含中介轴承波纹度的双转子系统振动特性分析

针对双转子系统中存在中介轴承波纹度的问题,以含变截面外转子的双转子-轴承系统为研究对象,考虑中介轴承滚动体和内、外圈滚道波纹度,基于有限元法建立了双转子-轴承系统的动力学模型,采用四阶Runge-Kutta数值解法求解方程,分析了波纹度激励对系统频谱特征和幅频响应曲线的影响。结果表明:内、外圈滚道存在波纹度时系统会出现内、外转子转频和保持架转频的组合频率,滚动体存在波纹度时系统会出现偶数倍的滚动体自转频率;考虑转子不平衡激励,外圈滚道波纹度会增大外转子主激励的共振区域的振动,且随着波纹度幅值的增加,系统的振动会在整个转速范围内增大,而内圈滚道波纹度与不平衡激励两者的振动响应会在内转子主激励的第二次共振区域出现近似同频反相的现象,系统的振动会随着波纹度幅值的增加而降低,在其他区域的振动会增大,相对于高转速区域,滚动体波纹度对低转速区域的振动特性会有较大影响。

滚动轴承波纹度对齿轮动态传递误差的影响

为了研究轴承波纹度制造误差对轴承-齿轮传动系统中齿轮动态传递误差的影响,构建了轴承滚道表面时变波纹度误差表征模型,建立了考虑轴承内外圈滚道表面波纹度幅值、波数以及时变齿轮啮合刚度的轴承-轴-齿轮系统耦合动力学模型,研究了齿轮传动系统支撑轴承内外圈滚道表面波纹度幅值和波数对齿轮动态传递误差的影响规律。仿真结果表明:输入轴支撑轴承存在波纹度误差时,其外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响大于内圈滚道;输出轴非负载端支撑轴承存在波纹度误差时,其内外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响相似;输出轴负载端支撑轴承存在波纹度误差时,其外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响大于内圈滚道。

考虑波纹度激励的齿轮系统动态特性研究

波纹度是一种偏向于微观的位移缺陷,对系统动力学响应具有一定影响。该文考虑波纹度激励对齿轮系统产生的影响,采用集中参数法建立了多自由度斜齿轮-轴承平移扭转耦合动力学模型,应用Runge-kutta算法对系统微分方程进行求解处理,通过分析对比该文提出的模型响应与忽略波纹度的斜齿轮-轴承模型响应的幅频响应、瀑布图、时域图以及频谱,揭示了波纹度对系统动态特性的影响规律。仿真结果表明:低转速时,波纹度对系统响应的影响不明显,两种模型均出现明显的周期性和幅值调制现象,滚动体通过频率和齿轮啮合频率为系统的主要特征频率;随着转速增大,1/2啮合频率成分为两种模型响应的主要频率成分,两种模型均出现分频共振现象;随着转速进一步增大,忽略波纹度模型响应的主要频率依旧为啮合频率和轴承滚动体通过频率,该文所提出模型的响应中出现明显的从动齿轮波纹度激励频率成分,波纹度对系统高转速下的动力学响应有明显的影响。

工作辊轴承滚道波纹度故障下板带轧机垂直振动特性研究

考虑滚道波纹度的影响,基于Hertz弹性接触理论建立了工作辊故障轴承的动态非线性接触力模型。在此基础上,考虑轧机辊系结构振动的影响,建立了工作辊轴承滚道波纹度故障下板带轧机的三自由度非线性垂直振动模型。通过数值仿真分析了波纹度波数、幅值、轴承间隙以及转速等参数对轧机轧辊非线性振动特性的影响。研究发现:在故障轴承非线性接触力的激励下,不同波纹数振动频谱图中出现不同的故障特征频率、倍频以及与轧辊转频的组合频率;当波纹数等于滚动体数目时,轧辊将产生剧烈振动。随着轧辊轴承波纹度幅值的增大,故障特征频率及其三倍频幅值显著增加,通过合理改变轴承间隙能够有效抑制,但过大的轴承间隙会降低系统稳定性。在中等转速范围内,轴承波纹度故障将导致轧机出现超谐波共振、主共振等多种非线性振动行为。此外,相对于外圈故障,轧机系统对工作辊轴承内圈波纹度故障的表现更为敏感。

