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　　2014昌航空大学学报：自然科学版JournalanchangHangkongUniversity：NaturalSciencesVo1．2，No．1Mar．，214具有外圈单一点蚀故障的滚动轴承动力学建模及仿线．南昌航空大学测试与光电工程学院]为揭示滚动轴承外圈单一点蚀故障机理，基于Hertz接触理论和接触变形量渐变释放观事实，考虑圈含单一点蚀故障缺陷的滚动轴承动力学模型。通过数值仿真和实验验证，证明了本文模型的正确性，为滚动轴圈故障诊断提供了理论依据关键词]滚动轴承；外圈故障；动力学模型；渐变释放doi：10．3969／j．issn．1001-4926．2014文章编号]100—4926(2014)01—0085—06odelingSimulationlementithSingleefectRENShuai，XUKe—inn，QINHai．qin，LIZhi—nongOpticalEngineering，NanchangHangkongUniversity，Nanehang330063，ChinaAviationMechanism，QingdaoBranchNavalAviationEngineeringInstitute，ShandongQingdao26604bstractorderfailuremechanismrollinghearingelementsingleouterraceynamicmodel，whichconsideredouterracedeformationcontinuousratherthantransientusingHeacontacttheoryeformationrollerpassedthroughouterracedefectlinearfunction．Themodelnumericalsimulationexperimentresearch．Itveryvaluablerollingearingelementouterrac：rollingbearingelement；outerracedefectdynamicsmodel；gradualrelease滚动轴承常需工作在高速重载等恶劣条件下；因此，研究滚动轴承局部损伤故障的动力学特在运转中极有可能产生疲劳点蚀和剥落等故，对揭示其故障机理，为滚动轴承故断提供理论依据具有重要意义【Harsha研究了[收稿日期]2014—01—02日期]2014—02—05国家自然科学基金(51075372，51261024，51265039)；江西省教育厅科技计划项目(GJJ12405李志农(1966一空大学学报：自然科学版滚动轴承的滚道波纹度、径向余子转速及不平衡量对转子一轴承系统的非线性振动影陷时会释放一定变形量而产生冲击振动的事实，把局部故障产生的周期性冲击用脉冲序列表示，利用包络分析来研究冲击目前，有关滚动轴承分布式缺陷的动力学研究相对较多，对于局部损伤故障的动力学研究则相对较少。据此，本研究在前人的研究基自身变形量影的同时，基于接触变形量渐变释放的客观事实给出滚动体进入和离开故障区时变形量的释放变化规律和计算方法基础上，建立了外圈含单一点蚀故障缺陷的滚动轴承动力学模型，并进行了仿真和实验研究，实验结果验证了建立的模型的正确性。力学模型的建立对于绝大多数滚动轴承，通常将外圈固定在轴承座上不旋转，而将内圈安装在转子轴，随转子轴一同旋转。当然也存别将外圈固定在转子同旋转或将内外圈同时固定在内外转子轴上的情况。本文所研究的外圈点蚀故障模型主要针对外圈固定，内圈旋转的常见滚动轴承。假设滚动轴圈上某一点出现了局部点蚀缺陷，如图，由于外圈固定，因此该中心角恒定。当某一滚动体通过该点蚀缺陷时，变形释放会产生冲击应，从而引起冲击振动。对于正常滚动轴为滚动体的序号；0r表示第个滚动体Nancha外圈单一点故障模型由于实际承通常存在一定径向间隙，因此当考虑径向间隙时个滚动体与滚道总的接触变形量为只有滚动体通过故障缺陷时才会引起接触变形释放，因此对有外圈点蚀故障的滚动轴承与滚道间总的接触变形量应是在式的基础上，再考虑由于通过点蚀缺障区释放的形变量为一开关量，表示当滚动体位置角or处于点蚀缺陷的位置角。跨度内，存在变形量释放因此，开关量，的表达式可表示为其他其中，Aq)为故障的跨度角，根据图可得(b表示故：具有外圈单一点蚀故障的滚动轴承动力学建模及仿真障宽度的一半外圈故障局部示意图cd0则滚动体通过外圈故障释放的最大变形量为AmdAmax(11)目前，通常将点蚀缺陷理想化如图所示的一个矩形缺口，在该模型中假设当滚动体一进入故障区就会瞬间释放全部变形量，离开故障区的瞬间又会重新获得接触变形量。因此，滚动体通过外圈释放的变形量表达式就是式(11)为滚动轴承外圈局部点蚀故障放大示图。目前外圈点蚀故障的模型将故障深度定义为如图2b所示的名义深度d’。但实际的滚动轴承外圈不可能为完全意义上的刚性体，在与滚动体接触，外圈本身也会发生变形。d中因忽略了外变形量爱游戏官网，故并不全表示外圈故障的严重程度。实际的故障深度应该是名义深度2b中所示，当滚动体通过外圈缺陷并且滚动体接触到缺陷底部时，释放的最大接触变形量Amax就是故障深度d；当滚动体通过外圈缺陷但并接触不到缺陷底部时，释放的最大接触形变量Amax应该是滚动体的变形量圈的变形量C由之差理想的变形释放瞬变模型考虑到实际的变形释放和重新获得过程应该是一个渐变释放的过程。因此本研究将点蚀改进的变形释放模型当滚动体在进人和离开缺陷的接触点，由故障释放的变形量为零，释放的变形量达到最大。与此障弧线长度较外，因此弧线ABBC可近似当成直线。昌航空大学学报：自然科通过以上分析可知，实际的释放形变量计算应11)基础上，充分考虑外圈与滚动体的形变释放和重新获得的渐变过程，该变形量为12)在确定了滚动体通过点蚀缺陷的接触变形量Hertz理论得第滚动体所承受的接触载荷Ff：f硒‘其中，K为滚动体与双侧滚道总的等效接触变形系数。根据Hertz接触理论在内外圈滚道接触角相等的情况下分别是滚动体与外圈和内圈的接触变形系数圆柱滚子向进行投影，得单个滚动体对外圈的接触载荷fFxjFjcos0j(15)I．Fy~将所有滚动体的接触载荷相加，得到外