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重型机械
2012 No.3
滚动体具有局部缺陷滚动轴承的动力学分析
东亚斌"，廖明夫"，高琦2
（1，西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072； 2．中国重型机械研究院有限公司，陕西西安
710032）
摘要：在同时考患缺陷宽度、深度以及载荷区等因素的情况下，根据滚动体上单一点蚀缺陷滚过内外圈时，接触副接触变形量的变化所引起的弹性接触力的变化，建立了滚动体产生单一局部故障的滚动轴承的动力学模型。通过仿真，证实了当滚动体具有单一局部缺陷时，滚动轴承振动信号的低频成分为保持架的旋转频率、滚动体的自转频率及其借频、以及信号调制形成的边频这一结论论；并通过实验进一步证实了所建立模型和仿真结果的有效性。
关键调：滚动轴承；滚动体；单一局部故障；动力学分析
中图分类号：TH133.33
文献标识码：A
文章编号：1001196X（2012）03014805
Dynamics analysis on rolling element bearings
with localized defects
DONG Ya-bin', LIAO Ming-fu', GAO Qi2
(1. School of Power and Energy, Northwestem Ploytechnical University, Xi'an 710072, China ; 2. China National Heavy Machinery Research Institute Co., Lid., Xi'an 710032, China)
Abstract: In consideration of the influence of the width, depth of the local defect and load zone, a dynamics model of rolling bearings with a rolling element defect was constructed according to the change of the contact force between the rolling element and races caused by the variation of the contact deflection which took place when the defect passed the races. Through the numerical simulation, it was verified that the frequency compo-nents of the vibration signal of the rolling bearings with a rolling element defect in low frequency region are the rotary frequency of the cage, the rotation frequency of the rolling element and its multiple frequencies and side bands beside them caused by the rotary frequency of the cage, which is often used in fault diagnosis of rolling-element bearings. The experiment further testified the reliability of the simulated results and the rationality of the model.
Keywords: rolling bearing; rolling element; single local defect; dynamic analysis
前言 0
滚动轴承的动力学行为对整个转子系统的动力学行为有着很大的影响，特别是当其产生故障时，将诱发整个系统产生故障。因此研究故障轴
收稿日期：2012-0224；修订日期：20120330
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51175399）；陕西省自
然科学基金资助项目（2011JM7009）
作者简介：东亚斌（1976-），男，陕西消南人，博士生，副教
授，主要从事机械动力学和故障诊断研究。
承的动力学行为，对尽早发现轴承故障，保证设备正常运转具有十分重要的意义，
当滚动体具有点蚀缺陷时，在径向载荷作用下，缺陷滚过内外圈，接触副由于释放变形将使轴承产生冲击振动。同时由于滚动体的位置随保持架的旋转而周期性变化，因此冲击振动信号被保持架的旋转信号调制，轴承的振动信号频率成分除了滚动体的自转频率外，应该还包括保持架的旋转频率以及信号调制形成的边频。文献[1]所建立的滚动体故障模型虽然能够模拟出