Расчет виброакустических характеристик (шумности) элементов четырехточечного шарикового подшипника Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Механика и машиностроение

УДК 621.813.534.933

РАСЧЕТ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК (ШУМНОСТИ) ЭЛЕМЕНТОВ ЧЕТЫРЕХТОЧЕЧНОГО ШАРИКОВОГО ПОДШИПНИКА

М.И.Курушин А.М.Курушин Е.П.Жильников

, В.В.Мурашкин 2, А.А.Овчинников 2

'Самарский аэрокосмический университет, г. Самара 2Самарский завод авиационных подшипников, г. Самара

Поступила в редакцию 10.11.2011

В заводской виброакустической лаборатории исследовалось влияние разноразмерности шариков на шумность четырех точечного подшипника 85-176211D1 (14 шариков диаметром 14,288 мм) Были получены поражающие воображение результаты. Во-первых, постановка двух шариков увеличенных по диаметру на 24 мкм в различном положении по окружности практически не влияет на средний уровень шумности подшипника, как это видно из табл.1. И, во-вторых, в шумности подшипника четко проявляет себя вторая сепараторная частота. Вибрации замеряются пъезодатчиком в заданной точке наружного кольца. Опорой наружного кольца в радиальном направлении являются шары, и сам пьезодатчик. Подшипник нагружается постоянными статическими усилиями: осевая сила 85 Н, радиальная 25 Н. Частота вращения внутреннего кольца постоянная и равна - 1500 об/мин. Шумность определяется по ускорению изменения параметров подшипника в децибелах, как двадцатикратный логарифм отношения абсолютного значения виброускорения элемента подшипника aq к пороговому значению -

аа

L = lg-*-.

За нулевой порог ускорения принимает-

ся - ao = 0,31-10 -4 м/c. По определению сразу видно,

почему проявляет себя удвоенная сепараторная частота - так как при расчете шумности принимается во

внимание только абсолютное значение ускорений. По разработанным нами методикам и программам расчета динамики шарикоподшипников с упругим сепаратором и в режиме контактной гидродинамики можно рассчитывать шумность всех их элементов в зависимости от точности изготовления в составе изделий, в которых они работают. Результаты расчетов шумности наружного кольца удовлетворительно совпадают с экспериментальными данными, что видно по рис. 1а. Объясняется, почему при большой разноразмерности шариков средний уровень вибраций (шумности) подшипника практически не изменяется. Показано, что погрешности изготовления элементов четырехточечных подшипников при смене кинематических режимов и параметров движения шариков за один оборот (двух, трех, и четырехточечный контакт) приводят к параметрическому возбуждению упругих систем, в которые они входят и, как следствие этого, возникают колебания с собственными частотами, которые и создают основную часть шумности и систем и подшипников. Это хорошо видно на рис.1г. На рис.1б и 1в для примера показано влияние номера гармоники погрешности беговой дорожки внутреннего кольца соответственно с амплитудой 0,2 мкм и 1 мкм на шумность четырех точечного подшипника в упругой системе заводской лабораторной установки.

Таблица 1. Виброакустические характеристики, замеренные прибором 2123 приводной установки КВП - 104 в заводской лаборатории

Порядковый номер подшипника норм 1 шарик 2 шарика рядом 2 шарика через 1 2 шарика через 2 2 шарика через 3 2 шарика через 4 2 шарика через 5 2 шарика 180 0

Общий уровень вибраций (шумности), децибелы 80 78 78 78 78 77 77 77 78

1091

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011

180

_0 160

<D Ю 140

s

=r <D 120

3 100

_0 80

1—

о

о X 60

2 40

□ 20

0

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □

□ □ □ □ □ □ □ □ ГЩ

1 Ml \f г m

% i Ш r t *

» A i rr

и И

□ □

Ю О) ГО N

порядковый номер гармоники - вертикальное направление горизонтальное направление

JPMlLVJ I

Ю О) ГО N

порядковый номер гармоники вертикальное направление горизонтальное направление

- вертикально -4-х точечный

- горизонтально - 4-х точечный вертикально - 2-х точечный горизонтально - 2-х точечный

UI

порядковый номер гармоники

б

г

в

Рис. 1.Расчетная шумность наружных колец в зависимости от:

а) - расположения по окружности шариков увеличенных по диаметру на 24 мкм;

б) - порядкового номера гармоники погрешности беговой дорожки внутреннего кольца амплитудой 0,2 мкмв) - порядкового номера гармоники погрешности беговой

дорожки внутреннего кольца амплитудой 1 мкм г) - увеличения диаметра только одного шарика в подшипнике для 4-х и 2-х точечных вариантов подшипника с одинаковыми размерами.

FOUR POINT BALL BEARING VIBROACOUSTIC BEHAVIOR (NOISINESS) PREDICTION .

Kurushin M.I., Kurushin A.M., Zhilnikov E.P., Murashko V.V., Ovchinnikov A.A.

Samara State Aerospace University, Samara.

Samara Aerobearing Faktory, Samara.

1092

W