本文關(guān)鍵詞：基于顯式動(dòng)力學(xué)的滾動(dòng)軸承建模與分析

  更多相關(guān)文章： 滾動(dòng)軸承 動(dòng)力學(xué) 故障診斷 細(xì)化譜 振動(dòng)特征

【摘要】：滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用范圍廣泛且易受損的重要零部件,其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的好壞將在很大程度上影響工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的效率及安全。因此,對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真模擬以探討復(fù)雜路徑下軸承故障的演化規(guī)律,從內(nèi)因和外因兩方面尋找其故障機(jī)理,研究故障特征提取方法等工作,對(duì)滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,具有非常深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。 文章開(kāi)篇首先介紹了滾動(dòng)軸承各部件間的動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系,建立了力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)理論模型,系統(tǒng)、詳盡地分析了各部件間的相互作用力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)單介紹了典型故障形式及常用故障診斷方法以及滾動(dòng)軸承顯式動(dòng)力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)—有限元法的原理和求解步驟,ANSYS/LS-DYNA軟件的材料模型、單元種類(lèi)和接觸模型等。 以6205深溝球軸承和NU205圓柱滾子軸承為仿真對(duì)象,分別建立了健康軸承及內(nèi)圈和外圈存在劃痕缺陷的滾動(dòng)軸承有限元模型。建模過(guò)程中,在顯式算法的基礎(chǔ)上結(jié)合單元的單點(diǎn)積分方式,并將軸承轉(zhuǎn)速、負(fù)載、接觸及摩擦等因素的影響全部考慮在內(nèi),運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA成功地模擬了滾動(dòng)軸承從啟動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的全過(guò)程。分析了軸承各部件的應(yīng)力、位移和速度分布規(guī)律,并提取基于有限元?jiǎng)恿W(xué)仿真的故障軸承加速度信號(hào),采用希爾伯特包絡(luò)解調(diào)并結(jié)合細(xì)化譜分析方法提取故障軸承信號(hào)特征,為滾動(dòng)軸承故障診斷提供了堅(jiān)實(shí)可靠的理論依據(jù)。 仿真結(jié)果表明：滾動(dòng)軸承正常工作情況下,其最大應(yīng)力出現(xiàn)在滾動(dòng)體與內(nèi)、外圈接觸處,劃痕的出現(xiàn)使?jié)L動(dòng)軸承各部件的應(yīng)力水平和應(yīng)力波動(dòng)大大增加。應(yīng)力變化促使?jié)L動(dòng)軸承產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 滾動(dòng)軸承故障特征在外圈不同位置節(jié)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)中均能得到體現(xiàn)；加速度響應(yīng)信號(hào)在經(jīng)過(guò)細(xì)化譜分析后能找到相應(yīng)故障的特征頻率,并與實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了對(duì)比分析,該方法可有效識(shí)別軸承典型故障,為深入探究軸承故障傳遞路徑特性提供可行方法。
【關(guān)鍵詞】：滾動(dòng)軸承 動(dòng)力學(xué) 故障診斷 細(xì)化譜 振動(dòng)特征
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.33
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-18
• 1.1 課題研究背景及意義14
• 1.2 滾動(dòng)軸承仿真的研究概況14-15
• 1.3 課題來(lái)源15-16
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容16
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)及安排16-18
• 第二章 滾動(dòng)軸承的動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)理論模型18-36
• 2.1 常用滾動(dòng)軸承概述18-20
• 2.1.1 深溝球軸承的基本結(jié)構(gòu)18
• 2.1.2 圓柱滾子軸承的基本結(jié)構(gòu)18-20
• 2.2 滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)理論模型20-25
• 2.2.1 各零件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)20-21
• 2.2.2 滾動(dòng)體受力分析21-22
• 2.2.3 保持架受力分析22-23
• 2.2.4 內(nèi)/外圈的動(dòng)力學(xué)分析23-25
• 2.3 滾動(dòng)軸承元件的接觸特性25-30
• 2.3.1 赫茲接觸理論(Hertz接觸理論)26-27
• 2.3.2 Hertz理論在接觸面的應(yīng)用27-28
• 2.3.3 接觸應(yīng)力與應(yīng)變28-29
• 2.3.4 接觸面壓力分析29-30
• 2.4 滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析30-32
• 2.5 滾動(dòng)軸承故障形式及其成因32-33
• 2.6 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)機(jī)理33-34
• 2.7 滾動(dòng)軸承故障診斷方法34
• 2.8 本章小結(jié)34-36
• 第三章 基于顯式動(dòng)力學(xué)的深溝球軸承仿真與分析36-56
• 3.1 理論基礎(chǔ)36-38
• 3.1.1 顯式動(dòng)力學(xué)基本算法36-37
• 3.1.2 細(xì)化譜法37-38
• 3.2 正常深溝球軸承仿真模型的建立38-44
• 3.2.1 有限元模型的建立38-40
• 3.2.2 材料、約束和載荷的設(shè)置40
• 3.2.3 PART及接觸模型的設(shè)定40-41
• 3.2.4 分析求解41-44
• 3.3 外圈故障軸承的動(dòng)力學(xué)仿真與分析44-49
• 3.3.1 外圈故障軸承的動(dòng)力學(xué)仿真44-45
• 3.3.2 外圈故障軸承等效應(yīng)力分析45-46
• 3.3.3 外圈故障軸承仿真信號(hào)振動(dòng)特征與等效應(yīng)力分析46-47
• 3.3.4 基于頻域方法的加速度仿真信號(hào)包絡(luò)解調(diào)細(xì)化譜故障特征分析47-49
• 3.4 內(nèi)圈故障軸承的動(dòng)力學(xué)仿真與分析49-54
• 3.4.1 內(nèi)圈故障軸承的動(dòng)力學(xué)仿真49-50
• 3.4.2 內(nèi)圈故障軸承等效應(yīng)力分析50-52
• 3.4.3 內(nèi)圈故障軸承仿真信號(hào)振動(dòng)特征與等效應(yīng)力分析52
• 3.4.4 基于頻域方法的加速度仿真信號(hào)包絡(luò)解調(diào)細(xì)化譜故障特征分析52-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第四章 圓柱滾子軸承動(dòng)力學(xué)仿真與分析56-74
• 4.1 正常滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)模型的建立與分析56-59
• 4.2 外圈故障軸承的動(dòng)力學(xué)仿真與分析59-62
• 4.2.1 外圈故障軸承仿真模型的建立59-60
• 4.2.2 外圈故障軸承仿真信號(hào)振動(dòng)特征與應(yīng)力變化分析60-61
• 4.2.3 基于頻域方法的加速度仿真信號(hào)包絡(luò)解調(diào)細(xì)化譜故障特征分析61-62
• 4.3 內(nèi)圈故障軸承的動(dòng)力學(xué)仿真與分析62-65
• 4.3.1 內(nèi)圈故障軸承仿真模型的建立62-63
• 4.2.2 內(nèi)圈故障軸承仿真信號(hào)振動(dòng)特征與應(yīng)力變化的分析63-64
• 4.3.3 基于頻域方法的加速度仿真信號(hào)包絡(luò)解調(diào)細(xì)化譜故障特征分析64-65
• 4.4 實(shí)驗(yàn)分析65-71
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)器材66-68
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)方案68
• 4.4.3 希爾伯特包絡(luò)譜法68
• 4.4.4 振動(dòng)頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)分析68-71
• 4.5 本章小結(jié)71-74
• 第五章 結(jié)論與展望74-76
• 5.1 研究成果總結(jié)74-75
• 5.2 下一步工作75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-84
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介84-85
• 附件85-86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1044607