超薄电子玻璃波纹度与密度关系研究

玻璃表面波纹度是影响浮法超薄电子玻璃质量的重要因素,通过光检条纹仪区分出玻璃的明暗条纹,研究退火前后超薄玻璃明暗条纹处的密度变化规律。结果表明,玻璃明暗条纹处的密度差是造成玻璃表面波纹度、形成光检条纹的直接原因之一。超薄电子玻璃波纹度产生的根本原因在于明暗条纹处成分的微不均匀,可通过提高配合料、熔化和成形工艺的稳定性,改善玻璃成分的均匀性来优化玻璃表面质量。

考虑轴箱轴承表面波纹度的高速车辆振动特性分析

采用SIMPACK动力学软件,建立一高速车辆出现轴箱轴承表面波纹度缺陷的动力学计算模型,将轴承假设为只有外圈和内圈两者之间的相互作用,轴承中的滚子直接等效成若干个力元,分别考虑轴承的内、外圈以及滚子表面波纹度对车辆振动特性的影响。仿真结果表明:当轴承出现波纹度缺陷时,轴箱振动加速度会增大,而构架的加速度变化不大;对于外圈表面波纹度,会在特定频率及其倍频处出现峰值,且当纹度波数等于或接近滚子数目相或其倍数关系时,轴箱会出现严重的振动;对于内圈表面波纹度,当波纹度数N_w≠iZ±1且N_w≠iZ±1(其中i为正整数)时,在所仿真的波数下可能会出现多种基频及其倍频成分,否则只会产生特定的基频及其倍频成分;对于滚子表面波纹度,当滚子波纹度数目为偶数时,只会出现特定的基频及其倍频成分,且在特征频率旁边存在着调制边带;随着滚子波纹度数目的变化,三种情况下的轴箱振动加速度幅值会在波纹度数目等于滚子数目处产生峰值点,且随着波纹度幅值的增加,三种情况下的轴箱的振动均变得越来越剧烈。

考虑表面波纹度的滚动轴承-转子系统非线性动力特性

提出了考虑滚动轴承内外圈滚道表面波纹度、Hertzian弹性接触力和径向游隙等非线性因素的滚动轴承模型,建立了滚动轴承-转子系统的动力学微分方程,并用Runge-Kutta-Felhberg算法对其求解.利用分岔图、Poincaré映射图和频谱图,分析了参数变化时的滚动轴承-转子系统的分岔、混沌等非线性动力特性.结果表明:外圈波纹度波数与滚动轴承滚珠数目相等时,转子系统会产生强烈振动;转子系统进入混沌的主要途径是倍周期分岔;内圈波纹度引起的振动频率与波数有明确的函数关系.

冷轧薄板表面波纹度评价标准研究

使用高通高斯滤波-低通高斯滤波、高通指数滤波-低通指数滤波和多项式滤波-低通高斯滤波三种波纹度测量方法,测量并计算了冷轧薄板表面的波纹度,分析了滤波方式以及测量长度对波纹度测量结果的影响。分析表明:采用高通高斯滤波-低通高斯滤波方法获得的波纹度参数偏大,并且数据重复性差;而采用高通指数滤波-低通指数滤波方法得到的波纹度参数偏小。进一步研究表明,采用高通指数滤波-低通指数滤波方法得到的波纹度参数受测量长度的影响很小。

表面波纹度对滚动轴承-转子系统非线性振动的影响

分析了考虑滚动轴承内外圈波纹度、径向间隙和非线性赫兹力作用下的滚动轴承-转子系统非线性动力学响应。根据不同参数下的分岔图、功率谱图和庞加莱截面图,研究了轴承表面波纹度最大幅值和转速对系统的非线性振动的影响,找到了不同故障类型的特征频率。根据分形理论应用G-P算法计算了相同转速下不同最大幅值时的关联维数。分析结果表明,当系统处于混沌状态时随着波纹度最大幅值的增加,其关联维数也会相应增大。因此关联维数可以应用于轴承故障的特征提取与定量诊断中。

