基于动力学的滚动轴承跑外圈故障振动特性分析

1

作者 贾向阳 滕伟 +3 位作者 孔令行 彭迪康 马志勇 柳亦兵 《机械强度》 北大核心 2025年第10期63-70,共8页

滚动轴承跑外圈故障容易诱发传动系统失效。考虑滚动轴承非线性接触力、碰摩力、外圈与轴承座之间的阻尼力等因素,建立了滚动轴承跑外圈故障下的六自由度非线性动力学模型,讨论了跑外圈故障时碰摩力和不平衡力的主导关系,分析了滚动轴... 滚动轴承跑外圈故障容易诱发传动系统失效。考虑滚动轴承非线性接触力、碰摩力、外圈与轴承座之间的阻尼力等因素,建立了滚动轴承跑外圈故障下的六自由度非线性动力学模型,讨论了跑外圈故障时碰摩力和不平衡力的主导关系,分析了滚动轴承跑外圈故障时的振动特性。仿真结果表明,当发生轴承跑外圈故障时,其特征频率呈现为转轴的转动频率及其倍频成分,实际测试的风电轴承跑外圈故障数据验证了模型的准确性。研究结果表明,滚动轴承跑外圈故障是由于外圈和轴承座之间出现松动,在不平衡作用力驱使下外圈与轴承座之间产生以转频倒数为单位的周期性冲击与摩擦造成的,研究结果可为滚动轴承跑外圈的故障机制分析与故障诊断提供依据。 展开更多

关键词 滚动轴承 外圈跑圈 动力学模型 故障特征

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外圈故障轴承振动响应定量分析

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作者 伍强 赵凯 +3 位作者 杨丰宇 刘鹏飞 杨凯 张涛涛 《机械制造与自动化》 2025年第2期87-93,共7页

为实现滚动轴承的定量故障诊断,评估缺陷、游隙对轴承振动响应的影响,以6307轴承为分析对象,建立4自由度动力学及缺陷模型,以Matlab-Simulink计算微分方程,分析缺陷尺寸、轴承游隙与轴承振动信号的关系。分析结果表明:对于外圈缺陷轴承... 为实现滚动轴承的定量故障诊断,评估缺陷、游隙对轴承振动响应的影响,以6307轴承为分析对象,建立4自由度动力学及缺陷模型,以Matlab-Simulink计算微分方程,分析缺陷尺寸、轴承游隙与轴承振动信号的关系。分析结果表明:对于外圈缺陷轴承,可确定轴旋转频率、特征缺陷频率及其谐波频率下的幅值大小;随着缺陷深度的增大,加速度信号幅值先总体增大,后恒定;随着缺陷宽度的增大,会产生双台阶激励,且离开缺陷的激励比进入缺陷的激励小;游隙的增大会加大轴承的振动响应,且缺陷区域与游隙对振动响应存在耦合关系。这些结果有助于理解滚动轴承在不同故障下的振动响应机制,并对滚动轴承故障进行定量分析。 展开更多

关键词 航空发动机 外圈故障 滚动轴承 振动响应 定量分析

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基于声学传感器的滚动轴承故障检测方法

3

作者 谭广义 《机械管理开发》 2025年第8期114-116,共3页

不同滚动轴承故障检测方法适用于不同场景,传统方法在适应性上有局限,常计算故障样本概率密度值,影响检测结果稳定性,某些情况无法准确检测故障。为此,提出基于声学传感器的检测方法。该方法通过声学传感器采集滚动轴承运转声波信号并降... 不同滚动轴承故障检测方法适用于不同场景,传统方法在适应性上有局限,常计算故障样本概率密度值,影响检测结果稳定性,某些情况无法准确检测故障。为此,提出基于声学传感器的检测方法。该方法通过声学传感器采集滚动轴承运转声波信号并降噪,对降噪后的信号做时间窗口变换,捕捉局部动态变化、提取故障特征。采用KDE分类器,构建最优高斯核函数拟合正常样本概率密度分布,计算故障敏感特征向量概率密度值,低于预设阈值的视为疑似故障信号,实现早期预警与精准检测。实验显示,该方法与实际故障契合度高、准确率高、参数设置简便、稳定性强,能准确识别故障类型。 展开更多

