滚动轴承表面损伤故障动力学建模方法研究

建立有效的、符合实际情况的滚动轴承故障动力学模型是滚动轴承故障机理研究的关键。在已获得滚动轴承接触等效刚度与等效阻尼的基础上,考虑滚动轴承游隙以及承载区变化,建立了滚动轴承弹簧阻尼振动模型,将表面损伤故障点的冲击函数分别加载到外圈、内圈和滚动体上,建立了单故障的滚动轴承振动模型,采用四阶龙格库塔计算方法对模型求解,获得了故障滚动轴承内圈的振动数据并进行了频谱分析,采用故障滚动轴承的多体动力学仿真和实测实验对模型进行了验证,模型结果与仿真结果、实测结果的偏差在0.5 Hz以内。     

滚动轴承外圈局部缺陷动力学仿真

滚动轴承作为旋转机械的关键部件,局部存在缺陷将严重影响旋转机械的性能。针对外圈局部存在缺陷将产生冲击的问题,基于显示动力学有限元法,应用LS~DYNA软件,对滚动轴承外圈存在局部缺陷的情况进行了动力学仿真,获得了外圈局部缺陷产生的冲击形式。仿真结果为滚动轴承局部缺陷模型的建立提供一定的理论依据。     

滚动轴承点蚀故障动力学建模与仿真

轴承是机械传动系统中最关键也是最易发生故障的部位之一,准确的识别其故障是实现设备稳定运行的关键。综合考虑油膜和滚动体滑动等非线性因素,建立了包含局部故障的滚动轴承系统五自由度动力学模型,提出了一种改进的点蚀故障模型,并对不同故障参数对应的模型进行了分析。仿真了内圈和外圈含点蚀故障时的系统振动信号并分析了相应的故障特征。通过仿真信号和实验信号的对比分析,验证了所建模型的正确性,为实现轴承故障的早期诊断提供了帮助。     

局部损伤滚动轴承建模与转子系统振动仿真

基于Jones轴承建模理论,建立了滚动轴承拟静力学模型。将轴承模型同转子有限元模型进行集成,建立了转子-轴承系统动力学模型。对于轴承局部损伤,利用一系列近似等距的冲击脉冲描述滚动体经过损伤时产生的冲击现象。将损伤产生的激励力输入转子轴承系统模型,利用Newmark-β时域积分法对轴承损伤产生的动态振动响应进行数值仿真。将仿真的振动响应与轴承故障试验台数据进行对比,验证了滚动轴承损伤模型的有效性。结果表明,利用理论模型仿真轴承损伤产生的振动响应是可行的,能为转子-轴承系统的故障诊断提供依据。     

具有局部表面损伤的滚动球轴承动力学建模

提出了一种滚动球轴承局部表面损伤故障的动力学分析方法。模型中每个轴承元件具有6个运动自由度,并完整地考虑了陀螺效应、离心力及润滑牵引等动力学因素。通过几何特征的变化对局部表面损伤进行了建模。采用四阶变步长Runge-Kutta-Fehlberg积分法对动力学方程进行了数值求解,并在时域和频域中对动力学响应进行了分析。研究结果表明,由于考虑了润滑剂的牵引效果,计算得到的故障特征频率较纯滚动假设下的计算结果有一定的差异。文中综合考虑了轴承元件的三维运动、相对滑动、润滑效应以及局部表面损伤等因素,因此所提出的模型更为全面、有效和实用。     

单表面故障的滚动轴承系统非线性动力学研究

针对含有表面故障的滚动轴承非线性动力学关系复杂和难以采用解析方法进行描述等问题,通过对滚动轴承运转过程中承压滚子数变化规律的分析,建立分段函数和缺陷冲击函数描述滚动轴承运转过程中不同位置的缺陷是否处于承载区和缺陷产生冲击力的强弱,提出一组单表面故障的滚动轴承非线性动力学方程,用以描述含有单表面故障的滚动轴承运转过程中的动力学关系.将建立的单表面故障滚动轴承非线性动力学方程导入到ADAMS动力学仿真软件中进行仿真,并与BTV-1A振动测试仪实际测量的含有单表面故障的滚动轴承振动信号进行对比,结果表明,建立的含有单表面故障的滚动轴承非线性动力学方程能够完整描述实际运转中单表面故障滚动轴承的动力学特性.     

