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。     

基于 ABAQUS 的角接触球轴承动力学仿真分析

为研究角接触球轴承在不同转速下温度及位移变化,基于 Palmgren 摩擦生热理论,综合考虑轴向载荷、切向摩擦和法向摩擦等边界条件,在 ABAQUS 软件中建立了轴承完全热力耦合模型。对轴承外圈施加固定的轴向载荷,并对内圈加载不同的转速,使用显示求解器求解轴承在不同转速下各部件温度和轴承内圈位移变化。仿真分析表明,该模型能够准确地反映轴承的温升以及轴承内圈位移情况,为轴承选取合适工作转速区间提供理论支撑。     

轴承间隙对轴承振动影响的理论模型与试验研究

传动设备在安装和运行过程中,都会存在轴承间隙问题,它是影响轴承使用性能的因素之一,因此对轴承间隙的研究具有重要的理论意义与工程价值。为了确定轴承内间隙对轴承振动的影响,从轴承振动的动力学特性入手,建立了2-DOF滚动轴承的理论模型。对测试的轴承,基于赫兹弹性接触理论分析滚动轴承动力学特性,轴承内圈平衡点的个数取决于轴承间隙的大小。当轴承间隙e<4.5μm时,有一个稳定的平衡点,而且在平衡点中心附近,轴承内圈存在周期振动;当轴承间隙e≥4.5μm时,随着轴承间隙和转速的不断增加,系统会产生混沌振动,发生混沌振动的区域也不断增多。同时,对?127滚动轴承的台架实验结果表明：在相同的阻尼参数、轴承尺寸和转速下,由实验数据得到的奇异吸引子的结果与通过求解运动方程结果接近,这种定性的结果不仅证实了轴承混沌行为的存在,而且验证了理论模型的可靠性。     

大采高采煤机低速重载轴承动态特性研究

以某公司开发的大采高采煤机为研究对象,采用Pro/E、MATLAB、ANSYS和ADAMS软件建立了采煤机截割部的刚柔耦合虚拟样机模型,在ANSYS/LS-DYNA软件中加载ADAMS输出的载荷文件,对轴承进行显示动力学仿真,综合考虑轴承径向载荷和转速的影响,采用弹性材料并在轴承内圈加入轴颈模拟轴与轴承之间的力传递,得到了低速重载滚动轴承的动态响应,研究结果与滚动轴承的实际情况吻合良好,为进一步研究低速重载滚动轴承的力学特性提供了依据。     

自消除间隙机构中保护轴承配合过盈量分析

结合自消除间隙保护轴承机构中滚动轴承的运动特点,建立了磁悬浮轴承转子与滚动轴承过盈配合的静态和高速旋转时的动态力学模型,并详细分析了转子、滚动轴承内圈以及外圈各处的位移变形。针对两组不同游隙值的滚动轴承,计算了转子与滚动轴承内圈所需的装配过盈量与转速的关系,并对转子、滚动轴承内圈和外圈在静态和动态下的强度进行了校核。从滚动轴承内圈和转子配合过盈量的角度,给出了自消除间隙保护轴承系统中滚动轴承的选取准则。     

滚动轴承与轴过盈配合对轴承元件接触应力及变形量影响研究

基于滚动轴承在装配过程中轴承内圈与轴形成过盈配合的实际情况,对其进行力学理论分析。在此基础上利用建模软件对滚动轴承建立三维模型,在有限元环境下,进行材料设置、网格划分、边界条件设定、施加载荷等操作建立有限元仿真模型。分别对不同过盈量下轴承元件接触应力和变形量情况进行仿真。结果发现:轴承元件上的接触应力和变形量与过盈量成正比关系;轴承内圈与滚动体接触应力和变形量之差,随着过盈量的增加,逐渐高于滚动体与轴承外圈接触应力和变形量之差;同一过盈量下,轴承内圈、滚动体、轴承外圈的接触应力和变形量依次降低。此研究结论为轴承寿命计算、轴承制造提供了理论依据。     

滚动轴承-轴承座结合面对轴承振动特性的影响分析

在考虑轴承外圈与轴承座之间的结合面的影响基础上,对不同材料的轴承座与滚动轴承的内圈、外圈及轴承座的振动特性的关系进行了研究与分析。分析结果表明:轴承座的材料特性对轴承内圈、外圈和轴承座的振动响应的影响较大,轴承座与轴承外圈的弹性模量相差越大,轴承内圈、外圈和轴承座的振动幅值越大;轴承座的材料特性对轴承外圈和轴承座振动特性的影响较轴承内圈大;合适的轴承座材料可有效控制轴承系统的振动幅值。     

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。     

无转速计下变工况滚动轴承故障特征量化表征提取

无转速计下变工况滚动轴承振动信号中各信号分量来源难以确定以及瞬时转频准确估计困难,而现有大多数研究依赖于已知转速并关注于时变冲击带来的频谱畸变,鲜有在无转速计变工况下开展轴承故障特征提取探究。提出无转速计下变工况滚动轴承故障特征量化表征提取方法,从振动信号希尔伯特包络中提取轴承故障特征,为定量描述各振动包络分量间关系,提出基于来源假设的特征模型与量化表征方法,利用同步压缩小波变换的时频重排与可重构特性,基于最大能量与最小曲率准则依次估计多时频脊瞬时频率,为降低广义解调后振动包络中干扰分量对量化结果的影响,提出基于选择性重构与广义解调的变工况下干扰抑制与平稳化重置方法。将所提方法用于仿真信号以及轴承振动数据分析,10 k长度信号包络分量在不同来源假设下的特征提取用时约为3 s,同时在无转速计下实现了对2 s内转速变化分别约为300 r/min和200 r/min的内圈故障轴承以及复合故障轴承的特征提取。     

面向多源传感器的滚动轴承多层自助最大熵法故障状态诊断

为了提高多种因素对滚动轴承故障诊断效果的影响，提出了一种面向多源传感器信号融合的滚动轴承多层自助最大熵法故障诊断方法。通过量化分析径向与轴向载荷、转速、温度参数引起的振动状态变化，为判断轴承性能与疲劳寿命提供了可靠的依据。研究结果表明：振动样本获得了几乎相同的概率密度函数，判断轴承振动特征主要与径向载荷存在较大关联。轴承载荷和转速对轴承振动状态产生了相近的效果。振动状态与径向载荷、转速、轴向载荷、温度之间的作用指标依次为0.742 6,0.291 4,0.292 6,0.243 7,判断轴承载荷度振动状态产生了最重要影响。该研究对滚动轴承早期故障排查以及运行稳定性优化具有很好的实际指导价值，也可拓宽到其它的机械传动领域。