关键词 声学传感器 滚动轴承 故障检测 滚动体故障 内圈故障 外圈故障

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小波分析在滚动轴承故障信号处理中的应用 被引量：21

4

作者 李鑫 《国外电子测量技术》 2013年第6期65-67,71,共4页

在旋转机械中,当轴承发生故障时,振动信号比较复杂,相对其它振动信号太弱,基于傅立叶变换的谱分析技术对滚动轴承的故障特征的提取不太理想。提出采用小波变换和傅立叶变换相结合的方法来处理滚动轴承的故障振动信号,通过对某航空发动... 在旋转机械中,当轴承发生故障时,振动信号比较复杂,相对其它振动信号太弱,基于傅立叶变换的谱分析技术对滚动轴承的故障特征的提取不太理想。提出采用小波变换和傅立叶变换相结合的方法来处理滚动轴承的故障振动信号,通过对某航空发动机滚动轴承的外环故障信号处理,结果验证了该方法对提取滚动轴承故障特征的有效性。 展开更多

关键词 滚动轴承外环故障 小波分析 傅立叶变换

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离心泵轴承的失效分析 被引量：1

5

作者 朱成九 朱爱华 《轴承》 北大核心 2009年第7期26-28,共3页

对某离心泵轴承的失效进行了分析,结果表明:在内、外温差较大的环境下长年使用,带冷却装置的中空轴承座会产生较大的变形,使轴承工作时外圈受到较大的异常载荷,导致沟道局部的实际载荷远远大于所能承受的设计载荷,引起轴承过早失效。

关键词 离心泵轴承 外圈 轴承座 载荷 失效分析

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考虑冲击力的球轴承复合缺陷动力学建模 被引量：9

6

作者 李志农 周泽文 +2 位作者 胡茑庆 程哲 胡蛟 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第2期173-179,共7页

滚动轴承在旋转机械中应用十分广泛,其运行状态直接影响设备的工作性能,有必要对轴承故障机理进行深入研究.基于Hertz接触理论,建立了四自由度的内外圈复合缺陷球轴承模型,该模型考虑了缺陷引起的时变位移激励和冲击力激励,并分析计算... 滚动轴承在旋转机械中应用十分广泛,其运行状态直接影响设备的工作性能,有必要对轴承故障机理进行深入研究.基于Hertz接触理论,建立了四自由度的内外圈复合缺陷球轴承模型,该模型考虑了缺陷引起的时变位移激励和冲击力激励,并分析计算了冲击力的大小及作用角度.分别对内圈、外圈单一缺陷及内外圈复合缺陷情况下球轴承的振动响应进行了数值仿真,仿真结果与实验数据吻合较好,内圈故障特征频率(BPFI)和外圈故障特征频率(BPFO)及其倍频在频谱图中清晰可辨,分析了负载大小和缺陷宽度对轴承振动特性的影响.研究结果可为滚动轴承的故障诊断提供理论参考. 展开更多

关键词 球轴承 内外圈 复合缺陷 冲击力 动力学模型 故障诊断 包络谱分析 机械振动

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基于冲击特征的轴承保持架变形故障识别方法研究 被引量：4

7

作者 李辉 刘义伦 唐德尧 《机车电传动》 北大核心 2015年第6期95-97,101,共4页

为及时发现和准确诊断轨道交通机车车辆走行部轴承保持架故障,对轴承保持架变形故障的信息产生机理进行了分析,对走行部车载监测装置采集的数据进行了基于冲击信息的特征提取与故障模式识别方法研究,提出了通过联合轴承保持架故障特征... 为及时发现和准确诊断轨道交通机车车辆走行部轴承保持架故障,对轴承保持架变形故障的信息产生机理进行了分析,对走行部车载监测装置采集的数据进行了基于冲击信息的特征提取与故障模式识别方法研究,提出了通过联合轴承保持架故障特征谱与外孤谱的保持架变形识别方法。实践证明,该方法对轨道交通机车车辆走行部轴承保持架的故障诊断具有实际的工程应用价值。 展开更多

