軸向載荷作用下角接觸球軸承動力學建模及振動譜解析.pdf

1、角接觸軸承的運行狀況是機械部件能否正常運轉、實現(xiàn)預定功能和達到預期壽命的關鍵環(huán)節(jié)。本文以應用于空間環(huán)境的角接觸軸承為對象進行空間狀態(tài)下軸承運行失效機理和狀態(tài)的研究。由于空間在軌環(huán)境中無法獲取軸承運行狀態(tài)信息，亟需在地面模擬空間環(huán)境下開展軸承壽命評估試驗，從大量候選滾動軸承中篩選出最優(yōu)性能軸承安裝到空間飛行器中。
　　目前模擬空間環(huán)境下的固體潤滑滾動軸承壽命狀態(tài)監(jiān)測手段有摩擦力矩測試和溫度測試。由于摩擦力矩和溫度測試所包含軸承特征信

2、息單一，不能完整的反映軸承的運行特點，從而不能有效反映軸承性能的退化趨勢，因此振動測試作為模擬空間環(huán)境下固體潤滑滾動軸承的手段逐漸得以關注，在固體潤滑滾動軸承的壽命表征和預測方面具有很好的潛力。
　　論文針對空間滾動軸承精度失效，壽命狀態(tài)難以評估的難題，以振動信號為落腳點，開展了地面模擬空間滾動軸承動力學模型的建立和失效機理的分析，總結了軸承精度失效振動信號的主要特點、分析了軸承振動信號隨磨損狀態(tài)的演變過程、并進行了建模，進而對比

3、實測地面模擬真空環(huán)境下軸承的振動數(shù)據(jù)進行了分析驗證，具體研究內容如下:
　　1.角接觸軸承載荷、轉速的波動以及磨損的加劇造成了軸承的失效，論文通過角接觸軸承的分析理論基礎計算了軸承曲率半徑的變化、接觸力、接觸力矩的變化等靜態(tài)情況下分析了軸承磨損狀態(tài)下振動信號的變化情況，可以對軸承基本的運行性能進行揭示。
　　2.研究了穩(wěn)態(tài)EHL狀態(tài)下角接觸球軸承的油膜厚度，詳細討論了鋼球—滾道接觸副的剛度特性和阻尼特性，并確定角接觸球軸承系

4、統(tǒng)的總剛度和總阻尼，得到了角接觸球軸承的振動方程。
　　3.在靜力學分析理論基礎上，論文建立了角接觸軸承的動力學模型，針對鋼球的接觸角呈現(xiàn)瞬時變化的特點，分析鋼球與滾道接觸所產生的牽引力和相互作用力，并分析其將對軸承的運行特性造成的影響。
　　4.為了實現(xiàn)對地面模擬真空環(huán)境下軸承的動力學特性分析，將固體潤滑顆粒的性能進行了討論，建立廣義雷諾方程分析了固體潤滑軸承橢圓接觸區(qū)域的牽引力變化模型，實現(xiàn)了固體潤滑空間滾動軸承接觸形式