滚动轴承动力学仿真与分析

为研究滚动轴承的动态特性和振动特性,在ANSYS/LS-DYNA中建立了滚动轴承有限元模型,对外圈固定,内圈施加压力和转速,实现了滚动轴承的显式动力学仿真,得到了滚动轴承的应力分布和动态响应。仿真结果表明,滚动轴承最大应力出现在滚动体与内圈和外圈接触处,滚动体的最大线速度和最小线速度分别出现在滚动体与内圈和外圈接触点上,滚动体受到的应力最大,保持架的应力变化最为剧烈。     

滚动轴承动力学

虽然滚动轴承从根本上说是一种简单机构，但是使用制造厂的目录和手册的分析方法，是不能确定在高速，高温，重载和特种载荷下使用时所要准确了解的轴承性能。为了分析上述应用时的轴承性能，必须运用基础运动学，动力学，弹性理论，流体力学及弹性流体动力润滑，摩擦和热传递的知识。     

基于多体动力学和有限元的滚动轴承仿真分析

利用三维建模软件Solid Works建立6312轴承的分析模型,通过数据接口导入多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS中建立刚柔混合模型,对滚动轴承进行了多体动力学仿真,得到了滚动轴承的位移特性曲线。并借助FFT变换得到了各部件的加速度频谱。研究结果对了解滚动轴承的实时状态具有一定的参考价值。     

滚动轴承外圈多点故障特征分析

滚动轴承发生多点故障时会产生复杂的振动特征,影响轴承故障诊断的准确性。针对滚动轴承外圈多点故障诊断特征的变化规律,考虑滚动轴承外圈故障数量、故障间隔和载荷分布对故障特征的影响,采用五自由度动力学模型进行仿真分析。通过龙格库塔法对动力学方程进行数值求解,分析了滚动轴承外圈单点故障和多点故障的诊断特征。结果表明:当外圈具有多点故障时,随着故障数量和故障间隔的变化,故障特征频率各谐波的幅值会发生变化;当多点故障满足载荷相等和一定的间隔关系时,故障特征频率值与故障数量之间呈现对应的倍数关系。通过滚动轴承多点故障模拟试验验证了结论的正确性。     

滚动轴承非线性时变参数动力学模型与故障机理研究

基于滚动轴承故障动力学模型研究其振动特性及故障机理是实现轴承故障准确诊断的基础。为描述滚动轴承缺陷对其振动响应特性的影响,考虑滚动体与缺陷的相对几何关系,提出了时变接触变形与时变刚度耦合的滚动轴承故障非线性动力学模型。以NSK6205深沟球轴承为对象,通过建立6+N_b自由度非线性时变参数动力学模型,分析了滚动体通过外圈缺陷区域时接触变形、接触刚度以及振动响应的变化过程,得到了不同缺陷尺寸下滚动轴承故障冲击振动响应特征变化规律。理论分析和实验研究结果表明,随着缺陷尺寸的增加,滚动轴承故障振动响应产生由双冲击到多冲击的变化特征,不同缺陷尺寸下,滚动体进入和离开缺陷过程中产生的冲击响应明显不同。研究成果为基于振动信号实现滚动轴承故障尺寸判断提供了理论依据。     

滚动轴承内圈局部故障渐变动力学建模与分析

当滚动轴承内圈出现局部故障时会产生复杂的振动响应,从滚动轴承内圈实际故障形貌的渐变性和非规则性的客观实际出发,引入位移激励函数定性分析滚动体通过故障区域时球心位置的渐变规律,采用随机数列表征故障底部形貌非规则性的特点,综合考虑轴承的径向载荷和滚动体通过故障区域时的打滑率等因素,建立了一种内圈局部故障渐变的轴承动力学模型。通过对比分析不同转频条件下实验和仿真数据的故障特征频率值,验证了局部故障渐变动力学模型的准确性。     

滚动轴承外圈故障的显式有限元动态仿真分析

为研究带有早期微弱故障的滚动轴承运转及振动特点,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了滚动轴承常见的外圈裂纹故障有限元模型。该模型以显式算法为基础,单元采用单点积分方式,在充分考虑轴承转速、负载、接触及摩擦的条件下,成功地对滚动轴承外圈裂纹故障进行了仿真分析。仿真结果表明:在轴承转速和径向载荷一定的条件下,带有裂纹故障的轴承外圈的等效应力要明显高于没有故障的轴承内圈、保持架及滚动体的等效应力;轴承外圈滚道不同位置节点的振动响应均能体现故障特征频率,但幅值略有差别;速度及加速度响应在经过FFT变换后能部分找到故障特征频率。仿真结果对轴承故障检测能起到一定的指导作用。     