关键词 保持架变形 共振解调 故障冲击 外孤谱 机车车辆 轴承

原文传递

基于水平垂直同步峰值比的球轴承外圈剥落故障位置定位研究

8

作者 张珂 张如 +1 位作者 白晓天 石怀涛 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期763-770,共8页

球轴承的外圈剥落故障角度位置对旋转机械的振动大小与使用寿命有重要影响,在承载区间内判断外圈剥落故障角度十分必要。基于加速度振动信号的峰值变化规律,提出了一种球轴承外圈剥落故障定位方法。该方法建立具有时变撞击力的拉格朗日... 球轴承的外圈剥落故障角度位置对旋转机械的振动大小与使用寿命有重要影响,在承载区间内判断外圈剥落故障角度十分必要。基于加速度振动信号的峰值变化规律,提出了一种球轴承外圈剥落故障定位方法。该方法建立具有时变撞击力的拉格朗日动力学方程,通过分析球轴承承载区接触力的变化趋势,类比推理得出振动加速度信号绝对值峰值比规律,分析了加速度振动信号冲击点的附近位置,提出了一个新的判断指标,得到了故障具体发生的位置。仿真与实验结果表明,球轴承外圈剥落故障不同位置的振动信号的水平垂直同步峰值比存在相对应的函数关系。通过仿真和实验验证了该定位规律的准确性。为判断球轴承外圈剥落故障位置的诊断方法提供了理论依据。 展开更多

关键词 球轴承 外圈故障 定位规律 峰值比

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考虑渐进变形和润滑剂的滚动轴承外圈单点故障动力学模型 被引量：5

9

作者 李云龙 李志农 +1 位作者 陶俊勇 许贝 《轴承》 北大核心 2021年第9期14-19,28,共7页

针对传统滚动轴承模型将外圈局部损伤视为矩形缺口,滚动体与损伤接触瞬间产生变形且变形量恒等于故障高度的问题,将故障视为圆弧形缺口,接触变形量随滚动体进入故障内的程度而变化,并在考虑润滑剂影响的基础上建立了外圈单点故障的滚动... 针对传统滚动轴承模型将外圈局部损伤视为矩形缺口,滚动体与损伤接触瞬间产生变形且变形量恒等于故障高度的问题,将故障视为圆弧形缺口,接触变形量随滚动体进入故障内的程度而变化,并在考虑润滑剂影响的基础上建立了外圈单点故障的滚动轴承动力学渐进模型。以SKF6205轴承为例进行仿真分析,结果表明,外圈单点故障滚动轴承振动信号中的低频段为故障的特征频率及其倍频,渐进模型的幅值更大,能够更好地反映故障信息。另外,所提出模型的分析结果与西储大学轴承试验数据之间的误差不大于0.82%,证明了模型的正确性。 展开更多

关键词 滚动轴承 动力学模型 外圈 故障 润滑剂 接触 弹性变形

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外圈滚道损伤位置对高速列车轴箱轴承动力学行为的影响分析 被引量：12

10

作者 丁东升 刘永强 杨绍普 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1552-1561,共10页

