帶故障滾動(dòng)軸承的剛度特性分析、模擬與測試研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能不斷提高。滾動(dòng)軸承作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)廣泛采用的一種支承，其力學(xué)特性對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力特性有重要的影響，當(dāng)其產(chǎn)生故障時(shí)會(huì)引起軸承載荷重新分配，從而會(huì)影響到整機(jī)的振動(dòng)行為，也將會(huì)誘發(fā)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生故障，尤其是高速下更為顯著。因此，為了滿足新一代先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的需要，進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速滾動(dòng)軸承正常及故障狀態(tài)下的研究十分必要。
　　本文針對帶有故障的滾動(dòng)軸承，分別采用解析計(jì)算、有限元模擬和實(shí)驗(yàn)測試三

2、種方法，對其正常和帶有點(diǎn)蝕故障和滾珠缺失三種不同工況下，在不同負(fù)載下的剛度特性進(jìn)行了分析，以及故障對其剛度特性的影響研究。具體內(nèi)容包括:
　　(1)闡述了深溝球軸承和斜角球軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，介紹了Hertz彈性接觸理論、剛性套圈假設(shè)等相關(guān)基礎(chǔ)理論。根據(jù)滾珠在負(fù)荷作用下的變形情況，利用Hertz理論推導(dǎo)了滾珠與內(nèi)、外環(huán)之間接觸點(diǎn)的剛度表達(dá)式。
　　(2)建立了角接觸球軸承正常安裝狀態(tài)、具有單一點(diǎn)蝕故障和滾珠缺失故障的軸承剛度解析

3、計(jì)算模型，以角接觸球軸承71807AC為例進(jìn)行了仿真計(jì)算分析，研究了軸承軸向剛度和徑向剛度隨軸向載荷、徑向載荷的變化規(guī)律，討論了故障尺寸對剛度的影響。對比了軸承在正常狀態(tài)下、具有滾珠缺失和點(diǎn)蝕故障工況的剛度特性，研究了軸承故障對剛度特性的影響。
　　(3)基于有限元基本分析方法，在考慮邊界條件影響的情況下，考慮套圈變形的影響，建立了角接觸球軸承和圓柱滾子軸承剛度特性分析的有限元析模型，分別討論了角接觸球軸承在承受徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷

4、、徑向和軸向聯(lián)合負(fù)荷及圓柱滾子軸承僅承受徑向載荷時(shí)，軸承剛度隨負(fù)載的變化規(guī)律。
　　(4)建立了角接觸球軸承外圈點(diǎn)蝕和滾珠缺失故障下的有限元模型，對比了正常狀態(tài)下、外圈點(diǎn)蝕故障下和滾珠缺失故障下角接觸球軸承的剛度特性。
　　(5)搭建了角接觸球軸承靜態(tài)剛度測試試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行了正常狀態(tài)下和滾珠缺失故障下角接觸球軸承的靜態(tài)軸向、徑向剛度測試，測試結(jié)果具有良好的重復(fù)性。同時(shí)測試結(jié)果、解析計(jì)算結(jié)果和有限元方法仿真結(jié)果進(jìn)行了對照分析，在