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。     

振动机械滚动轴承的故障尺寸量化研究

针对振动机械滚动轴承故障尺寸量化的问题,通过对振动机械滚动轴承故障特征的分析,基于Hertz接触理论考虑局部单一故障尺寸对接触变形的影响,引入载荷分布区,建立振动机械滚动轴承外环单一局部损伤故障双冲击现象动力学模型.根据此模型进行仿真并在圆振动筛上对两组不同缺陷尺寸的轴承进行了实验研究.结果表明,因滚动体滚过缺陷而产生...     

考虑渐进变形和润滑剂的滚动轴承外圈单点故障动力学模型

针对传统滚动轴承模型将外圈局部损伤视为矩形缺口,滚动体与损伤接触瞬间产生变形且变形量恒等于故障高度的问题,将故障视为圆弧形缺口,接触变形量随滚动体进入故障内的程度而变化,并在考虑润滑剂影响的基础上建立了外圈单点故障的滚动轴承动力学渐进模型.以SKF6205轴承为例进行仿真分析,结果表明,外圈单点故障滚动轴承振动信号中的...     

高速滚动轴承-转子系统时变轴承刚度及振动响应分析

高速滚动轴承广泛应用于机床主轴、航空发动机等转子系统中。在复杂运行工况下,滚动轴承的刚度表现出强烈的时变特性和非线性特性,往往是系统非线性的主要根源。考虑离心力、陀螺力矩、轴承内圈离心膨胀和热变形等因素,建立高速滚动轴承力学模型,计算轴承的时变刚度。将滚动轴承非线性模型与转子有限元模型集成,建立滚动轴承-转子耦合系统动力学模型。以FAG角接触球轴承(HCB7012E)为例,分别计算静载荷作用下的内外圈轴向、径向相对位移,并与舍弗勒轴承分析软件BearinX?的计算结果进行比较,验证了模型对静态位移仿真的精度。在不同轴承预紧状态下,仿真滚动轴承-转子系统在不平衡激励下的振动响应,并与试验结果比较,验证了模型仿真系统动态响应的精度。利用一个背对背安装的角接触球轴承-转子系统,研究在静载荷、不平衡载荷激励作用下滚动轴承刚度的变化规律,并计算时变轴承刚度作用下转子的时域振动响应及频域特征,为高速滚动轴承-转子系统设计、动力学分析与故障诊断提供依据。     

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。     

轴承-轴承座系统振动特征与局部故障尺寸的关联

轴承-轴承座系统振动特征与局部故障尺寸的关联关系是轴承内部故障精确定量诊断的重要依据。针对不同尺寸局部故障诱发的轴承-轴承座系统振动特征的问题,采用显示动力学有限元算法,综合考虑其各部件的弹性变形、重力和轴承元件之间的接触与摩擦的影响,建立含局部故障的轴承-轴承座系统有限元动力学模型,研究不同尺寸局部故障诱发的轴承-轴承座系统的振动特征。分析局部故障尺寸变化对其振动特征的影响规律,揭示局部故障尺寸与轴承-轴承座系统振动特征之间关联关系,为获取其准确的振动特征提供了一种可行的手段,也为轴承-轴承座系统内部轴承早期局部故障的准确定量诊断提供了有效参考。     

W型压缩机曲轴-滚动轴承系统动力学分析与优化设计

以某W型压缩机的曲轴-滚动轴承系统为研究对象,利用ADAMS动力学仿真软件,研究了额定工况作用下曲轴-滚动轴承系统动力学行为和动力学优化设计问题。根据滚动轴承受力与变形的非线性关系,以整个曲轴-滚动轴承系统为研究对象,在ADAMS中建立弹性曲轴-滚动轴承动力学仿真模型并求解,得到了额定工况下主轴承反力和曲轴轴颈中心径向振动响应。以此基础上,建立曲轴-滚动轴承系统动力学优化设计数学模型,该模型以2个主轴承曲轴轴颈中心径向振动响应振幅为目标函数,以压缩机气缸中心线夹角为设计变量。最后利用参数化建模技术建立ADAMS优化模型并进行设计研究,得到了设计变量与目标函数之间的关系和最优解。所得到的结论对压缩机动力学设计有指导意义。     

V型压缩机曲轴-滚动轴承系统动力学分析与优化设计

以某V型压缩机的曲轴-滚动轴承系统为研究对象,利用ADAMS动力学仿真软件,研究了额定工况作用下曲轴-滚动轴承系统的动力学行为和动力学优化设计问题.首先应用Hertz公式和超静定问题的解法(力法)推导滚动轴承受力与变形关系的计算公式并得到数值解,再以整个曲轴-滚动轴承系统为研究对象,在ADAMS中建立弹性曲轴-滚动轴承系统动力学仿真模型并求解,得到了额定工况下主轴承反力、曲轴轴颈中心径向振动响应.以此为基础,建立曲轴-滚动轴承系统动力学优化设计数学模型,该模型以两个主轴承曲轴轴颈中心径向振动响应振幅的加权平均值为目标函数,以压缩机气缸中心线夹角为设计变量.最后利用参数化建模技术建立ADAMS优化模型并进行设计研究,得到了设计变量与目标函数之间的关系和最优解.所得到的结论对压缩机动态设计有指导意义.     

