本文選題：混合陶瓷球軸承 + 軸承缺陷��； 參考：《昆明理工大學》2016年碩士論文

【摘要】：滾動軸承作為旋轉機械的關鍵基礎部件,主要用于支撐轉子旋轉,且設備運行過程中大部分能量會傳遞到軸承上,進而導致軸承較易受損失效。隨著近年來高速機械設備的發(fā)展,混合陶瓷球軸承因其自身的優(yōu)勢而在高端機床中得以廣泛應用。然而,目前有關混合陶瓷球軸承的故障診斷技術及損傷程度評價方法卻極為有限。通過分析故障軸承振動信號中雙沖擊特征實現剝落故障區(qū)長度的估算,為運行工況下軸承健康狀態(tài)的判定及剩余壽命的預測提供一種可靠的方法。研究中以軸承外圈滾道單一剝落故障為例,在Hertz彈性理論的基礎上深入分析滾動體通過不同尺寸大小缺陷時局部缺陷邊緣與滾動體之間的彈性變形情況,且產生的沖擊脈沖波形及幅值與缺陷形狀和尺寸有著直接的關系,對于雙沖擊現象產生機理的研究也具有重要的學術研究價值�；趯L動軸承內部缺陷故障誘發(fā)的非線性激勵機理的研究,詳細闡述了滾動體與外圈滾道間的接觸位移及接觸力的變化情況,并構建出相應的時變函數。通過在正常滾動軸承動力學模型的基礎上提出時變位移與時變接觸力相耦合的滾動軸承局部缺陷動力學模型,有效地克服單一函數時不變和時變位移激勵缺陷模型難以描述局部剝落缺陷邊緣接觸變形過程及雙沖擊特征的體現,打破了目前基于單一函數缺陷模型的局限性。研究中利用龍格庫塔數值積分法實現動力學微分方程的求解,經與軸承故障模擬實驗測試分析結果對比,驗證了故障軸承雙沖擊動力學模型的正確性。隨著軸承的疲勞損傷積累,其性能從開始惡化至完全失效,需經歷一個性能逐步退化的過程,因此需尋求能夠實時監(jiān)測軸承性能退化程度的特征量,便于及時更換軸承,防止軸承故障而導致設備異常失效的發(fā)生。本文分別從時域、頻域及時頻域三個特征域中分離提取能夠表征軸承健康狀態(tài)的特征指標,研究中重點分析了時頻域中EMD、EEMD原理算法及性質,并引入EEMD能量熵作為時頻域退化特征指標。由于所測軸承振動信號易受到其他零部件及外界噪聲的干擾,故在特征提取前利用基于峭度最大準則的AR模型進行預白化處理,以消除信號中的確定成分。通過進行軸承加速疲勞壽命試驗深入分析各特征指標對軸承性能退化過程的反映能力,尤其是初始性能退化的敏感性及全退化過程的一致性。
[Abstract]:As a key basic component of rotating machinery, rolling bearings are mainly used to support rotor rotation, and most of the energy will be transferred to the bearings during the operation of the equipment, which will lead to the loss of bearing efficiency. With the development of high-speed mechanical equipment, hybrid ceramic ball bearings are widely used in high-end machine tools because of their own advantages. However, the fault diagnosis techniques and damage evaluation methods for hybrid ceramic ball bearings are very limited. By analyzing the characteristics of double impact in the vibration signal of the fault bearing, the length of the spalling fault zone is estimated, which provides a reliable method for the determination of the bearing health state and the prediction of the remaining life under the operating condition. Taking the single spalling fault of the bearing outer ring raceway as an example, the elastic deformation between the local defect edge and the rolling body is deeply analyzed on the basis of Hertz elastic theory when the rolling body passes through different sizes and sizes of defects. The generated pulse waveform and amplitude are directly related to the shape and size of the defect, which is also of great academic value for the study of the mechanism of the double impact phenomenon. Based on the study of nonlinear excitation mechanism induced by internal defect fault of rolling bearing, the change of contact displacement and contact force between rolling body and outer ring raceway is described in detail, and the corresponding time-varying function is constructed. Based on the dynamic model of normal rolling bearing, a local defect dynamic model of rolling bearing is proposed, which is coupled with time-varying displacement and time-varying contact force. It can effectively overcome the limitation of single function time-invariant and time-varying displacement-induced defect model, which is difficult to describe the process of local flaking defect edge contact deformation and the expression of double impact characteristics, which breaks the limitation of the current defect model based on single function. In the study, the Runge-Kutta numerical integration method is used to solve the dynamic differential equation. The correctness of the double-impact dynamic model of the fault bearing is verified by comparing the results with the experimental results of bearing failure simulation. With the accumulation of fatigue damage, the performance of bearing deteriorates from beginning to complete failure, so it needs to go through a process of performance degradation step by step. Therefore, it is necessary to seek for the characteristic quantity which can monitor the performance degradation degree of bearing in real time so as to facilitate the timely replacement of bearing. Avoid bearing failure and cause abnormal failure of equipment. In this paper, the characteristic indexes which can represent the health state of bearings are separated and extracted from the time domain and the frequency domain respectively. The principle, algorithm and properties of EMD-EEMD in time-frequency domain are analyzed in detail. The energy entropy of EEMD is introduced as the characteristic index of degradation in time and frequency domain. Because the vibration signal of bearing is easily disturbed by other parts and external noise, the AR model based on kurtosis maximum criterion is used to pre-whiten the signal before feature extraction, so as to eliminate the definite components of the signal. Through the bearing accelerated fatigue life test, the ability of reflecting the degradation process of bearing performance, especially the sensitivity of initial performance degradation and the consistency of the whole degradation process, are analyzed deeply.
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH133.3

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本文編號：1926593