基于顯式動力學的圓柱滾子軸承的動力學仿真與故障模擬.pdf

1、作為應用最為廣泛的機械零件之一，滾動軸承也是最易損壞的零件，滾動軸承的故障會導致整臺機器運轉的失效，造成嚴重的經濟損失和人員傷亡。因此對滾動軸承的動力學特性進行仿真研究，分析其正常運轉與故障情況下的動力學特性差異，為滾動軸承的故障診斷提供理論依據，具有十分重要的現實意義。
　　 本文首先介紹了滾動軸承的常見故障形式及診斷方法，敘述了滾動軸承的基本力學理論，建立了滾動軸承的動力學理論模型，分析了滾動軸承內部各個零件間相對運動關系，

2、進行了滾動體、保持架和內外圈的受力分析。簡單介紹了有限元法的基本思想和求解問題的基本步驟以及ANSYS/LS-DYNA軟件的功能特點、應用范圍、單元類型和接觸模型等，為滾動軸承的顯式動力學分析提供了理論基礎。以應用于某齒輪箱的GB2612圓柱滾子軸承為例，使用APDL語言建立了圓柱滾子軸承的正常運轉與外滾道剝落為例的故障有限元模型，確立了符合實際情況的材料模型、接觸模型、邊界條件和載荷施加，分別對滾動軸承正常運轉與外滾道剝落情況進行顯式

3、動力學求解。分析仿真結果，對比滾動軸承正常運轉與外滾道剝落情況下的等效應力云圖和切片應力云圖，以及滾動軸承正常運轉與外滾道剝落情況下節(jié)點的位移、速度和加速度隨時間變化曲線。使用快速傅里葉變換對滾動軸承正常運轉與外滾道剝落情況下節(jié)點Y方向加速度信號進行分析處理。將滾動軸承正常運轉與外滾道剝落情況仿真結果的節(jié)點Y方向加速信號進行循環(huán)自相關函數分析，再將實驗測得滾動軸承正常運轉與外滾道剝落情況下Y方向加速度信號進行循環(huán)自相關函數分析，最后將仿

4、真與實測滾動軸承正常運轉及外滾道剝落情況Y方向加速度信號的循環(huán)自相關函數分析進行對比。
　　 通過對仿真結果的分析對比及實驗數據的驗證，可以發(fā)現當滾動軸承外滾道剝落產生時，在故障區(qū)域接觸應力明顯增大;由于滾動體在外圈的周期性通過造成節(jié)點的位移、速度和加速度產生周期性變化;通過仿真與實測滾動軸承正常運轉與外滾道剝落情況Y方向加速度信號的循環(huán)自相關函數分析對比，發(fā)現了明顯的故障頻率存在，證明仿真方法的可行性，為軸承故障診斷方法的研究