高速角接触球轴承稳态温度场的数值模拟及实验研究

工程应用中,高速滚动轴承由于发热引起的失效严重影响设备的正常工作,因此研究轴承的温度场至关重要.以高速机床主轴上常用的B7010C/P4Y轴承为研究对象,用整体法分析轴承的生热量,使用热网络法建立轴承稳态温度计算模型,求解不同转速、载荷和润滑油温度下的轴承温度.结果表明:各节点温度与载荷和转速成正比,钢球节点处温度最高...     

过热蒸汽下分级机主轴系统热态特性的数值模拟

过热蒸汽气流磨是一种新型的粉体加工设备,由于其工质过热蒸汽温度较高,在系统运行时需对与其配套的分级机的轴承进行冷却,其冷却要求为保证轴承温度维持在75℃以下及避免过度冷却,使粉碎腔中轴段的温度高于100℃,保证粉碎腔中不出现冷凝现象。为寻求一种有效的冷却方法,以四川绵阳流能粉体设备有限公司某型号过热蒸汽分级机为原型建模,利用有限元分析软件ANSYS,对其在自然冷却、水冷轴承座和油循环冷却三种条件下主轴系统的温升进行了数值模拟分析。通过模拟结果得：在自然冷却的条件下,分级机上下轴承温升较快,发热非常严重,轴承外圈最高温度分别达到145℃和177℃,超过普通轴承的极限使用温度;在采用水冷轴承座时,运行约45分钟,分级机主轴系统温度达到平衡,上下轴承外圈温度最高不超过33℃和46℃,同时粉碎腔中轴段的最低温度高于100℃;在采用油循环冷却时,运行约80分钟,主轴系统温升达到平衡,上下轴承外圈温度不超过43℃和56℃,且粉碎腔中轴段表面温度最低温度高于100℃。由以上结果可看出水冷轴承座和油循环冷却两种方式均能满足冷却要求,但油循环冷却造价昂贵,且油液密封困难,而水冷轴承座这种方式简单易行,故建议采用水冷轴承座这种方式对主轴系统进行冷却。     

矿用隔爆型电动机水冷结构

矿用隔爆型采煤机的三相异步电动机采用水冷串联结构(机壳及前、后端盖),解决了绕组温升问题,降低了电机轴承温度,满足了技术要求及用户的使用要求。     

基于特征选择的轨道车辆轴承温度预警方法

在现有轨道车辆轴承温度预警研究中,因监测数据复杂度不一致导致特征难以选择,同时现有预警方法往往只能在轴承故障发生前的几分钟进行预警,为此,提出一种基于特征选择的轨道车辆轴承温度预警方法.首先采用皮尔逊系数计算特征相关性后分析引入关联轴承,然后依据线性相关性将低线性相关特征数据与关联轴承数据一起输入LightGBM模型,以对特征进行再次选择;其次,利用大量正常状态下的履历数据,基于深度学习模型双向门控循环单元构建轴承温度预测模型;最后利用某轨道车辆实测数据进行预警方法验证.结果表明:对于正常轴承,轴承温度预测模型的温度预测值和实际值的差异小于4℃且稳定;而对于异常轴承,在轴承故障发生前的数小时即可发现两者间存在大于4℃以上的持续显著差异.     

基于特征选择的轨道车辆轴承温度预警方法

在现有轨道车辆轴承温度预警研究中,因监测数据复杂度不一致导致特征难以选择,同时现有预警方法往往只能在轴承故障发生前的几分钟进行预警,为此,提出一种基于特征选择的轨道车辆轴承温度预警方法.首先采用皮尔逊系数计算特征相关性后分析引入关联轴承,然后依据线性相关性将低线性相关特征数据与关联轴承数据一起输入LightGBM模型,以对特征进行再次选择;其次,利用大量正常状态下的履历数据,基于深度学习模型双向门控循环单元构建轴承温度预测模型;最后利用某轨道车辆实测数据进行预警方法验证.结果表明:对于正常轴承,轴承温度预测模型的温度预测值和实际值的差异小于4℃且稳定;而对于异常轴承,在轴承故障发生前的数小时即可发现两者间存在大于4℃以上的持续显著差异.     

