一種滾動軸承表面損傷故障動力學建模方法技術
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種滾動軸承故障動力學建模方法，特別涉及一種滾動軸承表面損傷故障動力學建模方法。
技術介紹
滾動軸承故障診斷應用效果不佳的主要原因之一是缺乏滾動軸承故障機理研究。建立有效的、符合實際情況的滾動軸承故障動力學模型是滾動軸承故障機理研究的關鍵，也是滾動軸承故障診斷的技術基礎。針對滾動軸承故障動力學建模問題，眾多學者已開展了卓有成效的研究。張根源等基于單邊接觸和彈流潤滑理論模型對點缺陷滾動軸承的響應特征進行了分析，采用多體動力學方法建立了點缺陷滾動軸承動力學模型。徐東等通過對滾動軸承運轉過程中承壓滾子數變化規律的分析，建立了分段函數和缺陷沖擊函數模型。趙聯春等以深溝球軸承為對象，建立了軸承振動的彈性接觸模型，并以專門設計的試驗方法驗證了理論結果。陳於學等建立了早期缺陷非線性振動滾動軸承模型。東亞斌等建立了故障滾動軸承的等效模型。Zeki Kiral等用力學模型結構模擬被軸承支座固定的故障軸承，并考慮不同位置缺陷對振動的影響。Matej Tadin等考慮了在全局兩自由度中分析不同損傷位置的軸承振動特性。李昌等考慮潤滑油膜的接觸載荷與形變，運用ADAMS軟件對滾動軸承進行了動態虛擬仿真。但是在滾動軸承故障動力學建模未能有效地將故障沖擊融入到滾動軸承非線性動力學方程中，同時滾動軸承故障模型計算結果與仿真和實驗結果有較大出入，不能很好的應用于滾動軸承故障診斷。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種高效高精度、計算結果準確的滾動軸承表面損傷故障動力學建模方法，它可以很好的為滾動軸承故障診斷提供技術支持。本專利技術解決上述技術問題的技術方案是：...
【技術保護點】
一種滾動軸承表面損傷故障動力學建模方法，包括如下步驟：1)在已獲得滾動軸承接觸等效剛度與等效阻尼的基礎上，考慮滾動軸承游隙以及承載區變化，建立滾動軸承彈簧阻尼振動模型；2)將表面損傷故障點的沖擊函數分別加載到外圈、內圈和滾動體上，分別建立滾動軸承外圈故障模型、滾動軸承內圈故障模型和滾軸軸承滾動體故障模型。
【技術特征摘要】
1.一種滾動軸承表面損傷故障動力學建模方法，包括如下步驟：1)在已獲得滾動軸承接觸等效剛度與等效阻尼的基礎上，考慮滾動軸承游隙以及承載區變化，建立滾動軸承彈簧阻尼振動模型；2)將表面損傷故障點的沖擊函數分別加載到外圈、內圈和滾動體上，分別建立滾動軸承外圈故障模型、滾動軸承內圈故障模型和滾軸軸承滾動體故障模型。2.根據權利要求1所述的滾動軸承表面損傷故障動力學建模方法，步驟2)中，滾動軸承內圈故障模型建立的具體步驟如下：第i個滾動體位置處的形變為δi，計算公式如公式(1)所示：δi＝xcosθi+ysinθi-γ (1)式中：γ為滾動軸承的初始徑向間隙，θi是第i個滾動體與全局坐標x方向的夾角，x為內圈徑向x方向位移，y為內圈徑向y方向位移；沿x與y方向作用于內圈的外力，按公式(2)，公式(3)計算； F x = K n Σ i = 1 z λ i δ i 1.5 cosθ i - - - ( 2 ) ]]> F y = K n Σ i = 1 z λ i δ i 1.5 sinθ i - - - ( 3 ) ]]>Kn為單個滾動體與內外圈的接觸等效名義剛度，λi為第i個滾動體在負載區域的控制參數，Z為滾動體數量；內圈的運動方程如公式(4)所示： m y ·· + c y · + F y = w y + I d ( t ) s i n ψ m x ·· + c x · + F x = w x + I d ( t ) c o s ψ - - - ( 4 ) ]]>m為內圈與轉軸的質量和，c為滾動體與內外圈相互作用的整體等效阻尼，wx、wy為負載作用在旋轉體上的徑向力，Id(t)為參數化的脈沖函數；在給定激勵的情況下，方程(4)是兩個耦合的非線性二階微分方程,將其無量綱化，滾動軸承的簡化方程如公式(5)所示： x ‾ ·· = 1 K n γ 1.5 ( W + I d ( t ) c o s Ω τ ) - c mw n x ‾ · - f x ( x ‾ , y ‾ , Ω , τ ) y ‾ ·· = 1 K n γ 1.5 I d ( t ) s i n Ω τ - c mw n y ‾ · - f y ( x ‾ , y ‾ , Ω , τ ) - - - ( 5 ) ]]>由于內圈表面損傷點的位置是隨內圈轉動而改變的，當損傷點的位置處于軸承的非承載區時，滾動體通過損傷點的振動影響可以忽略；損傷點處于承載區不同位置時，滾動體通過損傷點所產生沖擊力的大小不同；滾動體通過損傷點的角度為2arcsin(l/RI)，RI為內圈滾道直徑，l為損傷表面直徑；滾動體與損傷點表面相接觸角度為2arcsin(l/RI)，建立滾動體過損傷點的分段脈沖函數，如公式(6)所示： λ ( υ ) = 1 | υ | < arcsin ( l / R I ) 0 | υ | ≥ arcsin ( l / R I ) - - - ( 6 ) ]]>當損傷點處于承載區并與滾動體相接觸時將產生沖擊，若處于非承載區時則不產生沖擊，建立承載區的分段脈沖函數，如公式(7)所示： s ( v ) = 1 | s | < L 0 | s | ≥ L ...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣勉，伍濟鋼，張文安，彭鑫勝，張雙健，王剛，
申請(專利權)人：湖南科技大學，
類型：發明
國別省市：湖南;43
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