振动筛轴承双冲击现象动力学建模及故障识别

根据轴承故障特征,采用Hertz接触理论分析了接触变形过程与缺陷尺寸之间的关系,在载荷分布区中,构建的轴承外环损伤故障双冲击模型,将轴承缺陷部位形成的双冲击间隔作为故障定量指标,依次在故障宽度0.5、1.0 mm处开展振动筛轴承测试。仿真信号分析结果表明:当转速保持恒定时,双冲击间隔和裂纹宽度保持线性关系。该仿真频率与故障特征频率理论值一致,由此判断该频率特征属于故障频率。实验验证结果表明:在脉冲冲击信号中存在明显双冲击情况,相邻2次冲击起振点间隔非常接近仿真结果,达到99.68%的高准确率。故障宽度尺寸对应的轴承双冲击信号准确率均值依次为96.51%和97.40%。推断采用本文构建的轴承外环损伤故障双冲击模型进行分析可以满足准确性要求。

基于稀疏分解的轴承双冲击特征提取

旋转机械的轴承部件出现裂纹或凹坑时,会产生稀疏的双冲击信号,在故障早期时,双冲击信号会发生混叠现象。在稀疏分解过程中,传统的高斯最大原则无法准确提取故障信号原子。笔者通过分析冲击类故障双冲击信号的特点,研究双冲击混叠时时频因子与双冲击间隔之间的关系,构造冲击信号最优邻域,并提出一种邻域正交匹配追踪算法。在每次迭代中选取内积最大原子周围的部分原子组成子框架,计算振动信号在当前框架下的表示,再进一步计算残差信号,并进行下次迭代,直至满足迭代终止条件。通过仿真试验和故障实例分析发现,该方法能避免过匹配现象,并准确提取双冲击成分,从而计算出双冲击信号的时间间隔,对故障程度进行判定。

双层金属波纹管抗冲击性能研究

利用有限元软件ANSYS,采用瞬态动力学分析法对双层金属波纹管进行抗冲击性能分析,选取双重正弦波历程在时域上分别在波纹管的轴向和横向施加冲击载荷。通过有限元仿真分析,得到了双层金属波纹管冲击加速度响应曲线和位移响应曲线。并在自制的落锤式冲击试验台上,用规定脉冲波形法对该波纹管进行冲击试验,得到了波纹管轴向和横向的冲击响应曲线。冲击试验结果和有限元分析结果基本一致,最大误差为5.5%,通过试验的方法验证了有限元模型的准确性和数值分析方法的可靠性。该抗冲击分析方法和试验方法为双层金属波纹管的抗冲击设计提供了一定的参考。

考虑时变位移激励的轴承圆形故障动力学

建立轴承剥落故障的动力学模型是研究轴承故障机理的常用手段,由于滚动体在经过故障区时的接触情况较为复杂,所以准确地建立轴承剥落故障时变激励函数对轴承故障动力学模型的正确性具有很大影响。但是在解决轴承圆形故障时现有的单一化激励函数难以准确表达滚动体与故障的实际接触情况。因此,主要以深沟球轴承外圈剥落故障为研究对象,构建了考虑圆形剥落故障引起的弹性形变和滚动体经过故障区域瞬时位置的时变位移激励模型。研究了滚动体经过外圈圆形故障区域时的接触间隙变化规律,分析了不同故障尺寸的双冲击信号之间的时间间隔特征并通过仿真和实验进行对比的方法验证建立模型的有效性,为研究轴承剥落故障提供了理论支撑。

振动机械滚动轴承的故障尺寸量化研究

针对振动机械滚动轴承故障尺寸量化的问题,通过对振动机械滚动轴承故障特征的分析,基于Hertz接触理论考虑局部单一故障尺寸对接触变形的影响,引入载荷分布区,建立振动机械滚动轴承外环单一局部损伤故障双冲击现象动力学模型。根据此模型进行仿真并在圆振动筛上对两组不同缺陷尺寸的轴承进行了实验研究。结果表明,因滚动体滚过缺陷而产生的双冲击信号,依据双冲击信号的时间间隔对轴承故障宽度尺寸进行量化,平均准确率达96%以上,验证了模型的正确性及此方法应用于振动机械滚动轴承故障尺寸量化的可行性。