基于ANSYS Workbench的角接触球轴承接触特性分析

针对角接触球轴承在实际运行工况下的接触特性,以7008C型号轴承为研究对象,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,对其滚动体与滚道接触部分的网格进行局部细化,将分析结果与Hertz理论解相对比,验证有限元方法的适用性。并分析了滚道硬化对接触应力的影响,分析结果显示滚道硬化能够提升等效应力和最大接触应力,但是提升效果并不明显,而且随着硬化深度的增加,应力的增大逐渐减缓。     

圆柱滚子轴承故障分析与改进

圆柱滚子轴承在使用过程中发生故障,滚子一侧发生剥落,内圈滚道发生挤压磨损.对故障件进行形貌分析、轴承复查、内圈与外圈倾斜角测量、轴承抗倾斜角及接触应力计算.结果表明:轴承在工作过程中产生较大倾斜角,滚子轮廓与内圈滚道边缘接触,产生应力集中,导致滚子剥落与内圈滚道挤压磨损.通过增加滚道长度及滚子凸度量的改进措施,防止边缘...     

主桨毂水平铰轴承故障分析与改进

飞机在使用过程中主桨毂水平铰的双列圆柱滚子轴承发生失效,失效形式主要为内圈断裂及滚道剥落。通过轴承形貌分析、复查及计算分析,定位故障原因为在轴承在工作条件下,内圈产生弯曲变形,一方面在内圈端面内径处产生较大应力,导致内圈断裂,另一方面在轴承滚道处产生边缘应力,导致滚道剥落。制定的改进措施为内圈内径增加3处内径槽,滚子母线、内圈和外圈滚道修型处理,改进轴承通过两套600h耐久性试验。结果表明：在内圈内径增加3处内径槽及滚子母线、内圈和外圈滚道修型处理的改进措施可以有效解决轴承的使用问题。     

全陶瓷轴承动力学特性分析与应用研究

在10000r/min的高速状态下,考虑了滚动体与套圈滚道的结构弹性变形与动态接触关系,求解角接触陶瓷球轴承接触应力和变形,分析动力稳定性。采用有限元计算方法对高速陶瓷球轴承进行接触分析,对该轴承接触表面应力与变形的计算和仿真运动分析,绘制等效云图并将该轴承应用于高速主轴性能测试。基于ANSYS接触理论得出滚动接触体之间的相对滑动现象及其滚动体与套圈滚道相对运动关系,结果与已有的轴承运动的理论和实际情况相吻合。通过有限元计算模型表明对轴承的应力分布和动态响应是可行的,可以看出ANSYS对轴承的滚动接触理论分析有一定的指导意义,为进一步研究轴承动力学特性提供了更可靠的依据。     

计入波纹度的柔性角接触球轴承振动特性研究

针对柔性角接触球轴承的振动,建立计入波纹度的柔性角接触球轴承动力学模型,该模型考虑了润滑和轴承内外圈表面波纹度对轴承动力学的影响。在此基础上研究了轴承内外圈波纹度幅值对角接触球轴承振动的影响,仿真结果表明：角接触球轴承的振动随内外圈波纹度幅值的增加而增强,柔性环的振动比刚性圈体的振动大,波纹度阶数也会影响加速度的特征频率,且在旋转过程中产生的柔性变形加剧了内外圈波纹度对振动的影响。搭建轴承振动实验台,验证了动力学模型的正确性。     

滚道椭圆化对高速角接触球轴承接触特性及疲劳寿命的影响

针对制造公差和装配误差导致轴承滚道的椭圆化变形,分析了角接触球轴承滚道的径向偏差。依据赫兹接触理论和滚道控制理论,在考虑惯性载荷的情况下,建立联合载荷下角接触球轴承滚道椭圆化的拟静力学模型,研究外轨道椭圆化对轴承接触特性的影响机制;用改进的L-P理论估算轨道椭圆化轴承的疲劳寿命。结果表明:滚道椭圆化程度越大,部分滚动体的接触参数发生突变越剧烈,轴承的接触刚度和疲劳寿命越小;滚道椭圆化对疲劳寿命影响较显著,沿椭圆长轴方向施加径向载荷时轴承寿命降低较慢。该研究为多工况下轴承的设计和应用提供理论分析依据。     

