滚动轴承早期裂纹萌生及故障演化与动力学建模研究

基本信息
批准号:51605051
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:刘静
学科分类:
依托单位:重庆大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:邵毅敏,韩术,王利明,陈章兴,曾强,王双不,饶猛,王玉,黄定川
关键词:
动力学多故障耦合滚动轴承故障机理分析早期故障诊断
结项摘要

The amplitude and waveform of the impulse caused by an incipient localized defect in a rolling element bearing are determined by morphological features and sizes of the defect. The accuracy and reliability of the determination for the operation status of the bearing are directly affected by the understanding of the excitation mechanisms and vibration characteristics of the rolling element bearing. Initiation and evolution mechanisms, vibration characteristics, and impulse vibration transmissibility characteristics of the incipient localized defects in the rolling element bearing will be studied in this work. This work will be focused on three issues: (1) the excitation mechanisms for the initiation and evolution of the incipient localized defects in the rolling element bearing will be studied, which can solve the relationships between the time-varying contact stiffness excitation and incipient defect parameters, such as morphological features, sizes and evolutions, as well as those between the time-varying displacement excitation and the defect parameters. (2) The dynamic modelling methods for the initiation and evolution of the incipient crack and localized defects in the rolling element bearing will be proposed to study the relationships between the evolutionary laws of the vibration characteristics of the rolling element bearing caused by the initiation and evolution of the defects, which can be useful for solving the problems for the diagnosis of the vibration characteristics of the rolling element bearing with the incipient defects. (3) A new dynamic model for a rotor-rolling bearing-housing system with elastic interfaces will be presented to investigate the impulse vibration transmissibility characteristics in a rotor-rolling bearing-housing system caused by the impulse vibrations in the bearing will be studied, which can be used to reveal the vibration transmissibility mechanisms between the vibration characteristics of the bearing and housing. The purposes of this work are to provide some new methods and theoretical bases for the extraction and detection of vibration characteristics caused by the initiation and evolution of the incipient defects in the rolling element bearings.

滚动轴承早期局部故障诱发的冲击脉冲的幅度和波形与故障的形貌特征和尺寸直接相关,对其激励机理和振动特征的认识程度将直接影响轴承运行状态判定的准确性与可靠性。项目以滚动轴承为研究对象,对其早期局部故障的萌生演化机理、振动特征及传递规律进行研究。具体内容包括:(1)研究滚动轴承早期局部故障萌生演化的激励机理,解决早期局部故障萌生演化与其时变接触刚度和时变位移激励之间的映射关系难题;(2)研究滚动轴承早期局部故障萌生演化的动力学建模方法,构建早期局部故障萌生演化与轴承振动特征演变规律之间的映射关系,解决轴承早期局部故障振动特征识别的问题;(3)研究轴承内部冲击振动沿轴—滚动轴承—轴承座系统弹性界面的振动传递规律,揭示轴承内部激励振动与轴承座振动之间的振动传递机理。本项目的研究旨在为早期局部故障动态演化过程中滚动轴承振动特征的提取与识别提供新的方法和理论支撑。

项目摘要

滚动轴承早期局部故障诱发的冲击脉冲的幅度和波形与故障的形貌特征和尺寸直接相关,对其激励机理和振动特征的认识程度直接影响轴承运行状态判定的准确性与可靠性。本项目系统地从故障机理、故障振动特征等角度研究早期局部故障的萌生演化机理、振动特征及传递规律,旨在为早期局部故障动态演化过程中滚动轴承振动特征的提取与识别提供新的方法和理论支撑。. 项目的主要研究进展及创新点:. 1)研究了滚动轴承早期裂纹故障萌生演化的激励机理,揭示了滚动轴承早期裂纹故障形貌特征、尺寸以及深度与其时变接触刚度和时变位移激励之间的映射关系;提出了滚动轴承早期裂纹故障动力学建模方法,发现了早期裂纹故障萌生与扩展过程中诱发的滚动轴承振动特征的演变规律。. 2)研究了滚动轴承早期局部故障萌生演化的动力学建模方法,解明了滚动轴承局部故障形貌特征动态演化规律与其诱发的时变接触刚度和时变位移激励之间的映射关系;建立了滚动轴承局部故障边缘形貌特征动态演变动力学建模方法,查明局部故障形貌特征动态演变对滚动轴承振动特征演变的影响机制,解决了滚动轴承局部故障形貌特征动态演变的解析动力学建模难题。. 3)研究了轴承内部冲击振动沿轴—滚动轴承—轴承座系统弹性界面的振动传递规律,建立了全柔性轴—滚动轴承—轴承座耦合激励的解析动力学建模方法,揭示轴承内部激励振动与轴承座振动之间的振动传递机理,解释了机械系统内部滚动轴承的故障特征信号与轴承座振动特征存在差异的问题。..项目取得的主要研究成果:..1)发表论文38篇,发表SCI论文30篇,ESI热点1篇,ESI高被引3篇,SCI期刊封面论文1篇,优秀会议论文1篇,获欧美中多名院士、会士积极评价与跟踪引用;EI期刊和会议论文各4篇,申请专利5项(授权2项),授权软件著作权1项;. 2)担任ASME IDETC2018和2019第30和31届机械振动与噪声分会共同主席和共同组织者;. 3)指导博士生1人,硕士生9人;. 4)在本基金基础上主持国防科工局基础产品创新科研项目1项和面上项目1项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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