平板表面波纹度测量中的滤波器研究

目的比较3种滤波器在平板表面波纹度测量中的传输特性差异。方法采用2RC滤波器(JIS B 0610)、指数滤波器(SEP 1941)和高斯滤波器(ASME B46.1),通过频谱分析原始轮廓与不同滤波器得到的波纹度轮廓的频谱特性,对比波纹度参数差异。结果 3种滤波器的幅值特性没有振荡现象,但是高斯滤波器和指数滤波器的幅值下降速度较快,高斯滤波器和指数滤波器在截止波长处的幅值下降50%,2RC滤波器在截止波长处的幅值下降25%。高斯滤波器和指数滤波器属于无相位移动滤波器,2RC滤波器属于有相位移动的滤波器,在截止波长位置的相位移动约为1.05。在相同的截止波长下,指数滤波器与高斯滤波器的传输特性完全一致。进一步研究表明,采用2RC滤波器得到的波纹度参数Wa比采用高斯滤波器得到的高0.1μm。结论高斯滤波器和2RC滤波器均无法同时完全抑制截止波长范围以外的成分而完全保留截止波长范围之内的成分。

工程陶瓷高效平面磨削表面波纹度试验研究

以氧化铝和氧化锆两种工程陶瓷在高效磨削条件下的磨削振动和表面波纹度为研究对象,概述了磨削表面波纹度的定义和评价方法以及产生波纹度的原因,在超高速平面磨削实验台上进行磨削工艺试验,通过改变砂轮线速度、进给速度和磨削深度,分析了磨削参数对零件表面波纹度的影响.在试验研究的基础上,对磨削表面波纹度的影响因素和机理进行分析和讨论.试验结果表明,在陶瓷材料高效平面磨削中,砂轮线速度和进给速度是影响磨削颤振与表面波纹度的主导因素.在如120 m/s的较高砂轮线速度时,磨削过程振动主要是由强迫振动引起,工件表面质量好于低速情况.在保证较高磨削效率的前提下,陶瓷材料的高效磨削更适合在大切深和小进给速度条件下进行.

超精密加工中表面波纹度与主轴系统不平衡关系

针对超精密加工工件表面出现的表面波纹度问题,研究超精密机床液压主轴系统不平衡问题与表面波纹度之间的关系。加工工件的面形检测结果首先利用选出的最优小波变换进行各个尺度的分解及重构,接着利用功率谱密度分析小波分解后各个尺度上的信号谱能量得到相关频率信息,结合主轴系统部件的模态及旋转频率信息,对检测结果中主要误差特征进行提取。主轴系统频率信息由两种方法进行计算,从面形波纹度中提取出来的典型误差特征包含机床主轴固有频率和旋转频率及其高倍频,电源基频50 Hz及其整数倍频和次谐波信号,这些频率特征正好与主轴系统不平衡频率以及电动机工频噪声干扰频谱特征对应,这说明主轴系统不平衡是导致加工工件波纹度出现的主要原因,这种辨识方法为超精密机床加工精度的提高提供了辨识依据。

金刚石刀具刀尖圆弧波纹度的测量及评价

为实现金刚石刀具刀尖圆弧波纹度超精密测量,构建了基于原子力显微镜(AFM)和精密回转轴系的刀尖圆弧轮廓测量系统,研究了刀尖圆弧波纹度评价方法和控制测量系统引入误差的策略。提出了评价刀尖圆弧波纹度时截止波长的确定原则和方法,并介绍了刀尖圆弧波纹度测量原理及评价流程。讨论了精密回转轴系径向回转误差的测量和评定、刀具安装偏心和偏角误差的控制和原子力扫描系统Z向非线性误差的校准方法。最后,在构建的测量系统上测量了了金刚石刀具刀尖圆弧波纹度并对测量不确定度进行了分析。实验测量显示:所评价金刚石刀具的刀尖圆弧波纹度为0.106μm,测量不确定度为23.8nm,表明所构建的测量系统基本满足金刚石刀具刀尖圆弧波纹度纳米级测量及评价的需求,测量结果稳定可靠、精度高。

考虑轴承波纹度的燃料电池车用旋涡风机振动特性分析

通过分析滚动轴承结构特点,利用施加滚子轮廓线方法建立考虑轴承波纹度滚动轴承的多体动力学模型;将风机壳体及转轴进行柔性化,建立旋涡风机刚柔耦合的多体动力学模型;分析旋涡风机振动激励源与风机及轴承不同结构参数下振动特性。结果表明,轴承游隙存在会引起转频2倍频成分振动,且随游隙增加2倍频处振幅逐渐增加;波纹度存在,会产生对应波纹度阶次的高频成分振动,实际工况下高频成分会激发壳体模态引起壳体共振,影响燃料电池汽车的乘坐舒适性。

