刘倩楠 郭瑜 伍星

摘要： 基于Hertz理论，从滚动轴承系统内部运动状态出发，充分考虑缺陷出现后因材料剥落而引入的额外间隙，及滚动体通过损伤时的弹性接触过程与损伤对赫兹接触刚度的影响，并获取滚动体与滚道间的弹性变形曲线。通过构建相应的时变位移函数与时变接触力增量函数，并将两者与二自由度正常轴承动力学模型相结合，建立了滚动轴承外圈剥落故障双冲击特征机理模型，利用四阶变步长龙格库塔数值积分法对轴承外圈滚道局部缺陷进行动力学仿真及双冲击特性分析，仿真结果与试验信号的处理结果基本吻合。关键词： 故障诊断； 滚动轴承； 双冲击特征； 机理模型； 时变位移函数

中图分类号： TH65+.3； TH133.33文献标志码：A文章编号：10044523（2017）04067009

DOI：10.16385/j.cnki.issn.10044523.2017.04.019

引言

当轴承内圈或外圈滚道表面出现局部凹坑或剥落缺陷时，滚动体通过剥落区与其边缘接触时将引起冲击脉冲的产生[1]。1991年，Epps[2]在其研究中首先指出轴承局部剥落缺陷对应的振动具有双冲击特征，即滚动体进入剥落区时其振动响应呈现出阶跃响应特征，退出剥落区过程中与其后边缘碰撞时的振动响应具有脉冲响应特征，其振动信号中对应滚动体一进一出的时刻分别称为进入点与冲击点，此两点之间的时间间隔称为冲击脉冲时间间隔；Sawalhi等[34]对滚动轴承外圈滚道剥落所引起的双冲击现象进行了较为深入的研究，并得到与Epps相近的结论：通过准确检测进入点与退出点对应的时刻，可利用时差及转速等信息估计滚道局部缺陷的尺寸，有利于对剥落损伤程度的评价。……