滚动轴承局部故障时变刚度系统动力学分析

来源：振动与冲击杂志2024年第9期北京时间：

作者：郭宝良，赵玉秀，史丽晨，李玲，段志善

单位：1.西安建筑科技大学 机电工程学院，西安710055； 2.西安思源学院 图书馆，西安710038

摘要：针对滚动轴承局部故障动力学建模问题，通过分析各滚动体在进入、退出载荷区和陷入故障时的变化情况，基于Hertz接触理论，定义了接触变形保留因子，提出了滚动轴承等效时变刚度函数，建立了局部故障滚动轴承单自由度时变刚度动力学模型，并进行了理论分析和实验研究。研究结果表明，当滚动体进入或退出载荷区时，载荷区中承载滚动体数量增加或减少，引起系统等效时变刚度的小幅增加或减小；当滚动体陷入故障时，因接触变形保留因子的不同使得其有效接触刚度不同程度降低而导致系统等效时变刚度的减小。系统等效时变刚度的变化引起载荷区中其他滚动体的接触变形和接触力产生不同幅度的变化，从而平衡外部径向载荷，对载荷区中心附近的滚动体的影响较为明显，但不影响各滚动体的有效接触刚度。系统等效时变刚度发生突变，导致系统振动。外环故障时，等效时变刚度等幅变化；内环故障时，等效时变刚度的变化受到内环旋转的调制而幅值不同。提出的单自由度时变刚度动力学模型与实际更加吻合。

关键词：滚动轴承；局部故障；动力学；等效时变刚度