舰船电机轴承外圈故障诊断方法

针对舰船电机轴承故障诊断技术难点,采用基于振动加速度共振解调频谱分析方法,通过不同程度外圈故障的对比实验,验证以振动加速度峭度系数和振动速度有效值为指标,可以提高异步电动机轴承故障诊断的有效性。

轴承外圈故障位置识别方法研究

目的 研究一种新的轴承外圈故障位置识别方法,提出水平-水平-垂直同步均方根(HHVSRMS)故障位置识别的新方法,为轴承外圈故障位置识别提供指导。方法 建立轴承动力学模型来模拟轴承运行情况,考虑振动信号在传播过程中的衰减,仿真分析三个测点振动信号的同步均方根(SRMS)与故障位置之间的映射关系,根据映射关系进行故障位置识别,最后通过实验验证仿真结果。结果 当故障位置角在230°~310°时,HHVSRMS与故障位置之间存在单调映射关系,可识别轴承外圈的故障位置;仿真曲线与实验曲线的变化趋势相似,误差较小,仿真结果与实验相符合。结论 仿真试验验证了笔者所提方法的可行性,该方法加大了故障识别范围。

中介轴承外圈故障动力学建模及仿真分析

为了研究航空发动机中介轴承故障特征,基于Hertz非线性接触理论,建立了一种考虑时变位移激励的4自由度中介轴承外圈故障动力学模型。采用双转子试验台对中介轴承外圈故障进行实验模拟,实验结果和动力学模型数值求解结果一致,验证了所建立模型的准确性。采用动力学模型仿真分析了中介轴承外圈存在缺陷情况的振动响应。研究了中介轴承振动方根幅值、波形因子、脉冲因子、峰值因子和峭度因子随缺陷大小、径向载荷的变化规律。结果表明:随着缺陷尺寸或径向载荷增大,中介轴承振动方根幅值呈增大趋势。脉冲因子、峰值因子和峭度因子等无量纲参数随着缺陷尺寸增加,先增大后减小。随着径向载荷增加,以上三个无量纲参数呈增大趋势。同时,证明方根幅值、脉冲因子、峰值因子和峭度因子等特征参数对中介轴承外圈故障敏感。

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

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。

具有外圈单一点蚀故障的滚动轴承动力学建模及仿真

为揭示滚动轴承外圈单一点蚀故障机理,基于Hertz接触理论和接触变形量渐变释放的客观事实,考虑了滚动体通过外圈点蚀故障时外圈自身变形量的影响,在给出滚动体进入和离开故障区时变形量的释放变化规律和计算方法基础上,建立了外圈含单一点蚀故障缺陷的滚动轴承动力学模型。通过数值仿真和实验验证,证明了本文模型的正确性,为滚动轴承外圈故障诊断提供了理论依据。

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

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。

外圈滚道剥离故障对滚动轴承动力学响应的影响分析

为了探究高速列车轴箱轴承在外圈滚道产生剥离故障后内部元件的动力学响应规律,采用三维建模软件Solidworks和多体动力学分析软件ADAMS建立了轴承动力学模型。模型考虑了材料属性、约束、载荷和接触关系等因素,模拟了外圈滚道多个位置处的剥离故障。采用高速列车轴承综合试验台对轴箱轴承进行动力学试验,并与仿真结果对比,验证了模型的有效性。通过分析不同故障位置的轴承动力学仿真结果,研究了滚子、保持架的动态响应变化规律。研究发现:当滚子质心的径向运动轨迹呈现“正弦”状时,不随外圈滚道损伤位置的不同而变化;当外圈滚道损伤位于3点钟和9点钟位置时,保持架质心的径向运动轨迹无规律可循;当外圈滚道损伤位于6点钟位置时,保持架质心的径向运动轨迹呈现近似“正弦”状,滚子和保持架质心的波动量最小,滚子和内圈、外圈滚道间的接触力最大;当外圈滚道损伤位于12点钟位置时,保持架质心的径向运动轨迹呈现近似“正弦”状,滚子和保持架质心的波动量最大,滚子和内圈、外圈滚道间的接触力最小。研究结果对认识轴承发生外圈故障时内部元件间的运动规律、轴承运行维护和振动数据的采集提供了一定的借鉴意义。

滚动轴承外圈缺陷非线性动力学分析

为揭示故障轴承系统复杂的非线性动力学特征，建立了基于轴承外圈缺陷、接触非线性和间隙非线性的轴承系统非线性动力学微分方程，并采用数值方法对其求解，得到转子系统在不同转速、不同缺陷程度、不同阻尼下的相图、庞加莱图、分岔图等。研究结果表明，转速和缺陷程度是影响轴承系统非线性动力学特性的重要因素，随着转速和缺陷程度的不同，系统会产生周期、拟周期和混沌等多种非线性行为。

退火窑主传动系统机-电耦合建模及故障特性

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。

滚动轴承外圈多点故障特征分析

滚动轴承发生多点故障时会产生复杂的振动特征,影响轴承故障诊断的准确性。针对滚动轴承外圈多点故障诊断特征的变化规律,考虑滚动轴承外圈故障数量、故障间隔和载荷分布对故障特征的影响,采用五自由度动力学模型进行仿真分析。通过龙格库塔法对动力学方程进行数值求解,分析了滚动轴承外圈单点故障和多点故障的诊断特征。结果表明:当外圈具有多点故障时,随着故障数量和故障间隔的变化,故障特征频率各谐波的幅值会发生变化;当多点故障满足载荷相等和一定的间隔关系时,故障特征频率值与故障数量之间呈现对应的倍数关系。通过滚动轴承多点故障模拟试验验证了结论的正确性。