不平衡影响下外圈故障滚动轴承振动特征研究

在外圈具有单一缺陷滚动轴承二自由度动力学模型基础上,引入不平衡激励,建立不平衡影响下外圈具有单一缺陷的滚动轴承的动力学模型。通过数值计算,分析了不平衡对外圈具有单一局部故障滚动轴承振动特征的影响。结果表明,当不平衡载荷远小于径向载荷时,外圈缺陷轴承的振动特征变化不明显,其特征频率为滚动体通过外圈故障的振动频率及其倍频。当不平衡载荷逐渐增大至接近径向载荷时,轴承的振动出现了调制现象,其特征频率为轴的旋转频率、滚动体通过外圈的频率以及它们形成的边频。     

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。     

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...     

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。     

基于Matlab/Simulink的滚动轴承划伤缺陷动力学建模及仿真

为解决缺陷轴承动力学建模及振动特性分析的问题,将套圈沟道缺陷引起的额外弹性趋近量引入到轴承缺陷激励模型中。基于接触力学分析方法,建立了额外弹性趋近量与划伤缺陷宽度及轴承参数等之间的关系,建立了滚动轴承划伤缺陷的非线性动力学模型;利用Matlab/Simulink软件搭建了动力学仿真模型,开展了划伤缺陷轴承的振动特性数值仿真研究,得到了接触变形、接触载荷及外圈振动加速度随时间的变化规律;对数值仿真结果进行了评价,并进行了缺陷轴承振动测试。研究结果表明:内圈划伤和外圈划伤缺陷轴承振动包络谱的仿真结果与实验结果基本一致,均存在相应的缺陷频率及其倍频成分,且内圈划伤缺陷频率附近存在旁瓣频率成分,从而验证了动力学模型及Simulink仿真模型的正确性。     

滚动轴承局部损伤故障动力学建模及仿真

针对实际齿轮箱轴承系统,建立了转子-故障滚动轴承-轴承座系统非线性振动模型,在模型中充分考虑了轴承间隙、滚珠与滚道的非线性接触力及变柔度VC振动.在此基础上,进一步建立了轴承外圈、内圈、滚动体局部损伤故障非线性动力学模型,并运用数值积分的方法进行了动力学仿真与分析.仿真分析结果验证了滚动轴承存在局部故障时的动力学特性,表明轴承局部损伤故障动力学模型的正确性.     

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。     

滚动轴承早期缺陷振动的简化模型

建立了滚动轴承早期缺陷振动的线性简化模型,依据该模型分析了滚动轴承早期缺陷引起振动的特性。理论分析和实际测量表明:滚动轴承早期缺陷激励出轴承的固有振动,产生了脉冲冲击波;非周期早期缺陷振动为正常振动信号叠加一个或几个离散脉冲冲击波,产生垃圾音,周期早期缺陷振动为正常振动信号叠加一串串周期脉冲冲击波,产生内圈伤音、外圈伤音或滚动体伤音;脉冲冲击波是滚动轴承早期缺陷引起的异常声的主要原因。     

滚动轴承故障的显式动力学仿真与接触特性分析

故障的存在会恶化轴承内部接触状态,影响其动态特性。为了揭示存在故障时滚动轴承内部接触状态的变化规律,以滚子轴承NU306为研究对象,建立了故障轴承(含内圈故障、外圈故障和滚动体故障)的非线性接触多体动力学有限元模型,采用显式动力学算法对轴承运行过程进行仿真,获得了滚动体与套圈及保持架接触力的变化曲线,揭示了故障对轴承内部接触状态的影响规律。研究结果表明:轴承故障会导致滚动体与套圈的接触力出现波动,内圈故障时波动频率最高,滚动体故障时波动频率最低,且套圈故障时接触力大于正常轴承;外圈故障导致滚动体与保持架接触力的幅值变化最大,而滚动体故障导致的波动频率最高。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了有限元模型的有效性。     

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。     

基于边带相关算法和Hilbert包络谱的滚动轴承故障诊断

为了对旋转机械中滚动轴承的运行状态进行故障监测和诊断,提出了一种基于边带相关算法和Hilbert包络谱的滚动轴承故障诊断新方法。通过对滚动轴承产生振动的模型进行分析,可以将振动信号看成为多个调制信号的叠加,而边带相关算法可以在频谱图基础上找出调制性最强的频率区间,然后进行带通滤波得到此频率区间内的时域信号,最后对其进行Hilbert包络并进行谱分析,最终能得到调制信号中调制频率的大小。利用滚动轴承实验取得的振动信号进行分析验证,可以在滚动轴承具有外圈、内圈、滚动体缺陷的情况下的振动信号找出调制频率,有效地提取故障特征。结果表明该方法能够准确地识别和诊断出滚动轴承的故障部位和类型。     

基于冗余2代小波局部梯度谱熵的轴承故障诊断

用改进的冗余第2代小波包将滚动轴承振动信号分解为多个频带载波,以互相关系数最大原则确定最优载波,求其局部梯度及局部梯度谱图,并提出局部梯度谱熵指标对试验工况滚动轴承进行故障分类。结果表明:最匹配的故障轴承载波信号局部梯度功率谱能找到其对应特征频率及其倍频。局部梯度谱熵指标大小顺序基本为:外圈剥落最大,其次是内圈剥落、滚动体剥落和正常,能较好区分不同试验转速的轴承信号。     