滚动轴承内圈温度无线监测技术

温度是反映滚动轴承运行状态的重要指标之一,高速运行中轴承旋转套圈的温度远高于静止套圈温度,实现轴承旋转套圈（通常为内圈）的实时温升监测对保证运行安全尤为重要。基于电气和机械设计技术的协同,提出一种滚动轴承内圈温度无线监测方案,将测试系统嵌入轴承锁紧螺母中,利用锁紧螺母与轴承接触配合实现对轴承内圈温度采集。设计研究集成温度测试、无线数据传输及无线电能供给电路。重点实现电能无线供给以满足轴承旋转套圈温度持续监测的电能需求。最后通过对32008圆锥滚子轴承温度采集,验证该方案的可行性。该方法在保障轴承完整性的条件下能实现轴承旋转套圈温度的监测,为轴承状态监测和热特性试验研究提供了新的技术手段,解决了实际工况下轴承旋转套圈测温难题。     

基于CFD的水轮发电机组推力轴承油膜温度研究

为研究某水轮发电机组推力轴承的油膜润滑及冷却情况,建立推力轴承数值模拟计算模型,分析轴承温度和压力分布,基于流固耦合方法计算轴瓦变形情况。结果表明：该推力轴承轴瓦变形量极小,可以忽略其对轴承安全运行的影响;但该推力轴承在轴瓦外径处最大温度已超出安全运行范围,而且高温区域面积较大,影响轴承安全运行。基于正交试验方法,分析主要运行参数对推力轴承温度的影响程度。结果表明：进油压力对轴承温度影响最大,其次是进油温度,镜板转速对轴承温度的影响很小;随着润滑油进油压力和进油温度增加,推力轴瓦温度会随之上升,而随着镜板转速的增加,推力轴瓦温升减小。通过极差分析得到推力轴承最优工况组合,对于水轮发电机组的安全稳定运行有着一定的指导意义。     

轴向排气型煤气透平的轴承温度稳定控制方法及应用

简要分析了径向进气、轴向排气型煤气透平膨胀机的排气侧轴承温度增高的原因,如何避免煤气透平膨胀机排气侧支撑轴承温度的升高,对保证TRT机组的正常运行非常重要。通过该文提出的控制透平排气侧轴承温度升高的方法,使TRT机组自动化系统的控制功能更加完善。     

基于ZigBee技术的轴承温度检测系统

为实现轴承温度的实时检测,设计了基于ZigBee无线通信技术的轴承温度检测系统.通过数字化温度传感器DS18B20检测轴承温度,应用JN5139模块构建ZigBee无线系统,并利用其内部电源监控电路检测电压.经实验表明,系统工作稳定可靠,能持续工作半年之久.     

轴承润滑脂工作温度分析与仿真

应用BP神经网络技术探讨了获得大型重载冶金、矿山设备用回转轴承壳体温度与润滑脂工作温度之间非线性映射关系的方法,为脂自动润滑系统的研究提供了理论依据,为获取轴承润滑脂在线工作温度创造了条件.     

滚动轴承故障特征的时间—小波能量谱提取方法

振动信号中的周期性冲击现象是诊断滚动轴承各元件故障的重要依据之一,针对滚动轴承故障特征,在小波变换理论基础上提出一种时间—小波能量谱信号处理方法,它能够有效地提取出振动信号中冲击成分的时域和频域特征。利用时间—小波能量谱方法分析正常、外圈故障、内圈故障、滚珠故障等四种状态下滚动轴承的振动信号,并与传统的包络解调分析方法进行对比分析。时间—小波能量谱不仅可以有效提取出冲击特征明显的滚动轴承外圈故障,还能提取出内圈、滚珠等信号特征微弱的滚动轴承故障,而包络解调分析方法只能提取出外圈故障特征而不能提取出滚珠故障、内圈故障特征。结果表明,时间—小波能量普比包络解调分析方法更能有效地提取出振动信号中的冲击信号成分。     

