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轴承 2023年

作者：张文博杨海生崔永存邓四二尉询楷常州光洋轴承有限公司北京航空工程技术研究中心河南科技大学机电工程学院

基于滚动轴承多体动力学理论，以滚动体经过滚道损伤区域时产生的附加位移来表征缺陷故障，建立了轴承滚道出现损伤缺陷的故障动力学模型。考虑滚动体进出损伤缺陷时与滚道间接触载荷的变化，建立圆柱滚子轴承动力学微分方程组并对其进... 详细信息

基于滚动轴承多体动力学理论，以滚动体经过滚道损伤区域时产生的附加位移来表征缺陷故障，建立了轴承滚道出现损伤缺陷的故障动力学模型。考虑滚动体进出损伤缺陷时与滚道间接触载荷的变化，建立圆柱滚子轴承动力学微分方程组并对其进行了求解，研究了轴承滚道存在单点及复合缺陷时轴承振动响应规律。结果表明：与正常轴承相比，轴承滚道缺陷会导致保持架与滚子间碰撞力增大且接触频率增加，同时保持架打滑率增大。随缺陷宽度增大，轴承振动加速度级逐渐增加，内圈缺陷时保持架振动加速度级逐渐增加，外圈缺陷时保持架振动加速度级先减小后增加；损伤宽度大于1mm时，内圈缺陷轴承振动加速度级明显大于外圈缺陷结果。

关键词：滚道缺陷故障动力学模型振动特性保持架振动加速度级

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考虑刚度时变和滚道缺陷的滚动轴承转子系统动力学特性研究

考虑刚度时变和滚道缺陷的滚动轴承转子系统动力学特性研究

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作者：韩沁西安理工大学

学位级别：硕士

滚动轴承作为旋转机械的支撑单元,要求其对转子运动的阻力小,同时保持系统的精确定位和高回转精度。随着滚动轴承在各个领域的广泛应用,在高端装备上,其刚度时变特性、滚道缺陷等对转子系统动力学性能和可靠性的影响规律尚不是很明确。... 详细信息

滚动轴承作为旋转机械的支撑单元,要求其对转子运动的阻力小,同时保持系统的精确定位和高回转精度。随着滚动轴承在各个领域的广泛应用,在高端装备上,其刚度时变特性、滚道缺陷等对转子系统动力学性能和可靠性的影响规律尚不是很明确。本文以滚动轴承转子系统为研究对象,建立考虑刚度时变和滚道缺陷的滚动轴承动力学模型,并分析转子系统的动力学性能规律。主要研究工作和结论如下:1)建立了考虑游隙和滚动体公转的滚动轴承时变刚度模型,并提出了采用平均刚度和刚度幅值变化率来表征刚度的时变特性;对比分析了深沟球轴承径向游隙、滚动体数和外部载荷对轴承时变刚度的影响规律以及不同型号的轴承刚度。结果表明,随着游隙的增大,轴承刚度减小,时变特性更加明显;当等效承载滚动体数为整数时,轴承刚度的时变特性最为明显。为了减小轴承刚度的时变特性,应当根据载荷等工况条件,选择合理的轴承结构参数。2)建立了考虑轴承刚度时变和滚道缺陷的滚动轴承刚度模型,引入缺陷导致轴承接触变形产生的附加位移,分析了滚道缺陷尺寸演化和所在位置对轴承时变刚度的影响。结果表明,缺陷位于非承载区时,对轴承刚度无影响,缺陷位于承载区时,滚动体经过缺陷时的刚度减小;缺陷位置由底端向非承载区变化时,对轴承刚度的影响先增大后减小。3)以某滚动轴承转子系统试验台为例,采用傅里叶展开拟合轴承时变刚度函数,建立了滚动轴承转子系统的非线性动力学模型。通过理论计算获取了轴承刚度时变和滚道缺陷对滚动轴承转子系统振动响应的影响规律,同时利用COMSOL Multiphysics软件仿真分析了滚动轴承转子系统的模态、临界转速、不平衡响应和稳定性等动力学性能。结果表明,刚度时变使系统振幅明显增大,水平方向几乎激发了转频的所有倍频,竖直方向激发了滚动体的通过频率;滚道缺陷使系统在经过缺陷时的振幅和加速度突变,产生振动冲击,影响系统稳定性和精确度,且缺陷激发了轴承滚道缺陷频率的倍频。案例轴承转子系统具有一定稳定性裕度,且额定工作转速远小于临界转速,其在工况下运行时稳定可靠。4)设计并研制了动静态联合加载的滚动轴承动态性能测试试验台,可满足多种工况下的滚动轴承性能测试需求。试验获取了滚道有缺陷的轴承转子系统振动信号,分析得到的缺陷频率与理论值接近,结果显示缺陷频率1倍频处振动冲击最大。可通过监测系统振动信号来判断轴承滚道是否存在缺陷,为轴承转子系统的预测性维护提供数据支持。

