一种滚动轴承波纹度波数的检测方法技术

本发明专利技术属于滚动轴承误差检测领域，提出一种滚动轴承波纹度波数的检测方法。本发明专利技术基于目前表面波纹度对轴承振动特性影响的研究成果，获得滚动轴承的波纹度波数与轴承振动频率的关系。在获得的滚动轴承频域振动加速度中寻找频率，分别对应多倍滚动体通过内圈频率与多倍内圈旋转频率之差或和、多倍滚动体通过外圈频率、多倍滚动体自转频率；对应倍数下，分别获得轴承内圈波纹度波数、外圈波纹度波数以及滚动体表面波纹度波数。本发明专利技术解决了现有轴承波纹度检测方法成本高、操作复杂、效率低等问题，能够实现对滚动轴承波纹度波数的快速检测。能够实现对滚动轴承波纹度波数的快速检测。能够实现对滚动轴承波纹度波数的快速检测。

【技术实现步骤摘要】
一种滚动轴承波纹度波数的检测方法


[0001]本专利技术涉及滚动轴承误差检测领域，尤其涉及一种滚动轴承波纹度波数的检测方法。

技术介绍

[0002]滚动轴承是一种具有高度互换性的标准部件，是各种机械中传递运动和承受载荷的重要支撑零件。滚动轴承的内圈、外圈以及滚动体的表面圆度、波纹度形状误差是影响轴承振动和噪声的主要因素之一。因此，很多轴承厂将轴承表面波纹度的检测作为控制轴承振动和噪声的重要手段，通过对检测滚动轴承表面波纹度来保证轴承质量、提高轴承的性能与寿命。
[0003]目前，对于滚动轴承波纹度的检测方法多数采用圆度(波纹度)测量仪，具体的测量方法为将轴承内圈或外圈安装在回转的工作台上，测量头安装在固定的立柱上，测量时，测量头与轴承内圈或外圈表面接触，仪器的回转部分旋转一周，回转时被测表面波纹使测量头发生偏移，测量头形成轨迹即为轴承内圈或外圈表面形状轮廓，再将实测的轴承表面数据进行频谱分析得到任意波段上的波纹度值。以上滚动轴承波纹度检测方法的缺点在于测量设备成本高、操作复杂、检测效率较低，只适用于单个滚动轴承波纹度的检测需求而无法满足对滚动轴承表面波纹度批量检测的需求。
[0004]近年来，国内外很多学者对表面波纹度与轴承振动特性的关系进行了大量的理论研究工作。通过建立轴承动力学模型和波纹度模型来进一步探究波纹度激励下的轴承振动机理。
[0005]1963年，Talilian和Gustafsson首先对由轴承几何缺陷波纹度等因素引起的振动进行了系统的分析和试验研究，他们研究了纯轴向载荷作用下的轴承外圈振动情况，将外圈视为除了接触变形外的刚体，建立了5自由度的轴承线性化动力学模型。并从理论上分析了外圈上波纹度对轴承振动的影响，结果表明了滚动体通道频率及其频率分量与波纹度波数相关。Akturk研究了一对采用考虑了波纹度的角接触球轴承径向和轴向的振动情况。分别研究了轴承内圈、外圈以及滚动体表面上的波纹度对轴承振动的影响，并给出了波纹度波数与轴承振动频率之间的对应关系。Harsha等人建立了一个考虑表面波纹度的非线性转子
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轴承系统动力学模型。在该模型中表面波纹度采用了正弦波函数进行模拟，根据赫兹弹性接触变形理论计算滚动体与圈套之间的接触刚度进而计算出二者的接触力。利用拉格朗日方程得到运动学微分方程，并采用隐式数值积分技术 Newmark
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b和Newton
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Raphson方法迭代求解非线性微分方程组，最终通过分析数值结果得到了表面波纹度对转子
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轴承系统动态响应关系。邵建敏将轴承系统简化成径向平面内的力学模型，重点分析了轴承各部件波纹度内部激励对轴承振动的影响，采用了傅里叶级数表示的单阶波纹度及多阶波纹度模型。经过计算模拟发现只有特定阶次的波纹度才能引起轴承系统特定频率的振动。
[0006]根据现有的表面波纹度对轴承振动特性影响的研究成果表明，滚动轴承内圈、外圈以及钢球表面的波纹度波数与轴承振动响应频谱图中峰值频率存在着一定的对应关系。
基于该关系提出了一种滚动轴承波纹度波数的检测方法，以便实现对于滚动轴承表面波纹度波数的快速检测。