Nonlinear Dynamic Response of Cylindrical Roller Bearing–Rotor System with 9 Degree of Freedom Model Having a Combined Localized Defect at Inner–Outer Races of Bearing

This article presents a nonlinear dynamic model for a cylindrical roller bearing–rotor system with interaction forces between the inner race, outer race, and roller. Roller–race contacts are modeled predicting nonlinear stiffness (Hertz contact theory) and nonlinear damping for a rotor–cylindrical roller bearing system. Here a shaft–rotor bearing system is modeled with 9 degrees of freedom with one defect on the inner race and one defect on the outer race for a case of combined localized defects. In the mathematical formulation, contacts between rolling elements and inner and outer races are considered as nonlinear springs and nonlinear damping is taken into consideration. Contact force calculations with nonlinearity are solved using the Newton-Raphson method for n unknown nonlinear simultaneous equation. The Newmark-β implicit integration technique coupled with the Newton-Raphson method is used to solve the differential equations. The results are obtained in the form of a time domain plot, frequency domain plot, and phase plot/Poincare map. The validity of the proposed model is compared with experimental results. A bifurcation graph of speed versus peak amplitude predicts the behavior of the system.     

水冷装置在脂润滑轴承寿命强化试验中的应用

根据脂润滑轴承在强化试验过程中温升变化过大的特点,设计了特殊的水冷装置,以外球面轴承试验机为样机,对其加载轴承进行冷却试验,并在相同载荷及转速条件下与非冷却时轴承温升进行了对比,验证了此水冷装置的良好冷却效果。     

基于形态差值滤波和差分熵的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承内外圈的早期故障,提出了一种新的诊断方法,该方法融合了数学形态学对非线性信号的滤波和信息熵理论在信号表征方面的优越性。首先,利用数学形态差值滤波器对实测的轴承内外圈轻重损伤的故障信号进行消噪处理,充分突出了有用的故障特征信息;然后,利用差分熵提取该信号中的突变特征信息,对其进行不确定性和复杂性度量;最后,根据突变点的冲击时间间隔和内外圈故障周期性冲击的时间间隔一致的思想来完成对滚动轴承的故障诊断。通过对仿真信号和滚动轴承实测内外圈两种故障程度的振动信号的诊断分析,证明该方法能够很好地识别轴承内外圈早期故障的类型,且具有很高的准确率。     

轧机圆锥滚子轴承载荷的边界元法解析及实验研究

针对滚动轴承接触的特点,在轴承边界元法中采用赫兹接触理论对滚动体与轴承内、外圈的接触宽度进行修正。编制了三维有摩擦弹性接触的专用轴承边界元法计算程序,对轧机圆锥滚子轴承的载荷分布进行了数值模拟。采用轴承座直接测量法对轧机圆锥滚子轴承的径向和轴向载荷进行测试,并与数值模拟的结果进行了对比,实验测试结果与数值模拟的轴承载荷的分布规律基本一致,证明了边界元方法求解轴承载荷分布的正确性和有效性。     

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。     

基于多尺度Hermitian小波包络谱的轴承故障诊断

提出了一种基于多尺度Hermitian小波包络谱的轴承故障诊断方法。该方法综合利用了Hermitian小波和包络谱分析技术的优点,首先对轴承故障振动信号进行Hermitian连续小波变换,得到小波分解的实部和虚部,然后计算振动信号的多尺度包络谱。对齿轮箱轴承故障振动信号的分析表明,该方法在强噪声环境下能有效识别轴承内圈故障和外圈故障。     

基于本征模态函数包络谱的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障振动信号非平稳的特征,以及传统傅里叶变换不能反映信号细节的缺陷,引入了一种基于本征模态函数包络谱的方法。首先,采用经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）将滚动轴承故障振动信号分解成若干个本征模态函数（intrinsic mode function,IMF）之和;然后,求出包含主要信息成分的IMF分量的Hilbert包络谱;最后,对照滚动轴承故障特征频率,进而判定故障类型。通过对滚动轴承内圈、外圈故障振动信号的分析处理,表明该方法能有效地提取滚动轴承的故障特征。