The effect of the radial clearances on the dynamic processes in rolling bearings

Abstract

A method for calculating the parameters of shock pulses generated in rolling bearings due to the presence of radial clearance in them is proposed. The method is a further development of theoretical research in the scientific direction of vibration-pulse diagnostics in relation to the operational assessment of the technical condition of bearing units as components of the gear drive mechanism, which largely determine the drive resource as a whole. The calculation is based on the consideration of the precession movement of the bearing axis, which it makes during the rotation of its shaft, and the theory of shock interaction of elastic bodies by G. Hertz. The mechanism of occurrence of shock pulses has been studied with an additional introduction to the calculation of the radial force acting on the shaft. It is shown that wear, which causes an increase in the working radial clearance between the races and the rolling bodies in the bearing, increases the speed and amplitude of the impact interaction of the inner ring with the rolling bodies. An example of calculating the parameters of shock pulses in ball radial single-row bearings of the 307 series is given. Conclusions are made about the prospects of using the developed method for diagnostics and forecasting the remaining life of bearings of transmission units of mobile machines.

Запропоновано метод розрахунку параметрів ударних імпульсів, що генеруються в підшипниках кочення через наявність в них радіальних зазорів. Метод є подальшим розвитком теоретичних досліджень з наукового напрямку вібраційно-імпульсного діагностування стосовно експлуатаційної оцінки технічного стану підшипникових вузлів як складових елементів зубчастого приводного механізму, значною мірою визначають ресурс приводу в цілому. В основу розрахунку покладено розгляд прецесійного руху осі підшипника, яке вона здійснює в процесі обертання його вала, і теорія ударної взаємодії пружних тіл Г. Герца. Механізм виникнення ударних імпульсів досліджений з урахуванням додаткового введення в розрахунок величини радіальної сили, що діє на вал. Показано, що зношування, будучи причиною збільшення робочого радіального зазору між обоймами і тілами кочення в підшипнику, збільшує швидкість і амплітуду ударної взаємодії внутрішнього кільця з тілами кочення. Наведено приклад розрахунку параметрів ударних імпульсів в кулькових радіальних однорядних підшипниках серії 307. Зроблено висновки про перспективи застосування розробленого методу для діагностики та прогнозування залишкового ресурсу підшипників трансмісійних вузлів мобільних машин.