滚动轴承故障激励下振动响应的分析

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1、国内图书分类号：TH113.1学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文滚动轴承故障激励下振动响应分析硕士研究生：傅愉导师：郑德志副教授申请学位：工学硕士学科、专业：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH113.1U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringVIBRATIONRESPONSEANALYSISOFROLLINGBEARI

2、NGWITHVARIOUSDEFECTSCandidate：FuYuSupervisor：AssociateProf.ZhengDezhiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalDesignandTheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInst

3、ituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要滚动轴承是主轴系统最重要的部件之一，为了更好地检测轴承运行状态，有必要对故障引起的轴承振动响应进行分析，得到的结果可以用来训练神经网络或支持智能诊断算法，为研制更精确的轴承故障诊断方法提供依据。轴承局部故障产生的振动信号在传播时易衰减并淹没在噪音中，为了提信噪比，各种轴承诊断技术应运而生，如智能轴承技术等。为此，本文在滚动轴承振动研究的基础上，在理论上对球轴承振动模型的建立、故障激励下轴承振动响应以及故障振动信号分析进行了研究，还具体分

4、析轴承外圈不同位置的振动响应情况。首先，从赫兹接触和润滑理论出发，计算接触副的接触刚度、油膜刚度和润滑产生的阻尼，通过编写MATLAB程序计算它们的大小，并分析结构参数、几何参数、工况条件对它们的影响，最后，把钢球与内外滚道的接触副等效为弹簧和阻尼器，构建两种轴承振动模型：内圈固定外圈自由振动的简单轴承振动模型和考虑轴承座和轴颈影响的完备轴承振动模型。利用ABAQUS有限元软件建立了角接触轴承的三维有限元分析模型。然后利用轴承模型进行模态分析，得到轴承各种工作载荷下各阶振型和固有频率。在此基础上进行了谐

5、响应分析，分析轴承外圈不同位置处的幅频特性；安装在轴承外圈的传感器测得的振动信号与在轴承座上测得的是不同的，因此在考虑轴承座变形的基础上，分析了轴承偏心和偏斜对振动的影响。还在理论上和利用有限元方法分别分析了高频振动波在轴承中的传播和衰减情况。最后，分析在内外圈单个局部故障一次冲击下轴承外圈不同点的高频振动响应情况，主要分析响应峰值的大小，得到在轴承径向力正下方靠近钢球与外沟道接触点处的径向振动峰值最大；分析多个故障点的一次冲击响应情况和特点。还分析连续故障冲击的振动响应，并且仿真出单个、多个故障的连续

6、振动响应，并分析了频域图特性。利用MATLAB编写了处理振动信号的相关程序。在轴承外圈应用3个微型加速度传感器进行故障信号的测试实验，发现它们都能检测到故障，并把实验结果与理论分析进行比较。关键词：球轴承；有限元分析；振动响应；故障激励I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsoneofthemostimportantmechanicalpartsinspindlesystem,therollingbearingisdesiredtobetterwayofbearingstatedetecti

7、on.Inordertodetectbearingrunningcondition,itisnecessarytostudythevibrationresponsewithfaults.Butthevibrationsignalswithfaultsareeasilydrownedinthebackgroundnoises,toimproveS/NRatio,kindsofdiagnosistechnologiesaredeveloped,includingintellectualbearingtech

8、nology.Therefore,basedonpreviousstudyofrollingbearingvibration,thevibrationmodelanditsvibrationanalysisofdifferentpointsinbearingouterringwithdefectsarestudiedinthispaper.Firstly,basedontheHertztheoryandconsideringthelubri