故障滚动轴承在变速、变载工况下的振动特性及仿真研究

摘要

旋转机械是最常见的机械设备，滚动轴承又是旋转机械中最常见的通用零部件之一，它的运行状态是否正常往往直接影响到整台机器的性能(包括精度、可靠性、寿命等)。长期以来，前人在轴承的故障诊断领域已经进行了大量的研究并取得了很多的成果。 然而前人的研究中往往假设轴承工作在平稳工况下(即恒速恒载)，但在轴承实际的工作环境中，变速、变载荷是非常常见的现象。和平稳工况下相比，轴承在非平稳工况下所受的应力更加复杂，也具有更强的破坏性，所以更容易产生故障。因此，研究故障滚动轴承在变速、变载工况下的动态特性，能够对轴承故障诊断和状态检测及故障诊断提供理论基础，具有重要的现实意义。 本文首先对滚动轴承故障诊断领域的国内外研究现状进行了综述，总结了前人在轴承故障诊断方面的主要研究成果，重点讨论和分析了关于轴承工作状态对其动态特性影响方面的研究现状和发展方向。随后在第二章中对轴承故障诊断基础知识进行了简单的论述。 第三章中首先提出了轴承整体振动简化模型及对应的振动微分方程，讨论了变工况下轴承元件受力及整体刚度因素。之后通过对加速过程和加载过程对轴承故障振动信号影响的分析，建立了故障滚动轴承在变速、变载工况下的径向整体振动模型，并根据不同元件上存在局部损伤的情况(外圈、内圈、滚动体损伤)进行了分别讨论。 第四章中，利用Matlab环境下的Simulink仿真工具，根据第三章中建立的变工况下故障轴承径向振动模型微分方程，按照损伤点发生的不同位置，分别建立了对应的仿真模型，并对仿真模型中相关的模块的意义进行了介绍，分析了仿真过程的原理，为变工况下故障轴承局部损伤径向振动模型的求解提供了简单快速的方法。 第五章中，通过试验将第三章中变工况下故障轴承径向振动模型与第四章中相应仿真振动模型的输出结果进行了对比，并以试验振动信号的分析结果为依据对仿真振动模型中的参数不断进行校正，最终使得所建立的模型比较理想的反映故障滚动轴承在变速、变载荷工况下的振动动态特性，表明了所建立的变工况下故障轴承径向振动模型的正确性。 本文的研究进一步发展了滚动轴承动态振动特性的理论，理论条件更加贴近工程实际，试验结果与理论结果基本吻合，为轴承故障诊断奠定了理论基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章滚动轴承故障振动诊断基础

第三章变速、变载工况下故障滚动轴承动力学模型

第四章变速变载工况下故障滚动轴承振动模型的仿真研究

第五章变工况下故障轴承振动模型的实验验证

第六章全文总结

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文

华东交通大学硕士学位论文任务书