1462 工程科学学报.第41卷，第11期 70 心移动速度的标准偏差与平均速度的比)作为保 持架不稳定性的判定，比值越小，保持架越稳定 其表达式如下式所示 (-21m-1) 40 i=l ov= (3) 币 式中：为各时间点保持架质心瞬时速度：为保持 架质心速度的平均值；m为采样原始样本数量 10 各轴向力下保持架的速度偏差比值曲线如图4 0 2000 4000 6000 8000 加速度/(rmin-.s) 所示.可以看到，随着轴向载荷的增加，保持架速 图3加速度对摩擦力矩的影响 度偏差比值增加.同时可知，稳定时的保持架速度 Fig.3 Effect of acceleration on friction torque 偏差比值较加速区小，表明加速区保持架的稳定 性更差.因此，在无重力下，轴承轴向载荷的增加， 承转速较低，保持架与引导套圈之间的碰撞次数 使得保持架与滚动体之间碰撞作用显著，保持架出 较少.随着轴向载荷的增加，碰撞作用逐渐加强 现明显的涡动现象，不利于保持架运行的稳定性 其主要的原因是当轴承轴向载荷增加时，滚动体 图5表示加速区中轴向载荷Fa大小对摩擦力 与套圈之间的接触作用更加充分，保持架与滚动 矩均方根值的影响.可以看到，随着轴向载荷的增 体之间的碰撞不能改变滚动体的运动状态，两者 加，滚动体与套圈之间的接触摩擦作用增强，摩擦 之间的碰撞效果以接触变形的形式进行储存.而 力矩迅速增加.考虑轴承运行的稳定性，轴承的轴 接触变形能的释放，较大改变保持架运动状态，进 向载荷应尽量小 而使得与套圈发生频繁碰撞 对比表2中保持架轨迹的演化过程可知，重力 为定量分析保持架的稳定性，本文采用Ghaisas 场的存在使得保持架初始运动径向偏离，与套圈 方法进行判定图，采用速度偏差比值（保持架质 引导面接触，从一点开始向环形演化.而无重力场 表3轴承轴向力对保持架质心轨迹演化的影响 Table 3 Influence of axial load on the evolution of the mass center of cage 质心轨迹演化 F/N 加速区 稳态区 加速+稳态区 200 200 200 150 入 150 100 1 100 50 50 0 -50 -50 100 100 % 150 -150 -150 -200 -20 -2001 200-1000 100200 -200 -1000 100 200 =200-1000.100 200 Y向位移μm Y向位移μm Y向位移μm 200 200 200 150 150 100 100 50 50 0 0 200 -50 -50 -50 100 -100 -100 -150 -150 -150 -20 -200 -200 200-1000 100 200 200-1000 100 200 -200-1000100 200 Y向位移/m Y向位移/um Y向位移m承转速较低，保持架与引导套圈之间的碰撞次数 较少. 随着轴向载荷的增加，碰撞作用逐渐加强. 其主要的原因是当轴承轴向载荷增加时，滚动体 与套圈之间的接触作用更加充分，保持架与滚动 体之间的碰撞不能改变滚动体的运动状态，两者 之间的碰撞效果以接触变形的形式进行储存. 而 接触变形能的释放，较大改变保持架运动状态，进 而使得与套圈发生频繁碰撞. 为定量分析保持架的稳定性，本文采用 Ghaisas 方法进行判定[8] ，采用速度偏差比值 σV（保持架质 心移动速度的标准偏差与平均速度的比）作为保 持架不稳定性的判定，比值越小，保持架越稳定. 其表达式如下式所示. σV = vt∑m i=1 (vi −v¯) 2 /(m−1) v¯ （3） 式中： vi 为各时间点保持架质心瞬时速度； v¯为保持 架质心速度的平均值；m 为采样原始样本数量. 各轴向力下保持架的速度偏差比值曲线如图 4 所示. 可以看到，随着轴向载荷的增加，保持架速 度偏差比值增加. 同时可知，稳定时的保持架速度 偏差比值较加速区小，表明加速区保持架的稳定 性更差. 因此，在无重力下，轴承轴向载荷的增加， 使得保持架与滚动体之间碰撞作用显著，保持架出 现明显的涡动现象，不利于保持架运行的稳定性. 图 5 表示加速区中轴向载荷 Fa 大小对摩擦力 矩均方根值的影响. 可以看到，随着轴向载荷的增 加，滚动体与套圈之间的接触摩擦作用增强，摩擦 力矩迅速增加. 考虑轴承运行的稳定性，轴承的轴 向载荷应尽量小. 对比表 2 中保持架轨迹的演化过程可知，重力 场的存在使得保持架初始运动径向偏离，与套圈 引导面接触，从一点开始向环形演化. 而无重力场 表 3 轴承轴向力对保持架质心轨迹演化的影响 Table 3 Influence of axial load on the evolution of the mass center of cage Fa /N 质心轨迹演化 加速区 稳态区 加速+稳态区 5 200 0 2000 4000 6000 8000 10 20 30 40 50 60 70 加速度/(r·min−1·s−1) 摩擦力矩均方根值/(N·mm) 图 3    加速度对摩擦力矩的影响 Fig.3    Effect of acceleration on friction torque · 1462 · 工程科学学报，第 41 卷，第 11 期