缸套磨损表面波纹度和粗糙度形貌特征变化规律

以硼磷合金铸铁缸套与氮化铬活塞环为研究对象,通过设计贫油试验,获得了缸套从磨合磨损到正常磨损直至异常磨损的三维表面形貌。基于多分辨率二维离散小波获得三维表面形貌的各层高频系数,以二维功率谱密度进行高频系数分类,重构出磨损表面的形状误差、波纹度和粗糙度形貌。采用算术平均偏差、坡度参数、峰顶曲率参数,量化描述波纹度和粗糙度形貌几何特征的变化规律。结果表明:多分辨率二维离散小波可以提取不同磨损阶段的波纹度和粗糙度形貌;随着磨损的进行,波纹度和粗糙度形貌的算术平均偏差、坡度参数、峰顶曲率参数均增大;当出现异常磨损时,波纹度形貌的算术平均偏差变化幅度大于粗糙度形貌,粗糙度形貌的坡度变化幅度大于波纹度形貌,波纹度和粗糙度形貌的峰顶曲率参数变化幅度相近。

轴对称非球面磨削表面粗糙度和波纹度的分布特性

基于光栅平行磨削的加工方式,分析磨削参数对轴对称非球面表面粗糙度的影响,揭示轴对称非球面表面粗糙度的分布规律。研究砂轮与工件加工过程的干涉现象,阐述其对轴对称非球面表面波纹度的作用机理并提出影响其分布和大小的主要因素。结合磨削实验表明,垂直磨削方向的表面粗糙度明显比平行磨削方向上的大且数值呈现中部小、边缘大的分布特点。砂轮振动和插补步距分别是平行磨削和垂直磨削方向上表面波纹度产生的主要因素。

中介轴承波纹度对双转子系统动力学特性的影响

针对航空发动机双转子系统,根据转子动力学理论和拉格朗日方程建立中介轴承-双转子系统模型,采用数值仿真方法获得系统动力学特性,借助时变刚度曲线、幅频响应曲线、三维瀑布图、分岔图以及庞加莱截面图等,对比分析了理想中介轴承-双转子系统和考虑波纹度的中介轴承-双转子系统的时变刚度特性、中介轴承力、主共振、频谱特征以及分岔与混沌特性。结果表明,中介轴承波纹度使双转子系统运动状态更加复杂,尤其在较低转速下,波纹度会对双转子系统的动力学特性产生显著影响。

节理表面波纹度对其闭合性质的影响

节理的表面形貌中普遍含有波纹度。本文分析了含波纹度节理闭合模型的性质，探讨了其接触变形机理，研究了波纹度幅值、频率及不规则度方差对节理闭合性质的效应，最后与将波纹度分量作为随机分量处理的以往的节理闭合模型进行了比较。

考虑润滑和波纹度影响的球轴承径向刚度

建立了考虑波纹度影响的球轴承非线性振动模型,该模型可以用来仿真球轴承的径向刚度。该模型考虑了外圈的五个自由度,并且还同时考虑了流体弹性动力润滑(EHD)油膜的影响。仿真结果表明球轴承表面的波纹度使得球轴承的刚度发生周期性的改变,油膜虽然增大了刚度,但也只是增加了不到1%。最后还通过实验验证了润滑对轴承径向刚度的影响。

微磨料气射流成形加工表面波纹度研究

表面波纹度是评定微磨料气射流加工表面质量的重要指标之一。通过微磨料气射流加工硅片试验,研究了工艺参数及其交互作用对加工表面波纹度的影响,建立了表面波纹度的广义回归神经网络模型。结果表明,喷嘴横移速度对表面波纹度的影响最显著,其次分别是靶距、磨料喷射机工作压力、靶距和喷嘴横移速度的交互作用,以及磨料喷射机工作压力和靶距的交互作用,而磨料喷射机工作压力和喷嘴横移速度的交互作用对表面波纹度的影响不显著。表面波纹度随着磨料喷射机工作压力的增加而增大,随着靶距的增加先增大后减小,随着喷嘴横移速度的增加而减小。选用较低磨料喷射机工作压力和较大靶距的组合,以及较高喷嘴横移速度和中低靶距或者较大靶距的组合均有利于降低表面波纹度。基于广义回归神经网络理论,建立了表面波纹度的神经网络模型。经验证,该模型能够有效地预测表面波纹度。