振动机械滚动轴承单点点蚀故障动力学研究

针对振动机械滚动轴承内、外圈单点点蚀故障,通过分析轴承工作状况及钢球通过缺陷时接触变形量和弹性接触力的变化,建立了振动机械轴承内、外圈单点点蚀故障的动力学模型,并通过数值仿真得到了振动机械轴承内、外圈单点点蚀故障频谱。以振动筛为载体进行试验研究,验证了理论模型的正确性及有效性。理论分析与试验结果一致表明:振动机械轴承外圈单点点蚀故障时的故障包络谱中有较为明显的调制现象,内圈单点点蚀故障时的包络谱有轻微的调制现象,与旋转机械轴承内外圈单点点蚀故障谱有明显的区别。     

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。     

振动机械滚动轴承单点点蚀故障动力学研究北大核心

针对振动机械滚动轴承内、外圈单点点蚀故障,通过分析轴承工作状况及钢球通过缺陷时接触变形量和弹性接触力的变化,建立了振动机械轴承内、外圈单点点蚀故障的动力学模型,并通过数值仿真得到了振动机械轴承内、外圈单点点蚀故障频谱。以振动筛为载体进行试验研究,验证了理论模型的正确性及有效性。理论分析与试验结果一致表明:振动机械轴承外圈单点点蚀故障时的故障包络谱中有较为明显的调制现象,内圈单点点蚀故障时的包络谱有轻微的调制现象,与旋转机械轴承内外圈单点点蚀故障谱有明显的区别。     

转速波动工况滚动轴承打滑动力学特性分析

滚动轴承实际运转过程中经常存在的转速波动现象,对滚动轴承的运行状态产生重要影响。基于Hertz接触理论和变形-位移相容条件建立滚动体与套圈的相互作用模型,采用非线性弹簧模拟滚动体与保持架间的相互作用,建立了转速波动工况下滚动轴承打滑动力学模型。通过与实验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的正确性,并在此基础上分析了转速波动对滚动轴承打滑的影响及不同转速波动幅值、频率下滚动轴承的打滑特性。结果表明:轴承转速波动会造成保持架转速出现波动,导致轴承出现打滑,且滑动主要出现在滚动体与内圈之间;转速波动幅值对轴承打滑影响较大而频率影响较小。     

内滚道缺陷对滚动轴承刚度特性的影响研究

滚动轴承广泛应用于矿用电机等大型设备,在工况复杂多变、运行条件恶劣的情况下,长期高负荷运转会导致滚动轴承产生疲劳点蚀,在滚道表面产生缺陷,缺陷的恶化会影响设备的正常工作。针对内滚道存在缺陷的滚动轴承,将缺陷引起的附加位移加到轴承的弹性形变中,根据力学平衡方程,分析各滚动体的载荷分布,并建立内滚道存在缺陷的滚动轴承刚度模型,分析缺陷长度和深度对滚动轴承刚度特性的影响规律。结果表明,缺陷位于非承载区时,缺陷轴承的平均刚度和无缺陷轴承的平均刚度相等;当缺陷随着内圈的转动由承载区向非承载区移动时,轴承的平均刚度先减小后增大,且平均刚度的大小与缺陷的长度和深度负相关。     

不同故障程度下的滚动轴承内部接触动态特性分析

滚动轴承的故障所导致的内部接触状态的变化是滚动轴承振动特性发生改变的重要原因。根据故障与滚动体可能出现的接触形式,考虑故障演化过程中的不同故障大小,建立了圆柱滚子轴承存在不同程度故障时的多体接触动力学有限元模型,并通过滚动轴承外圈故障实验验证了模型的有效性。基于显式动力学法对滚动体与各组件间的动态接触力及故障区域的接触应变进行分析,揭示了不同故障程度对轴承内部接触动态特性的影响规律及故障情况下接触变形的变化规律。研究结果表明:滚动体在越障期间与各组件的接触力减小,随着故障程度的加剧,轴承内部接触力波动越发剧烈,但接触应变的波动频率和幅值降低;故障轴承滚动体在承载区与保持架兜孔两侧均会接触,使接触力出现负值;故障趋向于沿着滚动体滚动方向扩展。研究结论可为滚动轴承故障诊断及残余寿命预测提供理论依据。     

电机轴承故障的自组织神经网络可视化诊断

滚动轴承是电机的重要部件,及时、准确地对其进行故障诊断是电机安全运行的重要保障。针对滚动轴承常见的状态,包括正常、内圈轻微故障、滚动体轻微故障、外圈轻微故障、内圈中等故障、滚动体中等故障、外圈中等故障等七种情况,基于自组织神经网络,提出了电机轴承故障诊断的可视化方法。首先对采集到的振动信号进行特征提取,然后构建自组织神经网络,经过训练后,利用测试数据对诊断模型进行了测试,试验结果验证了所提方法的有效性。     

滚动轴承故障程度识别与诊断研究

通过滚动轴承模拟故障试验台,获取了滚动轴承外圈、内圈和滚动体不同剥落程度时的振动信号,并对故障程度的识别与诊断进行了探索.采用经验模态分解方法对轴承信号进行分解,得到其固有模态分量,然后将前8阶分量的有效值作为特征向量输入BP神经网络,进行故障程度识别与诊断,滚动轴承3种类型不同程度的故障被准确地区分出来.