【技术实现步骤摘要】
一种滚动轴承动力学建模和振动特征分析方法
[0001]本专利技术涉及机械设备健康状态评估及故障诊断
，具体是一种滚动轴承动力学建模和振动特征分析方法。
技术介绍
[0002]滚动轴承在旋转机械中被广泛使用，起着支承、传递动力等重要作用，但其往往处于恶劣的工作环境，极易发生故障，若不及时处理可能会导致重大事故，轴承的性能直接影响了整个设备的运行精度和使用寿命，因此，对轴承的故障诊断显得尤为重要。对具有局部缺陷的滚动轴承进行动力学建模及其振动分析，对于分析故障成因、揭示故障状态中系统动力学参数与响应信号的内在联系提供了理论基础。然后，目前对于滚动轴承的动力学分析往往只关注了润滑等单一因素对振动响应的影响，缺乏对运行过程中众多因素的考虑，因此现有方法无法真实地模拟轴承运行过程中的实际工况，存在较大的改进空间，与此同时，现有方法未识别出动态模型中的主要激振源，致使故障轴承的振动分析缺乏一定理论基础。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种滚动轴承动力学建模和振动特征分析方法，以解决现有技术中的问...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种滚动轴承动力学建模和振动特征分析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：建立健康的轴承动力学模型：分别计算了轴承处于弹流体动压润滑时轴承的刚度和阻尼、滚动体与保持架之间的力以及滚动体与滚道之间的力，确定了健康的轴承动力学模型中所需的基本物理量；S2：建立具有局部故障的轴承动力学模型：通过引入半正弦函数，描述了滚动体经过局部故障时的时变位移激励，最终建立了具有局部故障的轴承动力学模型；S3：识别具有局部故障的动态模型中的主要激振源：通过比较动态模型中基本物理量的数值大小和变化趋势，确定了该模型中的主要激振源。2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承动力学建模和振动特征分析方法，其特征在于：S1.1：计算基于弹流体润滑的轴承刚度和阻尼；建立的动力学模型中，在Hertz接触区油膜钢化，其油膜刚度远大于接触副的Hertz接触刚度，所以，忽略Hertz接触区的油膜刚度；接触副的阻尼是由轴承的结构阻尼和Hertz区油膜阻尼串联，再与入口区粘性阻尼并联；因为Hertz接触区油膜粘性阻尼数值较小，与Hertz接触区结构阻尼串联后阻尼忽略不计，因此接触副的阻尼来自于入口区油膜的粘性阻尼；接触副的接触刚度可表示为：式中，E
*
为杨氏模量；μ为泊松比；Σρ为滚道曲和；F为第一类完全椭圆积分，E为第二类完全椭圆积分；κ为接触区椭圆率；入口区油膜的粘性阻尼可表示为：式中，η0为室温下润滑剂的动力粘度；R
x
为沿滚动方向的当量曲率半径；a
nj
为接触椭圆的长半轴长；在ISO标准中给出的黏度为运动黏度，通过下列公式转化为动力粘度：η0＝υ
·
ρ
·
10
‑6(Pa
·
s)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)对于椭圆点接触的滚动轴承，最小油膜厚度和接触区中心油膜厚度的最计算公式为Hamrock
‑
Dowson膜厚公式：h0＝2.69R
x
U
0.67
G
0.53
W
‑
0.067
(1
‑
0.61e
‑
0.73κ
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，U、G和W分别为无量纲速度参数、无量纲材料参数和无量纲载荷参数；S1.2：计算滚动体与保持架之间的力；轴承在工作过程中，滚动体围绕轴承中心旋转；在非承载区域，保持架驱动滚动体运动；在承载区域，滚动体驱动保持架运动；滚动体与保持架的接触刚度采用赫兹接触理论计算；由于保持架结构的复杂性，所以保持架与保持架之间的刚度使用有限元方法计算；第j个滚动体与保持架之间的力可表示为：
其中，ψ
r
和ψ
c
分别为滚动体和保持架围绕轴承中心的旋转角位移；n是载荷变形指数，在较小的弹性变形范围内为1；K
rc
是滚动体和保持架之间的连接刚度；R
m
是节径；第j个滚动体与保持架之间的摩擦可表示为：第j个滚动体与保持架之间的摩擦可表示为：其中，μ
c
是摩擦系数；保持架之间的内力表示为：保持架之间的内力表示为：保持架之间的内力表示...
【专利技术属性】
技术研发人员：张馨尹，石娟娟，黄伟国，沈长青，刘仕晨，朱忠奎，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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