角接触球轴承组合轴向预紧力分析

在赫兹接触理论和滚动轴承拟静力学分析理论的基础上,建立了角接触球轴承串联组合时计算轴向预紧力的方程.采用Matlab编程求解了动态条件下的轴向预紧力,分析了轴承内外圈宽度尺寸偏差、隔套长度尺寸偏差、滚动体直径尺寸偏差、转速及轴承沟曲率半径系数对轴承组合轴向预紧力的影响规律.结果表明:尺寸偏差越大两个轴承轴向预紧力的差别越大,内外圈沟曲率半径系数越大轴向预紧力的差别越小;外圈沟曲率半径系数比内圈沟曲率半径系数对轴向预紧力分配的影响更明显;转速增大时两个轴承轴向预紧力的差别先减小后增大.     

基于MATLAB GUI的角接触球轴承接触疲劳寿命计算系统设计

滚动轴承是机器中广泛应用的零件之一,依靠滚动体和滚道间的滚动接触来支承转动零件,轴承的使用寿命是轴承质量的重要衡量指标。针对滚动轴承失效形式主要是疲劳点蚀,往往采用接触疲劳寿命来反映轴承寿命,它综合考虑了轴承材料、接触特性等因素,更符合实际工况。采用MATLAB GUI软件平台完成角接触球轴承接触疲劳寿命计算系统设计,该系统使用方便,只需输入相关参数,便可计算出接触疲劳寿命、最大接触载荷和最大接触应力等参数,结果可在系统界面显示或输出txt文件和excel表格。该系统大大缩短了轴承寿命计算周期,提高轴承设计效率和精度。通过多次工程设计验证,该系统高效可靠,为工程设计中其他复杂计算系统的开发提供了参考。     

UNSM技术在滚动轴承滚道修复中的应用与研究

介绍了超声表面纳米化(UNSM)技术表面修复的工作原理。采用UNSM技术修复滚动轴承内外圈的滚道。通过光学显微镜、硬度仪、表面粗糙度仪和X射线衍射仪分析经UNSM技术修复的轴承内外圈滚道。结果表明,修复后的轴承内外圈滚道表面形貌得到改善。内圈滚道表面粗糙度从2.32μm降低至0.1μm,外圈滚道表面粗糙度从2.38μm降低至0.18μm;滚道表面硬度显著提高。内圈滚道最大残余压应力从-170 MPa提高至-530 MPa,且残余压应力的影响层可达60μm。     

高速角接触球轴承发热及其影响因素

为了提高高速主轴单元的热态特性,从理论上分析了高速角接触球轴承的受力,计算了滚珠与滚道的接触负荷,在此基础上,计算轴承的摩擦发热,编写了高速角接触球轴承发热的计算机程序,对高速角接触球轴承实例进行了验证计算并就轴承主要参数对发热的影响进行了讨论。     

Multi-fault diagnosis of rolling bearing elements using wavelet analysis and hidden Markov model based fault recognition

Due to the importance of rolling bearings as the most widely used machine elements, it is necessary to establish a suitable condition monitoring procedure to prevent malfunctions and breakages during operation. This paper presents a new method for detecting localized bearing defects based on wavelet transform. Bearing race faults have been detected by using discrete wavelet transform (DWT). Vibration signals from ball bearings having single and multiple point defects on inner race, outer race, ball fault and combination of these faults have been considered for analysis. Wavelet transform provides a variable resolution time–frequency distribution from which periodic structural ringing due to repetitive force impulses, generated upon the passing of each rolling element over the defect, are detected. It is found that the impulses appear periodically with a time period corresponding to characteristic defect frequencies. In this study, the diagnoses of ball bearing race faults have been investigated using wavelet transform. These results are compared with feature extraction data and results from spectrum analysis. It has been clearly shown that DWT can be used as an effective tool for detecting single and multiple faults in ball bearings. This paper also presents a new method of pattern recognition for bearing fault monitoring using hidden Markov Models (HMMs). Experimental results show that successful bearing fault detection rates as high as 99% can be achieved by this approach.     

