理论教育 外圈故障轴承的有限元仿真和分析

外圈故障轴承的有限元仿真和分析

时间:2023-05-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:外圈故障设置为轴承外圈滚道上宽0.4mm、深0.3mm的划痕,如图1a所示。分析A点X、Y方向位移时域图,可以发现位移信号具有明显的周期性冲击,因频域图2b及图3b中的239.3Hz与外圈故障特征频率241Hz极为相近,误差仅为0.7%,并存在明显的二次谐波成分483.4Hz,可以肯定为轴承外圈故障。虽然两点的位移信号均可明显地反映故障特征,但信号幅值存在明显差别,B点的幅值要高于A点的幅值,这是因为它距离缺陷较近,信号在传递过程中的衰减较少。

外圈故障轴承的有限元仿真和分析

外圈故障设置为轴承外圈滚道上宽0.4mm、深0.3mm的划痕,如图1a所示。网格划分采用扫略、映射和自由划分相结合的方式,划分后的模型如图1b所示。将分析时间设为0.2s,输出步数为500进行求解。分别取外圈节点X向、Y向(对应水平、竖直)位移信号进行FFT变换分析。选择的节点位置如图1b所示。如图1b所示,选取的A节点在竖直方向,B节点在水平方向上。分析AXY方向位移时域图,可以发现位移信号具有明显的周期性冲击,因频域图2b及图3b中的239.3Hz与外圈故障特征频率241Hz极为相近,误差仅为0.7%,并存在明显的二次谐波成分483.4Hz,可以肯定为轴承外圈故障。对B点的位移振动响应信号进行分析,可得到类似的结论。AB两点XY方向位移信号存在不同,AY方向信号仅存在正方向冲击,BX方向信号仅存在正方向冲击,其他方向正负冲击同时存在。从幅值上看,AY方向信号幅值大于X方向的幅值,而BX方向的幅值要大于Y方向的幅值。以上分析表明,在检测位置上竖直方向节点Y方向的信号比其他方向的信号所携带的信息要多,因此也更能体现故障特征;水平方向节点结果类似。

虽然两点的位移信号均可明显地反映故障特征,但信号幅值存在明显差别,B点的幅值要高于A点的幅值,这是因为它距离缺陷较近,信号在传递过程中的衰减较少。所以在位置的选择上,应尽量选择离缺陷位置较近的点。如果选择的点在水平方向,可以优先考虑选择其X方向位移信号,如果选择的点在竖直方向,可以优先考虑选择其Y方向位移信号。

图 1(www.daowen.com)

图 2

图 3

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