技术实现思路

[0007]为了克服现有滚动轴承波纹度检测方法的缺点，本专利技术的目的在于提供一种滚动轴承波纹度波数的检测方法，以实现对滚动轴承表面波纹度波数的检测。
[0008]本专利技术为了解决现有检测方法存在的缺点而提供一种滚动轴承波纹度波数的检测方法，该检测方法包括以下步骤：
[0009]S1、测量滚动轴承的振动加速度，获取滚动轴承在一定转速下时域振动加速度响应数据；
[0010]S2、将滚动轴承时域振动加速度响应数据进行快速傅里叶变换，得到滚动轴承频域振动加速度频谱图；
[0011]S3、计算滚动轴承特征频率，包括保持架旋转频率、保持架通过内圈频率、滚动体通过内圈频率、滚动体通过外圈频率、内圈旋转频率以及滚动体自转频率；
[0012]S4、在滚动轴承频域振动加速度中寻找频率f1，其为滚动轴承内圈表面波纹度引起的振动；频率f1满足的关系为：
[0013]f1＝m1f
bpi
±
n1f
s
[0014]其中，f
bpi
为滚动体通过内圈频率；m1为正整数；n1为正整数；f
s
为内圈旋转频率；
[0015]获得频率f1对应下的轴承内圈波纹度波数：
[0016]N1＝m1Z
±
n1[0017]其中，N1为轴承内圈波纹度波数；Z为轴承滚动体数量；
[0018]S5、在滚动轴承频域振动加速度中寻找频率f2，其为滚动轴承外圈表面波纹度引起的振动；频率f2满足的关系为：
[0019]f2＝m2f
bpo
[0020]其中，f
bpo
为滚动体通过外圈频率；m2为正整数；
[0021]获得频率f2对应下的轴承外圈波纹度波数；
[0022]N2＝m2Z
±
n2[0023]其中，N2为轴承外圈波纹度波数；Z为轴承滚动体数量；n2为小于Z的正整数；
[0024]S6、在滚动轴承频域振动加速度中寻找频率f3，其为由滚动体表面波纹度引起的振动；频率f3满足的关系为：
[0025]f3＝N3f
bs
[0026]其中，f
bs
为滚动体自转频率；N3为滚动表面波纹度波数；
[0027]获得频率f3对应下的滚动体表面波纹度波数为N3。
[0028]本专利技术建立了二自由度的滚动轴承动力学模型和轴承内圈、外圈以及滚动体表面的波纹度模型，通过仿真实验研究波纹度与轴承振动特性的影响关系，发现滚动轴承内圈、外圈以及滚动体表面的波纹度波数与轴承振动频率存在着一定的对应关系。根据上述对应关系确定轴承各零件表面存在波纹度的波数，从而达到对滚动轴承表面波纹度波数快速检测的目的。
[0029]进一步地，所述滚动轴承动力学模型是基于赫兹接触理论以及弹性流体动力润滑
理论所建立的，利用该动力学模型可以得到不同主轴转速、径向载荷等工况条件下的轴承振动响应。并且该动力学模型还能够得到在内圈、外圈以及滚动体不同的波纹度激励下的轴承振动响应。
[0030]进一步地，所述滚动轴承各零件的波纹度模型是采用正弦函数进行表示的，波纹度模型可以采用最大幅值、波数以及初始幅值等参数进行确定。
[0031]进一步地，所述轴承内圈、外圈以及滚动体表面波纹度波数与轴承振动频率的对应关系如下：
[0032](1)滚动轴承内圈滚道表面波纹度波数N1＝m1Z
±
n1可引起滚动轴承径向振动频率f1＝m1f
bpi
±
n2f
s
；
[0033](2)滚动轴承外圈滚道表面波纹度波数N2＝m2Z
±
n2可引起轴承径向振动频率f2＝m2f
bpo
；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滚动轴承波纹度波数的检测方法，其特征在于，该滚动轴承波纹度波数的检测方法包括如下步骤：S1、测量滚动轴承的振动加速度，获取滚动轴承在一定转速下时域振动加速度响应数据；S2、将滚动轴承时域振动加速度响应数据进行快速傅里叶变换，得到滚动轴承频域振动加速度频谱图；S3、计算滚动轴承特征频率，包括保持架旋转频率、保持架通过内圈频率、滚动体通过内圈频率、滚动体通过外圈频率、内圈旋转频率以及滚动体自转频率；S4、在滚动轴承频域振动加速度中寻找频率f1，其为滚动轴承内圈表面波纹度引起的振动；频率f1满足的关系为：f1＝m1f
bpi
±
n1f
s
其中，f
bpi
为滚动体通过内圈频率；m1为正整数；n1为正整数；f
s
为内圈旋转频率；获得频率f1对应下的轴承内圈波纹度波...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭正刚，陈新，周正天，王贺，孙磊，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：