考虑时变激励的滚动轴承局部故障动力学建模

作     者：李昊泽 贺雅 冯坤 江志农 冯飞飞 LI Haoze;HE Ya;FENG Kun;JIANG Zhinong;FENG Feifei

作者机构：北京化工大学发动机健康监控及网络化教育部重点实验室北京100029 北京化工大学高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室北京100029 国营川西机器厂成都611900 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2022年第43卷第8期

页      面：81-92页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFC0805702) 

主　　题：滚动轴承 局部故障 时变激励 撞击力 动力学模型 

摘      要：滚动轴承局部故障的动力学建模是研究轴承故障机理的一种常用手段,其中滚动体经过故障区域时存在复杂的接触过程,因而局部故障激励函数的准确性直接影响整个动力学模型的准确性。然而由于局部故障激励与轴承故障尺寸、轴承转速等条件相关,现有的单一简化激励函数难以准确反映滚动体与故障的实际接触情况。因此,以轴承外圈故障为研究对象,首先,详细分析了滚动体经过故障区域时的接触间隙变化,建立了与滚动体相对位置相关的时变位移激励函数。然后,根据滚动体与故障边缘接触产生的撞击力作用,提出了一种虑及故障尺寸和轴承转速的瞬时撞击力激励函数。在刚性套圈假设和Hertz接触理论的指导下,基于上述激励函数建立了圆柱滚子轴承外圈局部故障的动力学模型,并利用实测信号验证了本文所建立模型的准确性。最后,利用该动力学模型分析研究了故障尺寸对一维及多维轴承振动特征的影响规律,以指导实际应用中滚动轴承的状态评估。