基于仿真动力学模型的缺陷轴承动态特性分析

作     者：倪文钧 张长 NI Wenjun;ZHANG Chang

作者机构：青海大学机械工程学院青海西宁810016 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2024年第41卷第10期

页      面：1885-1893页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：青海省科技计划项目(2023-ZJ-735) 

主　　题：滚动轴承 复合缺陷轴承 显示动力学算法 内部动态特性 剪切应力特性 振动特性 运动特性 

摘      要：滚动轴承是数控机床主轴传动系统中重要的支撑部件,轴承组件出现缺陷会影响整个数控机床传动系统的使用性能和工作效率。为了探究缺陷状态下轴承内部动态特性的差异,以7002C角接触球轴承为研究对象,进行了缺陷轴承动态特性研究。首先,利用有限元仿真软件,构建了轴承组件存在凹坑缺陷的仿真动力学模型;随后,对轴承不同转速下的滚珠公转速度仿真结果和理论计算结果进行了比较,验证了所建立动力学仿真模型的准确性;最后,综合分析了轴承外圈缺陷、滚珠缺陷及两者复合缺陷时的动态特性。研究结果表明:复合缺陷相对于单一缺陷有更高的剪切应力,且呈现波动剧烈的趋势;不同故障状态展现出振动信号的差异,滚珠缺陷表现出较小波动,外圈缺陷较稳定,而复合缺陷最不稳定,振动幅度最大;滚珠的公转速度表现出不规则和不一致的变化,滚珠缺陷、外圈缺陷和复合缺陷在速度曲线上表现出相似但略有不同的周期性和峰谷延迟。所构建的有限元模型可用于研究不同故障状态下滚动轴承的动态特性,为轴承优化设计提供参考。