关键词：滚动轴承刚度时变滚道缺陷转子动力学特性

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滚动轴承外圈故障机理建模及双冲击特征提取方法的研究

滚动轴承外圈故障机理建模及双冲击特征提取方法的研究

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作者：代士超昆明理工大学

学位级别：硕士

滚动轴承在旋转机械中被广泛应用,主要用于支撑转子旋转,在旋转机械中发生故障的比例较高。滚动轴承中滚动体通过滚道缺陷时,滚动体会在滚道缺陷进入边缘以及退出边缘与滚道之间碰撞接触产生冲击脉冲,其产生的冲击脉冲振幅和波形与滚道... 详细信息

滚动轴承在旋转机械中被广泛应用,主要用于支撑转子旋转,在旋转机械中发生故障的比例较高。滚动轴承中滚动体通过滚道缺陷时,滚动体会在滚道缺陷进入边缘以及退出边缘与滚道之间碰撞接触产生冲击脉冲,其产生的冲击脉冲振幅和波形与滚道缺陷的尺寸大小直接相关,而且根据滚动体与滚道缺陷边缘接触碰撞产生的振动信号会出现双冲击的现象,通过双冲击振动信号的测量分析可以对故障滚动轴承的滚道缺陷程度进行判别,可以有利于实现滚动轴承剩余寿命的估计。为了提高故障滚动轴承振动信号双冲击特征提取与分析的准确性,需要首先对故障滚动轴承的双冲击振动进行发生机理的分析,构建故障滚动轴承的双冲击动力学模型,为双冲击特征提取提供理论模型的有力支撑。本文以滚动轴承为研究对象,以深沟球轴承为例,对外圈滚道存在单一剥落缺陷时,滚动体在通过滚道缺陷时的运动状态进行了详细的分析,对滚动体与滚道接触间的位移变化以及接触力的变化进行了分析,在正常滚动轴承动力学模型的基础之上,提出了能很好地体现故障滚动轴承双冲击现象的故障动力学模型。通过求解该动力学模型的微分方程,计算结果中的双冲击特征与理论分析结果相吻合。在滚动轴承双冲击特征提取方面,本研究对滚动轴承振动信号增强及降噪方法进行了一定的研究。在Fast Kurtogram算法的基础之上,提出了基于子频带平均的Fast Kurtogram算法,该方法可以有效降低滚动轴承振动信号中高幅值脉冲对信号特征提取的影响。此外,本课题研究提出了基于倒频谱编辑的滚动轴承故障特征分离的方法,适应于齿轮箱系统中滚动轴承振动信号的提取,该方法能提高倒频谱编辑的准确性并能实现倒频谱编辑的自动化。配合以深沟球轴承外圈滚道单一局部剥落缺陷故障为例进行了故障的模拟试验,通过对振动信号的分析,提取到了故障滚动轴承的双冲击特征,对不同故障缺陷尺寸的试验数据分析,其试验结果与故障滚动轴承的动力学微分方程的理论计算结果相吻合,验证了滚动轴承双冲击故障机理建模的正确性。

关键词：滚动轴承滚道缺陷双冲击故障机理建模

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含剥落缺陷的圆柱滚子轴承非线性行为研究

含剥落缺陷的圆柱滚子轴承非线性行为研究

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第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动...

作者：周泽文李志农胡茑庆胡蛟李云龙南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室国防科技大学装备综合保障技术重点实验室

为了识别、预知早期故障,保障滚动轴承的安全平稳运行,有必要通过仿真模型分析故障轴承的非线性动力学行为。本文考虑滚子与滚道的赫兹接触、径向内部游隙等非线性因素,建立了含滚道剥落缺陷的圆柱滚子轴承集中参数模型。滚道缺陷的存... 详细信息

为了识别、预知早期故障,保障滚动轴承的安全平稳运行,有必要通过仿真模型分析故障轴承的非线性动力学行为。本文考虑滚子与滚道的赫兹接触、径向内部游隙等非线性因素,建立了含滚道剥落缺陷的圆柱滚子轴承集中参数模型。滚道缺陷的存在改变了滚子与滚道的相互作用,针对外滚道上含特定尺寸剥落缺陷的情况,采用四阶龙格-库塔法对不同转速下的动力学模型进行了数值求解。振动特征对转速变化非常敏感,各种运动特性的分析结果以分岔图、轴心轨迹图、相图、庞加莱图和包络谱图的形式给出。发现了进入混沌的拟周期运动、阵发性和倍周期分岔路径,揭示了系统从周期到准周期的敏感行为。分析结果为轴承转子系统的设计和状态监测提供了有用的信息,有助于研究运行工况对系统动态特性的影响。

关键词：圆柱滚子轴承滚道缺陷非线性动力学故障诊断

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