滚动轴承的动力学仿真分析

在动力伺服刀架中,轴承的动力学特性很重要,影响到刀架的精度以及可靠性。基于UG和ANSYS/LS-DYNA以轴承的几何学为基础建立有限元模型,同时在轴承内圈加入轴颈模拟轴与轴承之间力的传递。以动力伺服刀架中双联齿轮处的深沟球轴承6203为例,综合考虑轴承的径向载荷和转速的影响,应用ANSYS/LS-DYNA对滚动轴承在特定工况下进行显式动力学仿真与分析,得出了轴承的动态响应。结果与滚动轴承的实际运动情况吻合良好,为进一步研究滚动轴承的动力学特性提供了更可靠的依据。     

多工况下滚动轴承的显示动力学分析

为研究滚动轴承的动态特性,在三维软件Pro/e中建立滚动轴承实体模型,在软件HYPERMESH中形成有限元模型,在LS-DYNA中实现显示动力学的运动仿真,将转速、径向力、轴承支撑体刚度作为变工况条件,计算得到滚动体与外圈内表面接触处关键点的应力变化和加速度曲线.通过分析曲线得出:一定范围内转速的增加会使滚动体最大应力峰值增加且出现时间提前,滚动体最大应力会有所增加,但影响不大;随着径向载荷的增加滚动体在运动过程中应力水平增加;采用柔性支撑会使滚动体的振动减小.     

滚动轴承支承的转子系统动力学仿真与分析

针对滚动轴承非线性恢复力进行分析,以某细长轴试验平台为研究对象,建立了滚动轴承-转子-基座系统模型,研究了转子系统在不同转速时的分叉特点和混沌行为,分析系统在不同状态下的信号特点,并与试验台测量结果进行了对比.     

高速滚动轴承-双转子主轴系统离散建模动力学数值仿真分析

在轴承动力学和转子动力学基础上,对航空发动机双转子-轴承系统的动力学特性进行研究.根据Timoshenko梁-轴理论,建立了双转子系统有限元离散化模型,并用数值方法对其求解,研究表明:(1)由于系统非线性特性的影响,系统在多频耦合激励下响应出现激励频率的倍频率及组合频率,系统振动响应异常复杂;(2)中介滚子轴承的径向游隙变化对系统响应有一定的影响,对支撑轴承处的响应影响较小,较小的游隙可使中介轴承和转子系统中心处的响应位移降低,从而使系统趋于稳定;(3)适当增加支撑轴承滚动体个数使支承轴承和转子中心处的响应降低,系统稳定性也增加;(4)采用实验验证分析可知:仿真计算值与实验值变化趋势基本一致,存在一定的误差(误差约有15.6％).分析结果为定量和定性分析该双转子的稳定性提供了参考依据.     

含碰摩故障的双盘转子-滚动轴承系统动力学特性分析

考虑滚动轴承非线性赫兹接触和轴承径向间隙以及由支撑刚度变化而产生的VC(Varying Compliance,VC)振动,建立了含碰摩故障的双盘转子-滚动轴承系统动力学模型。运用四阶变步长的龙格-库塔-基尔法获得系统的非线性响应;利用分岔图、最大碰摩力曲线、频谱图以及Poincaré截面图分析系统随转子转速的变化规律;应用简单胞映射方法研究分岔图在发生跳变时系统的吸引子共存问题。分析结果表明:随着转子转速的增加,系统将出现周期运动、拟周期运动和混沌运动;分岔图在发生跳变时,系统存在周期一和周期三吸引子共存现象;该分析结果对系统在不良参数区域时,通过合理控制系统的初值条件而获得理想的系统响应具有重要意义。     

考虑接触特性的滚动轴承系统建模与仿真分析

根据Hertz接触理论和滚动轴承功能原理,以SKF6208深沟球轴承为参考,在ADAMS/View软件环境下设计建立了基于Impact函数的滚动轴承多体动力学仿真模型。通过实体接触条件下的轴承运转过程动态仿真分析,计算获得了滚珠与内圈、外圈及保持架之间的接触力动态分布规律。指出:轴承系统在启动瞬间(0~0.22 s)存在一定滑动,且接触力变化频率较大;进入滚动阶段(0.22~0.4 s)后,接触力变化频率减小,且呈周期性分布。仿真结果验证了滚动轴承的启动打滑现象,符合实际运行工况。为深入研究滚动轴承系统的接触机理及动态载荷提供了技术参考。     

基于ANSYS/LS-DYNA的滚动轴承仿真与分析

基于ANSY/LS-DYNA建立了滚动轴承的有限元模型,有效处理了考虑摩擦条件的接触问题,实现了滚动轴承显式动力学的运动过程仿真.并以6003深沟球轴承为例,进行了试算和相关参数的仿真与分析,结果表明,与滚动轴承运动的实际情况基本吻合.不同工况下的参数仿真分析是进一步研究故障轴承运动仿真与分析的基础.