению.

Известен способ снижения уровня вибрации подшипников, заключающийся в снижении возбуждения подшипников качения технологическими методами, т.е. путем повышения точности изготовления 1. Однако данный способ не охватывает силового возбуждения, обусловленного переменной в процессе работы подшипников жесткостью в радиальном направлении в силу дискретности тел качения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ снижения уровня вибрации подшипника, заключающийся в регулировке радиального зазора 4.

Способ основан на изменении путем преднатяга жесткости подшипника и отстройки, тем самым частот возмущений от частот собственных колебаний системы.

Однако, данный способ имеет следующий недостаток, он эффективен только на одном режиме по оборотам и для какой-либо одной возмущающей силы. При полигармоническом характере возбуждения необходимо снижение каждого источника в отдельности.

N | 4

Целью предложенного способа является снижение одного из основных источников вибрации подшипников, обусловленной дискретным числом тел качения, что приводит к переменной по углу поворота радиальной жесткости подшипников, а при наличии радиального зазбра между телами качения и кольцами приводит и к периодическому изменению положения колец подшипников OTftffgfife Ho.flpyr другаГ

Пост$йле йная цель дЬстигается тем, что величину радиального зазора So между телами качения и кольцами подшипника выбирают по предложенной зависимости.

На фиг.1 представлена схема нагруже- ния подшипника качения с расположением оси шарика на линии действия нагрузки (0); на фиг.2 -то же, с симметричным расположением шариков относительно линии действия нагрузки (р яг/Z).

На фиг.З изображены экспериментальные результаты снижения уровней вибраций на расчетных нагрузках.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Снижение уровня вибрации на частоте мелькания тел качения ( cotenZ), где Z - число тел качения, a fflten- частота вращения сепаратора, осуществляется за счет взаимной компенсации возмущающих сил, обусловленных двумя факторами.

Первый из них заключается в периодическом изменении жесткости подшипника при прохождении тела качения через линию действия радиальной нагрузки (фиг.1). При этом минимальная жесткость соответствует положению тела качения на линии действия нагрузки, а максимальная жесткость соответствует повороту сепаратора на угол п /Z, (фиг.2).

Согласно 3 для шарикоподшипника разность сближения колец при вращении вала в процессе перемещения шарика из положения р 0 в положение р -п /Z составляет

k/So 0,076(P/2:)06,(1)

где So - максимальный радиальный зазор между шариками и кольцами подшипника;

Р Pk/So , Р - радиальная нагрузка,

к- коэффициент контактной податливости элементов подШйпника. :

Второй фактор обусловлен йаличием зазоров между телами качения и кольцами подшипника, которые могут быть представлены в виде Si - S0(cos cos p),

где р - координата 1-го тела качения по отношению к сечению, где приложена внешняя сила Р.

Величина относительного смещения колец при вибрации подшипника выразится следующим образом

б S So (cos -cos p|)/cos Y - 0.5 sin 2 j (2)

При этом при прохождении тела качения через линию действия радиальной силы Р наружное и внутреннее кольца расходятся, а через угловую координату л/2 - сбли0 жаются, т.е. действие геометрического фактора обратно жесткостному.

Приравнивая величины , можно добиться исключения возбуждения колебаний на частоте % мелькания тел качения.

5 Для шарикоподшипника из (1) и (2) имеем

Щ 0.152 (Р/Z)0 6или (6.58sin2f) 6 P/Z

(3)

0 Расчет левой части (3) при варьировании тел качения Z от 8 до 20 показал, что с погрешностью, но превосходящей 0,5%, она может быть заменена.степенной функциейя

5 (6,579sln2z)1/06 0,461(10/Z)326 (4)

Объединяя (3) и (4), получим искомую связь между геометрическими и нагрузочными параметрами подшипника в виде

Р Р k/S

. 0,461 -Z(10/Z) -4,61-(10/Z)2 26(5)

Коэффициент контактной податливости тел качения к определяется по следующей за- висимости 3

k - 2.137 г, Ач 0.36 . R 0.5 ./Ачо,зб . Ро.&,гММ1Л Вв

(6)

где Е - модуль упругости,

2Ан(в), 2Вн(в) - суммарная кривизна наружного (внутреннего) контакта соответственно в продольном и поперечном сечениях подшипника

2ВН 1-+1 W Н

0

5

2 А н(в)

2ВЕ

±

rw

J гв

Хв) - радиусы кривизны соответственно наружного и внутреннего колец в поперечном оси подшипника сечении,

Г9н(в) - радиус кривизны дорожек качения (продольное сечение подшипника). Для роликоподшипника

д a/So 0,053 (P/Z)0-861

гдеР/2 |,(8)

ki 8,1 /1«Е, I - длина ролика. Приравнивая (8) и (2), получим:

sin 2f 0,106 (P/Z)0-861 или

(9.434sln2 f|1/0 861 - P/Z С точностью до 0,5%

р Z . 0,886 (10/Z) - 8,86 (10/Z)1 27(9)

Из (9) находим необходимую величину So для заданной нагрузки Р, при которой происходит взаимная компенсация возмущающих сил

So

Р -k

8,86 (10/Z)127

Выбор расчетной величины S0 обеспечивается осевым поджатием колец регулируемых подшипников или выбором соответствующего радиального натяга подшипников нерегулируемого типа 2.

Результаты экспериментальной проверки, приведенные на фиг.З, свидетельствуют, что снижение уровней вибраций на расчетных нагрузках составляет 9 дБ (в 2,8 раза). Изменение радиального зазора осуществлялось осевым поджатием колец с силой Р 0,100; 200 кг.

.

0

Формула изобретения Способ снижения уровня вибрации подшипника качения за счет подбора радиального зазора между телами качения и кольцами подшипника при его сборке, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня вибрации путем исключения из спектра вибраций составляющих с частотой м Z, где - частота вращения сепаратора, Z - число тел качения, величину радиального зазора между телами качения и кольцами подшипника выбирают равной

Р -к

a (10/Z)

m

где Р - радиальная нагрузка на подшипник, Н;

а 0,461, п 3,26, m 2/3 - для шари- коподшипника;

а 8,86, п 1,27, m 1,0 - для роликоподшипника;

k ПГ1 Еф № В S 5 + ф Р5 В И

- коэффициент контактной податливости для шарикоподшипника;

2Ан(в), 2Вн(в) - суммарная кривизна наружного (внутреннего) контакта соответственно в продольном и поперечном направлениях, мм;

Е - модуль упругости, Н/мм2;

k 8,1/IE - коэффициент контактной податливости для роликоподшипников;

I - длина ролика, мм.

Фиг. Z.