球軸承振動(dòng)的非線性模型及信號(hào)分析方法研究.pdf

1、隨著人們對(duì)噪聲的日益關(guān)注，與噪聲直接有關(guān)的振動(dòng)已上升為球軸承的第一重要質(zhì)量指標(biāo)，軸承制造廠商也將振動(dòng)列為必測(cè)參數(shù)，并且振動(dòng)是軸承的結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量、清潔度、潤(rùn)滑狀況以及裝配質(zhì)量等多種因素的綜合反映。為此，本文從理論及實(shí)踐上對(duì)球軸承(主要是深溝球軸承和角接觸球軸承)振動(dòng)模型的建立、振動(dòng)信號(hào)分析及制造缺陷的診斷進(jìn)行了研究。
　　 首先，在討論球軸承的潤(rùn)滑特性以及Hertz接觸特性的基礎(chǔ)上，利用牛頓力學(xué)第二定律建立了在聯(lián)合載荷作用下球軸

2、承5自由度的非線性振動(dòng)模型，在建立模型的同時(shí)還考慮了波紋度、潤(rùn)滑等因素的影響。在已建的振動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了球軸承的剛度表達(dá)式。考慮工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)振的實(shí)際情況，本文繼而建立了球軸承3自由度非線性模型，采用數(shù)值的方法得到了球軸承徑向(y方向)振動(dòng)速度信號(hào)的數(shù)值解，并通過了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。據(jù)此模型，從理論上探討了波紋度、缺球、鋼球直徑變動(dòng)量等典型分布式缺陷對(duì)球軸承振動(dòng)的影響，并與實(shí)際測(cè)得軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了比較。
　　 為方便分析球軸

3、承振動(dòng)的非線性特性，定量地考察各因素對(duì)軸承振動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)、特別是對(duì)固有振動(dòng)基頻的影響，本文將球軸承振動(dòng)模型簡(jiǎn)化為2自由度的非線性振動(dòng)模型，采用泰勒公式對(duì)方程含分?jǐn)?shù)指數(shù)的項(xiàng)分別進(jìn)行了二階、三階展開，將球軸承振動(dòng)方程化為只含整數(shù)指數(shù)的非線性微分方程組。進(jìn)而采用攝動(dòng)法求解非線性微分方程組，得到了球軸承振動(dòng)的近似解的表達(dá)式及基頻的表達(dá)式。據(jù)此，從理論上分析了球軸承振動(dòng)的非線性特性，并用實(shí)際的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。分別采用線性模型和非線性模型，對(duì)球軸

4、承振動(dòng)的基頻進(jìn)行了計(jì)算，并詳細(xì)的討論了各種因素對(duì)球軸承振動(dòng)基頻的影響。
　　 為對(duì)球軸承的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行有效的分析，本文采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸鈱?duì)球軸承實(shí)際振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析。在介紹經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸獾囊话氵^程的基礎(chǔ)上，提出了局部均值算子概念，由此概念推導(dǎo)出了經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸獾囊话惚磉_(dá)式。對(duì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸鈶?yīng)用過程中遇到的過分解問題進(jìn)行了研究，并將經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸馀c離散小波分解進(jìn)行了詳細(xì)的比較。根據(jù)球軸承振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，在振動(dòng)信號(hào)分析中選擇了合適的終止條件及