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专利号: 2020102121701
申请人: 沈阳建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种滚动轴承剥落位置判定方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1:建立剥落故障轴承的非线性动力学模型,得到剥落故障轴承的模拟频域振动曲线,包括如下步骤:步骤1.1:首先采用集中参数模型模拟剥落故障轴承的运行状态,然后根据轴承滚动体与轴承内/外圈的剥落故障位置得到轴承滚动体与轴承内/外圈的接触刚度变化过程,分别计算不同变化过程下的轴承内/外圈修正接触刚度值;

步骤1.2:利用公式(1)计算剥落故障轴承的总接触刚度值K;

式中,Ko1为滚动体与轴承外圈接触时的外圈修正接触刚度值,Ki1为滚动体与轴承内圈接触时的内圈修正接触刚度值;

步骤1.3:利用公式(2)计算剥落故障轴承高速旋转时的调制脉冲值ffault;

式中,d(t)为轴承内圈在轴承载荷方向上的最大位移,Qmax为轴承所受的最大载荷,δmax为最大接触变形量,c为相对间隙,f为轴承转动频率,t为轴承运行时间;

步骤1.4:建立剥落故障轴承的非线性动力学模型如公式(3)所示,

式中,m为轴承质量,C为轴承系统阻尼,F为轴承系统所受外载荷;

步骤1.5:根据公式(3)建立剥落故障轴承的仿真模型,并进行仿真运算,得到剥落故障轴承模拟运行时的时域振动信号,根据模拟运行时的时域振动信号得到模拟时域振动曲线,对模拟运行时得到的时域振动信号进行傅里叶变换,得到剥落故障轴承模拟运行时的模拟频域振动曲线;

步骤2:提取实测轴承的实测频域振动曲线,在实测轴承的外圈任意点处设置接触式振动传感器,所述实测轴承包括实际需要检测的故障轴承或者疑似故障轴承,当实测轴承运行时,接触式振动传感器采集实测轴承外圈上的振动信号,采集到的振动信号通过数据采集装置处理后得到实测振动时域信号,对实测振动时域信号进行傅里叶变换,得到实测轴承的实测频域振动曲线;

步骤3:利用公式(4)、(5)分别计算出实测轴承外圈、内圈的故障特征频率,以模拟频域振动曲线作为参照与实测频域振动曲线进行对比,分别查看故障特征频率所对应的峰值,若两组曲线中存在峰值所对应的故障特征频率相差不大于Δf,则定义相差不大于Δf的故障特征频率为相似故障特征频率,检查所述相似故障特征频率是否为轴承内圈或者外圈的故障特征频率,若所述相似故障特征频率为内圈的故障特征频率或者外圈的故障特征频率,则判断实测轴承存在剥落故障,若所述相似故障特征频率既不是轴承内圈的故障特征频率也不是轴承外圈的故障特征频率,则判断实测轴承不存在剥落故障,如果所述相似故障特征频率存在于实测轴承的内圈,则故障位置为轴承内圈,如果所述相似故障特征频率存在于实测轴承的外圈,则故障位置为轴承的外圈;

式中,fbpfo为轴承外圈发生剥落故障时的故障特征频率,fbpfi为轴承内圈发生剥落故障时的故障特征频率,Z为滚动体个数,f为轴承转动频率,d为轴承内径,D为节圆直径,α为轴承接触角。

2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承剥落位置判定方法,其特征在于,所述的步骤

1.1具体表述为:

步骤1.1.1:根据轴承滚动体与轴承外圈的剥落故障位置将滚动体与轴承外圈的接触刚度变化分为三个外圈故障过程,分别为滚动体进入外圈故障区域的过程Io、滚动体处于外圈故障区域的过程IIo、滚动体离开外圈故障区域的过程IIIo,利用公式(6)计算滚动体分别在所述三个外圈故障过程中的外圈修正接触刚度值Ko1,式中,Ko为滚动体与外圈之间的接触刚度,Ro为外圈剥落修正系数,β为滚动体的角位置, 为滚动体进入外圈剥落边缘时的角位置, 为滚动体离开外圈剥落边缘时的角位置, 为外圈剥落中心的角位置,R为剥落的削弱系数,S为形状系数;

所述滚动体进入外圈故障区域的过程Io表述为:滚动体与轴承外圈的剥落故障位置属于单边缘接触,滚动体的角位置β满足所述滚动体处于外圈故障区域的过程IIo表述为:滚动体与轴承外圈的剥落故障位置属于双边缘接触,滚动体的角位置β满足所述滚动体离开外圈故障区域的过程IIIo表述为:滚动体与轴承外圈的剥落故障位置属于单边缘接触,滚动体的角位置β满足步骤1.1.2:根据轴承滚动体与轴承内圈的剥落故障位置将滚动体与轴承内圈的接触刚度变化分为三个内圈故障过程,分别为滚动体进入内圈故障区域的过程Ii、滚动体处于内圈故障区域的过程IIi、滚动体离开内圈故障区域的过程IIIi,利用公式(7)计算滚动体分别在所述三个内圈故障过程中的内圈修正接触刚度值Ki1;

式中,Ki为滚动体与内圈之间的接触刚度,Ri为内圈剥落修正系数, 为滚动体进入内圈剥落边缘时的角位置, 为滚动体离开内圈剥落边缘时的角位置, 为内圈剥落中心的角位置;

所述滚动体进入内圈故障区域的过程Ii表述为:滚动体与轴承内圈的剥落故障位置属于单边缘接触,滚动体的角位置β满足所述滚动体处于内圈故障区域的过程IIi表述为:滚动体与轴承内圈的剥落故障位置属于双边缘接触,滚动体的角位置β满足所述滚动体离开外圈故障区域的过程IIIi表述为:滚动体与轴承内圈的剥落故障位置属于单边缘接触,滚动体的角位置β满足