空调滑片式压缩机用球轴承振动特性研究

作     者：唐志霖 

作者单位：河南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓四二

授予年度：2022年

学科分类：080705[工学-制冷及低温工程] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：深沟球轴承 时变载荷 振动 保持架 动态特性 

摘      要：深沟球轴承作为空调滑片式压缩机主轴的核心支承部件,其振动性能对空调整机的振动噪音水平影响显著。空调滑片式压缩机用球轴承使役工况特殊,工作过程中受到压缩机气缸腔内方向、大小周期性变化的时变载荷激励,使得其振动特性有别于恒定载荷下的轴承振动特性。然而目前对于球轴承振动特性的研究主要针对恒定载荷条件,缺乏对时变载荷激励下球轴承振动机理研究。本文在空调设备及系统运行节能国家重点实验室开放基金(ACSKL2019KT02)及国家自然科学青年科学基金(51905152)的资助下,基于滚动轴承动力学理论,结合滑片式压缩机用球轴承的实际时变载荷工况,建立了时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承非线性动力学方程组,利用Gear Stiff变步长积分算法求解了动力学方程组,就球轴承的结构参数和工况参数对球轴承振动特性以及保持架动态特性的影响规律进行了研究。本文主要研究工作与结论如下:1.研究了时变载荷激励的滑片式压缩机用球轴承工况参数、结构参数以及沟道表面谐波参数对其振动特性的影响。研究结果表明:时变载荷激励下球轴承的振动响应频率以时变载荷频率f为主,表现出强迫振动,且振动幅值远高于恒定载荷下轴承振动幅值;考虑时变载荷激励的影响,施加0.3～0.6%额定动载荷的轴向预紧力最有利于降低轴承振动;原始径向游隙对本文研究类型轴承的振动影响显著,过大的径向游隙会导致轴承振动加剧;内外沟道表面波纹度阶数为钢球数的整数倍时,轴承振动大幅增大且随波纹度幅值的增大而增大。2.对时变载荷激励的球轴承工况参数、结构参数与保持架打滑率、碰撞力以及保持架振动速度RMS值的影响关系进行了分析。结果表明:时变载荷激励的影响加大了保持架的打滑率、钢球与保持架间的碰撞力以及保持架振动;保持架的振动频率主要为保持架转动频率f以及时变载荷频率f;随着轴承原始径向游隙的增大,保持架打滑率、钢球与保持架碰撞力以及保持架振动随之增加;随着保持架兜孔间隙的增加,保持架打滑率、钢球与保持架碰撞力降低,保持架振动大小呈现先减小后增大趋势,存在最合理的保持架兜孔间隙设计范围,使得保持架振动较低。最后,通过振动测试试验与所建立的动力学模型仿真结果进行对比,验证了本模型的合理性与正确性,为空调滑片式压缩机用球轴承的减振降噪设计提供了一定的理论指导。