基于SGMD敏感参数和KFCMC的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承的内圈和外圈故障诊断问题,提出了一种基于辛几何模态分解(SGMD)、敏感参数和核模糊C均值聚类(KFCMC)相结合的方法。基于SGMD研究了实际测量的液压泵多模态故障振动信号;基于所提出的相似性分析法,将含有丰富运行特征信息的模态分量进行重构,并将其作为数据源;基于数据源提取时域和频域参数,并利用流行学习法筛选出峭度、裕度指标和峰值指标等敏感参数作为特征向量;利用KFCMC实现对内圈和外圈不同故障的诊断。通过对滚动轴承内、外圈故障振动信号的仿真和实测,验证了该方法可以有效地诊断滚动轴承不同故障。     

基于正交匹配追踪算法的齿轮箱轴承故障诊断及实验验证

为了提高传动振动过程中齿轮箱轴承内外圈故障诊断能力,采用正交匹配追踪(OMP)算法建立了故障诊断模型,并开展仿真分析及实验验证。研究结果表明：通过OMP算法对轴承外圈故障仿真加噪信号进行处理,能够看到信号呈周期性波动,通过频率及其倍频呈现逐步衰减,故障特征明显;经过OMP算法处理的轴承内圈故障仿真纯净信号呈周期性波动,能够看到滚动轴承的故障,轴承内圈通过频率和倍频以及边频带呈现逐步衰减,故障特征明显。为了进一步验证OMP算法处理齿轮故障的有效性,搭建封闭式功率流齿轮箱试验台,OMP重构故障信号谱图中啮合频率360 Hz峰值较低,边频带被完全掩盖,不存在大量的干扰成分。经OMP算法处理过的故障信号的谱图能很好地体现故障特征。     

基于故障特征频率的精密机械主轴复合故障定位方法

针对由于撞刀事故引起的精密车床主轴精度下降问题,首先通过主轴振动信号监测,获取故障主轴振动信号频域特征;然后基于主轴结构和轴承特征参数,计算不同故障模式下轴承故障特征频率;最后基于故障特征频率与监测振动信号频率之间的对应关系,定位主轴故障位置。通过主轴拆卸和精度测试,验证了所提故障定位方法的有效性。实验结果表明：角接触球轴承内、外圈损伤是导致主轴精度下降的故障源,理论方法故障定位结果与拆卸实验定位结果一致;采用新轴承重装配后主轴的精度检测结果恢复正常,进一步验证了此故障定位方法的有效性。     

滚动轴承疲劳失效故障的数字孪生虚拟实体建模

针对目前基于数据驱动和机制建模的滚动轴承故障诊断方法的不足,提出一种针对疲劳故障的滚动轴承数字孪生虚拟实体模型。基于L-P疲劳失效理论,对滚动轴承全寿命周期的振动响应进行建模。在轴承五自由度非线性滚动振动模型的基础上,考虑滚动体-滚道冲击力的影响,对滚动轴承内、外圈局部缺陷模型进行改进,并提出一种滚动轴承次表面裂纹早期故障模型,从而建立了疲劳失效下的滚动轴承全寿命数字孪生虚拟实体模型。该模型可表征轴承疲劳故障的产生、发展到严重的全过程。对不同类型的轴承疲劳故障虚拟实体数据进行了分析,验证了所建模型的正确性和有效性。     

基于GAF与GoogLeNet的轴承故障诊断研究

为提高滚动轴承故障识别准确率,同时避免繁琐的频谱分析,提出基于GAF与GoogLeNet的轴承故障诊断模型.在实验室中采集滚动轴承正常、内环故障、外环故障和滚动体故障4种工况下的振动信号,利用EMD对振动信号进行分解并提取累积贡献90％的分量;基于重叠采样原理,利用格拉姆算法将选择的EMD分量和原始振动信号处理为二维图...