ISSN10003762 CN41 1148/TH
轴承2016年6期 Bearing 2016, No. 6
产品设计与应用
1-5
考虑波纹度和不平衡力的薄壁轴承－转子系统
非线性分析
康锋，张耀强，杨茹萍，牛青波”
（1.河南科技大学土木工程学院，河南洛阳471003;2.洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳
471039）
摘要：在考虑内外图波纹度、弹性恢复力、变柔度等非线性因素和不平衡力的基础上，建立薄壁轴承-转子系统非线性动力学微分方程组，在MATLAB中利用RK4算法对方程组求解。结合分叉图、Poincare映射图和频谱图对薄壁轴承-转子系统的非线性动力学特性进行数值仿真分析。结果表明：不平衡力增大会使系统的混沌振动范围增大：不平衡力对系统水平方向振动的影响要远大于竖直方向：随转速增加，强迫振动频率在系统振动确应中逐渐占据主要地位。
关键词：薄壁轴承-转子系统：波纹度；不平衡力：非线性动力学
中图分类号：TH133.33;0322
文献标志码：A
文章编号：10003762(2016)06000105
Nonlinear Analysis of Thin -Walled Bearing -Rotor System Considering
WavinessandUnbalancedForce
Kang Feng', Zhang Yaoqiang' , Yang Ruping', Niu Qingbo
( 1. School of Civil Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China; 2. Luoyang
Bearing Science & Technology Co. ,Lid. , Luoyang 471039, China)
Abstract : The nonlinear dynamics differential equations of thin walled bearing rotor system are established on the basis of consideration of unbalanced force and nonlinear factors such as the waviness of inner and outer ring, elastic re-storing force and variable flexibility , and then the equations are solved by using RK4 algorithm under the MATLAB en-vironment. The nonlinear dynamics characteristics of thin walled bearing rotor system are numerically simulaled and analyzed by combining with bifurcation diagram, Poincare map and spectrogram. The results show that the range of cha-os vibration of system is enlarged due to increased unbalanced force. The unbalanced force has a greater impact on sys tem vibration in the horizontal direction than in the vertical. The forced vibration frequency gradually plays a major role in system vibration response with the increase of rotational speed.
Key words: thin walled bearing rotor system; waviness ; unbalanced force; nonlinear dynamics
薄壁轴承因轻量化等特点，在机器人手臂关节、航空发动机等结构中广泛应用。在轴承加工收稿日期：2015-11-23；修回日期：2016-01-24
基金项目：国家"八六三"项目（2015AA043004）；洛阳市科技攻关项目（1401018A）
作者简介：康锋（1990一），男，河南鹿邑人，工程硕士，主要研究方向为非线性振动，E-mail：15637958757@163.com。通信作者：张罐强（1968一），男，陕西歧山人，博士，硕士研究生导师，主要研究方向为转子动力学等，E-mail：aqp570@ haust. edu. cn.
制造过程中，由于加工工艺等原因，滚道表面不可避免会产生波纹度，在长期磨损后也会出现质量偏心，从而产生不平衡力，引起强迫振动。在轴承-转子系统中，由于这些非线性激励源的存在，会引起多用线性理论难以解释的动力学现象和一些不可预测的破坏后果"）。近年来，众多学者开始用非线性动力学理论来分析这些现象。文献[2]考虑了波纹度等非线性因素对滚子轴承-转子系统的影响，其研究表明波纹度引起的振动频率会使系统产生强烈的振动。文献3」研究广带