復(fù)合故障的旋轉(zhuǎn)機(jī)械滾動軸承振動機(jī)理研究.pdf

1、滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛的、最容易產(chǎn)生故障的部件，其運(yùn)行狀態(tài)正常與否直接影響到整個機(jī)組的性能。滾動軸承發(fā)生故障時往往是多種故障相互關(guān)聯(lián)、相互交錯、相互耦合構(gòu)成復(fù)合故障。復(fù)合故障的滾動軸承振動信號特征不是單個故障信號特征的簡單疊加，具有單故障信號特征混合、耦合等特性。目前對于滾動軸承復(fù)合故障診斷研究主要集中在復(fù)合故障振動信號的特征提取與模式識別，缺乏滾動軸承復(fù)合故障振動機(jī)理研究，導(dǎo)致滾動軸承復(fù)合故障診斷準(zhǔn)確率低。因此開展?jié)L動軸承復(fù)

2、合故障振動機(jī)理研究勢在必行。論文以Rexnord ER10k滾動軸承為研究對象，以復(fù)合故障的復(fù)合振動特性為研究目的，基于動力學(xué)理論建模分析和多體動力學(xué)仿真分析，開展了旋轉(zhuǎn)機(jī)械滾動軸承復(fù)合故障振動機(jī)理研究，提出了滾動軸承滾動體與滾道接觸等效阻尼與等效剛度的計(jì)算方法，建立了單故障的滾動軸承振動理論模型，在此基礎(chǔ)上建立了復(fù)合故障的滾動軸承振動理論模型，對復(fù)合故障振動機(jī)理進(jìn)行了研究，并通過多體動力學(xué)仿真和實(shí)驗(yàn)對振動理論模型及其分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證

3、。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　基于EHL（EHL，elastohydrodynamic lubrication，彈性流體動力潤滑）的滾動體與滾道接觸等效剛度與等效阻尼理論計(jì)算方法研究。以Rexnord ER10k滾動軸承為研究對象，基于接觸彈性變形和油膜潤滑理論，將滾動體、油膜、滾道三者之間的接觸細(xì)化，構(gòu)建了滾動體與滾道接觸等效剛度與等效阻尼理論計(jì)算方法，通過計(jì)算獲得滾動體與滾道接觸剛度與接觸阻尼值，最后通過多體動力學(xué)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)

4、證了滾動體與滾道接觸等效剛度與等效阻尼計(jì)算方法的正確性。
　　正常滾動軸承的振動理論建模與驗(yàn)證?？紤]滾動軸承游隙以及承載區(qū)的變化，并引入計(jì)算獲得的滾動體與滾道接觸等效剛度與等效阻尼值，建立了滾動軸承彈簧阻尼振動理論模型，采用四階龍格庫塔計(jì)算方法對模型求解獲得滾動軸承內(nèi)圈的振動數(shù)據(jù)。采用內(nèi)圈運(yùn)動軌跡的空間相圖以及龐加萊映射分別對含軸承支座與不含軸承支座的滾動軸承內(nèi)圈運(yùn)動特征進(jìn)行了分析。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了正常滾動軸承振動理論模型的正確

5、性。
　　單故障的滾動軸承振動理論建模與驗(yàn)證。在正常滾動軸承振動理論模型的基礎(chǔ)上引入單個故障源，將損傷點(diǎn)分別加載到外圈、內(nèi)圈、滾動體上建立單故障的振動理論模型，采用四階龍格庫塔計(jì)算方法對模型求解獲得單故障滾動軸承內(nèi)圈的振動數(shù)據(jù)，通過多體動力學(xué)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了滾動軸承單故障振動理論模型的正確性。
　　復(fù)合故障的滾動軸承振動理論建模與驗(yàn)證。在單故障振動理論模型的基礎(chǔ)上分別在不同部件上引入兩種故障復(fù)合、三種故障復(fù)合，建立了復(fù)合故障

6、振動理論模型，采用四階龍格庫塔計(jì)算方法對模型求解獲得復(fù)合故障滾動軸承內(nèi)圈的振動數(shù)據(jù)，通過多體動力學(xué)仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了復(fù)合故障振動理論模型的正確性。最后對復(fù)合故障的滾動軸承振動特性進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)將多種單故障同時加載到滾動軸承不同部件上形成的復(fù)合故障，滾動軸承內(nèi)圈振動頻譜特征信號并不是簡單的單故障頻譜特征信號的線性疊加，故障與故障之間復(fù)合存在振動頻譜特征信號的非線性疊加，復(fù)合故障頻譜信號包絡(luò)幅值的大小與各個單故障的相位角差以及故障種類相