为了探究轴承产生故障时其内部元件间的运动规律,以高速列车轴箱轴承为研究对象,采用多体动力学分析软件ADAMS建立了外圈滚道剥离故障的轴承动力学模型。模型综合考虑了材料属性、约束、载荷和接触关系等因素,通过铁路轴承综合实验台对... 为了探究轴承产生故障时其内部元件间的运动规律,以高速列车轴箱轴承为研究对象,采用多体动力学分析软件ADAMS建立了外圈滚道剥离故障的轴承动力学模型。模型综合考虑了材料属性、约束、载荷和接触关系等因素,通过铁路轴承综合实验台对试验轴承进行动力学实验并对比部件转速,验证了模型的有效性。通过对外圈滚道不同损伤位置处的轴承进行动力学仿真分析发现:轴承有故障时,滚子与滚道间相邻两接触点的时间间隔变大;轴承故障的存在会加大滚子与滚道间的接触力,进而加剧轴承滚道的损坏;损伤位置位于6点钟时,对滚子打滑起到了抑制作用,滚子打滑率的增大会加剧滚道表面的不均匀擦伤;轴承转速越大,保持架运行越平稳,损伤位置位于12点钟时,对保持架的平稳运行影响不大。研究结果对推动轴承设计和故障诊断技术发展具有一定的理论和实际意义。 展开更多

关键词 故障诊断 轴箱轴承 高速列车 外圈滚道损伤 动力学行为

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退火窑主传动系统机-电耦合建模及故障特性

11

作者 周康渠 雷蕾 +2 位作者 吴雪明 谢文南 阚志群 《机械传动》 北大核心 2020年第9期40-50,共11页

针对退火窑主传动系统故障特性,综合考虑齿轮时变啮合刚度和轴承时变刚度等非线性因素,建立了包含驱动电机、齿轮传动系统及系统负载在内的退火窑主传动系统机-电耦合动力学模型。分析了轴承外圈故障、齿轮断齿故障对退火窑主传动系统... 针对退火窑主传动系统故障特性,综合考虑齿轮时变啮合刚度和轴承时变刚度等非线性因素,建立了包含驱动电机、齿轮传动系统及系统负载在内的退火窑主传动系统机-电耦合动力学模型。分析了轴承外圈故障、齿轮断齿故障对退火窑主传动系统动态特性及其电特性的影响。结果表明,当发生断齿故障时,其故障特征是以断齿所在轴及齿轮的故障特征频率为调制信号,对各构件主导频率附近的边频产生了调幅调频的现象,同时也对电信号产生调制现象;当发生轴承外圈故障时,其故障特征是以外圈故障特征频率为调制信号,对各构件主导频率周围的边频产生调幅调频现象,同时也对电信号产生调制现象。研究结果对退火窑主传动系统健康状态监测与预警提供了理论基础。 展开更多

关键词 退火窑主传动系统 机-电耦合 断齿故障 轴承外圈故障

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含外圈故障的高速列车轴承转子系统非线性动力学行为分析 被引量：29

12

作者 刘永强 王宝森 杨绍普 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期17-25,共9页

针对高速动车组列车的轴箱轴承,建立一种含外圈故障的滚动轴承非线性动力学模型,并分析轴承在正常状态和故障状态下模型的非线性动力学行为。该轴承为高速列车圆锥滚子轴承,模型考虑了轴承间隙、滚子和滚道之间的非线性赫兹接触力、由... 针对高速动车组列车的轴箱轴承,建立一种含外圈故障的滚动轴承非线性动力学模型,并分析轴承在正常状态和故障状态下模型的非线性动力学行为。该轴承为高速列车圆锥滚子轴承,模型考虑了轴承间隙、滚子和滚道之间的非线性赫兹接触力、由于转子质量偏心引起的不平衡力等因素。对模型进行数值求解,通过对比仿真和实际求得的变刚度频率外圈故障特征频率验证了模型的正确性。得到系统复杂的非线性动力学响应,分析转子速度、故障尺寸等因素对系统稳定性的影响,随着转子速度和故障尺寸的增大,系统会逐渐偏离稳定的运动状态,更早地进入混沌。通过频谱图、相平面图、分岔图以及Poincare映射图进行系统分岔和混沌特性分析,发现了通往混沌的拟周期运动、阵发性和倍周期分岔途径。分析结果对研究列车轴箱轴承故障的产生机理和演化规律具有一定的价值。 展开更多

关键词 高速动车组 轴箱轴承 非线性动力学 外圈故障

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