高速滚动轴承-转子系统非线性特性研究

滚动轴承是旋转机械设备中极其重要的基础件。高速运转情况下,滚动轴承-转子系统振动噪声问题突出的主要根源在于轴承支承力以及转子动不平衡力的强非线性特征。提出滚动轴承平均刚度和局部刚度的定义和计算方法,分析轴承的支承特性以及扰动特性。考虑轴承刚度的时变性和载荷非线性以及转子动态偏心位移导致的不平衡力激励,提出一种改进的轴承-转子系统一体化动力学模型。以两种不同类型的轴承为例,通过有限元/接触力学半解析法(finite element/contact mechanics mixed method,FE/CM)得到完整周期下滚动轴承三维载荷-位移分布曲线,分析轴承平均刚度与局部刚度的非线性特性,通过改进的轴承-转子动力学模型准确的获取滚动轴承动态支承力的载变与时变特征,观察到由于滚动轴承动态激励作用导致强非线性振动响应。