奇异性检测在滚动轴承外圈损伤故障诊断中的应用

以转子动力学、Hertz接触理论和非线性动力学理论为基础,建立了具有表面损伤故障的滚动轴承-转子系统的动力学模型。针对系统在该故障下出现冲击等瞬态信息,利用小波变换对正常和外圈损伤两种情况下的振动信号进行奇异性检测,得出了此类故障的特征。     

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。     

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。     

碰摩故障转子-滚动轴承耦合系统非线性动力学研究

针对滚动轴承支承下的转子碰摩故障机理分析和故障诊断问题,考虑滚动轴承非线性赫兹接触和轴承径向间隙,建立了含碰摩故障的转子-滚动轴承系统动力学模型。应用数值积分方法得到系统的非线性响应,利用时间波形图、分叉图、频谱图以及Poincaré映射图,研究了系统响应随转速、轴承间隙、碰摩刚度、偏心量以及碰摩间隙的变化规律,为有效诊断滚动轴承支承下的转子碰摩故障提供了理论依据。     

鼠笼式弹性支承-圆柱滚子轴承-转子系统振动分析

考虑圆柱滚子轴承非线性接触力、保持架能量、鼠笼刚度、转子不平衡以及它们之间的力学耦合关系,基于拉格朗日方程建立鼠笼式弹性支承-圆柱滚子轴承-单转子系统动力学分析模型,结合龙格库塔数值积分方法,并对该模型动力学仿真分析,分析了不同转速区域鼠笼式弹性支承-滚动轴承-转子系统振动响应的分岔特性,结果表明:两支点的鼠笼式弹性支...     

转子系统支承松动的分岔特性与故障诊断

滚动轴承转子系统支承松动故障是旋转机械故障中常见且危害较大的故障,针对滚动轴承转子系统支承松动故障,考虑轴承松动间隙的非线性情况,以转子动力学、Hertz理论和非线性动力学理论为基础,建立含支承松动的转子系统动力学模型.通过数值仿真研究转子系统在松动间隙扩展时显示的分岔和混沌运动等复杂动力学现象及变化规律,研究表明,支承松动的转子系统在较低的转速和较小的间隙下也会出现混沌运动.这些结论为该类故障的工程诊断提供依据.     

中介轴承故障动力学建模与振动特征分析

中介轴承是航空发动机转子的关键支承部件之一,工作转速高,润滑条件差,易发生故障。基于动力学模型的故障机理研究可以为中介轴承故障诊断提供依据。以Gupta圆柱滚子轴承复杂动力学建模方法为基础,考虑外圈的运动建立了中介轴承动力学模型,通过试验对模型进行验证。在此基础上,分别考虑滚道表面形貌和轴承间隙的变化,建立中介轴承磨损故障动力学模型;针对中介轴承滚道表面剥落等局部损伤故障,考虑滚动体通过损伤区域时趋近量和接触载荷方向的改变,建立中介轴承局部损伤故障动力学模型。利用所建故障动力学模型对不同磨损状态下中介轴承外圈径向振动响应进行研究。研究表明,出现磨损后,振动响应频率中出现若干随机成分;对于局部损伤和磨损的复合故障,随着磨损加剧,振动幅值随之增大,随机成分所占比重增加,损伤的故障特征不明显。     

滚动轴承故障诊断机理研究

滚动轴承是常用机械组件,对其故障机理和诊断方法进行研究,能有效提高其安全性和可靠性。通过建立滚动轴承非线性动力学模型,计算出轴承故障振动响应。在模型计算结果中添加谐波分量和白噪声干扰,通过EEMD分解和峭度分析方法,抑制噪声干扰,突显故障特征信号。以深沟球轴承6205为例验证了故障诊断方法的有效性和动力学模型的正确性。首先建立非线性动力学模型,通过计算分析,揭示故障机理。利用基于EEMD的故障诊断方法,有效地突显故障信号,并验证动力学模型正确性。     

基于SIMULINK的齿轮-转子-轴承系统非线性动力学仿真

根据拉格朗日方程,建立了齿轮-转子-轴承传动系统平移-扭转耦合非线性动力学模型,模型中考虑了齿轮系统阻尼、齿侧间隙及滚动轴承径向间隙非线性,对动力学方程进行无量纲化处理,将方程组转化为统一的矩阵形式。利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对齿轮间隙非线性动力学模型进行数值仿真,通过建立仿真模型,对其在某些参数域中进行了非线性振动研究,分析参数变化对系统稳态响应的影响。结果表明,在一定的激励频率区间内,随着激励频率的减小,系统的响应首先由单周期谐振动响应演变为二周期的次谐响应,然后演变为四周期的次谐响应,最后表现为混沌响应;在齿侧间隙相同的前提下,轴承支承间隙加强了系统的非线性。基于SIMULINK数值仿真的方法可以很方便的求解更加复杂的齿轮传动系统动态响应,为深入研究齿轮非线性动力学问题提供了一种方法。     

滚动轴承-转子系统动力学特性分析

在滚动轴承动力学和转子动力学基础上,建立滚动轴承-转子系统非线性动力学分析模型,采用New-mark-β积分法和Newton-Raphson迭代法对轴承-转子系统非线性动力学微分方程进行求解,对轴承结构参数和工况参数与轴承-转子系统动力学特性关系进行分析,分析结果表明:系统中转子的转动频率始终存在,支承轴承的变刚度频率随着轴承结构参数和系统工况参数的不同而出现或消失;支承轴承内、外沟曲率半径系数的变化不改变系统中已存在的振动频率成分;系统的非线性特性随轴承钢球个数、预紧力的增加而减弱,随径向载荷的增大而增强;存在一个最佳转速区间,在此区间内,系统的非线性特性较弱。