一种滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法与流程

技术特征：
1.一种滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采集滚动轴承基本参数，包括滚动轴承几何尺寸、滚珠个数、接触刚度、等效阻尼；步骤2、将步骤1滚动轴承基本参数带入基于两自由度滚动轴承系统的滚动轴承变柔度振动方程，建立滚动轴承系统变柔度参数共振动力学模型；步骤3、采用数值分析方法求解步骤2中滚动轴承系统变柔度参数共振动力学模型，得到系统变柔度振动的幅频响应曲线；步骤4、根据步骤3所得幅频响应，通过两自由度方向动态刚度估计公式估算系统动态刚度，利用两自由度方向动态固有频率估计公式，估算系统固有频率，并据此得到滚动轴承系统主共振位置与可能存在的组合共振位置；步骤5、根据步骤3所得幅频响应与步骤4所得可能存在的组合共振位置，确定组合共振的复杂响应区间，进行主频率成份的分析，确定组合共振的类型；步骤6、根据步骤5所得复杂响应的主频率成份，反算其共振位置，与估算得到的主共振位置对比，确定引起复杂响应的组合共振的区间，完成滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析。2.根据权利要求1所述的滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，其特征在于，步骤2中，将步骤1滚动轴承基本参数输入两自由度滚动轴承变柔度振动方程，建立滚动轴承系统径向变柔度振动动力学模型：且δ
i
＝xcosθ
i
ysinθ
i
‑
δ0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)θ
i
＝2π(i
‑
1)/n
b
ωt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)ω＝ω
s
(1
‑
d
b
/d
h
)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)ω
vc
＝n
b
·
ω
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)式(1)至(6)中x、y为系统两自由度方向径向位移；f
x
、f
y
为系统x、y方向轴承反力；t为时间自变量；m为轴承系统等效质量；c为等效阻尼；w为系统所受定常载荷；c
b
为hertzian接触刚度系数，且α取3/2、10/9分别对应滚动轴承和滚动轴承系统；h[
·
]是表示接触状况的heaviside函数，描述滚动体与滚道接触情形，发生接触h[
·
]值为1，失去接触其值为0；n
b
为滚动体个数，且δ
i
和θ
i
分别为第i个滚动体的径向变形和瞬时角位置；2δ0为轴承径向工作游隙；ω为保持架速度，且ω
s
、d
b
和d
h
分别为系统转轴速度、轴承滚动体直径和节圆直径；ω
vc
为变柔度参数激励角速度。3.根据权利要求1所述的滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，其特征在于，步骤4中，根据步骤3所得幅频响应，通过两自由度方向动态刚度估计公式估算系统动态刚度，利用两自由度方向动态固有频率估计公式，估算系统固有频率，并据此得到滚动轴承系统主共振位置与可能存在的组合共振位置，具体方法为：
通过mevel提出的两自由度方向动态刚度k
xx
(t)、k
yy
(t)估计公式：和mevel提出的两自由度方向动态固有频率ω
xx
(t)、ω
xx
(t)估计公式：计算得出此时系统两自由度方向的主共振位置，分别为x方向ω
x0
和y方向ω
y0
，计算公式为：其中，k
int
为数值积分的计算步数；通过主共振位置频率得到四种可能存在的组合共振位置ω
vc
，分别：ω
x0
ω
y0
，1/2
·
(ω
x0
ω
y0
),1/2
·
(1/2
·
ω
x0
ω
y0
),和1/2
·
(ω
x0
1/2
·
ω
y0
)。4.根据权利要求1所述的滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，其特征在于，步骤5中，根据步骤3所得幅频响应与步骤4所得可能存在的组合共振位置，确定组合共振的复杂响应区间，进行主频率成份的分析，确定组合共振的类型，具体方法为：设通过主频率成份的分析得到复杂响应在x、y两自由度方向的主频率成分p和q，当p q＝1时，则判断引起复杂响应的组合共振类型为ω
x0
ω
y0
＝ω
vc
，当1/2
·
(p q)＝1时，则判断引起复杂响应的组合共振类型为1/2
·
(ω
x0
ω
y0
)＝ω
vc
组合共振，当1/2
·
(1/2p q)＝1时，则判断引起复杂响应的组合共振类型1/2
·
(1/2ω
x0
ω
y0
)＝ω
vc
，当1/2
·
(p 1/2q)＝1时，则判断引起复杂响应的组合共振类型1/2
·
(ω
x0
1/2ω
y0
)＝ω
vc
，ω
x0
、ω
y0
两自由度方向的主共振位置。5.根据权利要求1所述的滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，其特征在于，步骤6中，根据步骤5所得复杂响应的主频率成份，反算其共振位置，与估算得到的主共振位置进行对比，确定引起复杂响应的组合共振的区间，完成滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析，具体方法为：通过主频率成分反算得到的共振位置与估算得到的主共振位置进行对比：式中，n
b
为滚动体个数，ω为保持架速度，p和q为两自由度方向的主频率成分，ω
x0
、ω
y0
为估算的两自由度方向的主共振位置。6.一种滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，其特征在于，基于权利要求1
‑
5任一项所述的滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，实现滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析。7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，基于权利要求1
‑
5任一项所述的滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，实现滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，基于权利要求1
‑
5任一项所述的滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，实现滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析。

技术总结
本发明公开一种滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析方法，采集滚动轴承基本参数，建立滚动轴承系统变柔度参数共振动力学模型；求解滚动轴承系统变柔度参数共振动力学模型，得到系统变柔度振动的幅频响应曲线；估算系统固有频率，据此得到滚动轴承系统主共振位置与可能存在的组合共振位置；确定组合共振的复杂响应区间，进行主频率成份的分析，确定组合共振的类型；反算共振位置，与估算得到的主共振位置对比，确定组合共振的区间，完成滚动轴承复杂跳动行为触发机制的全局分析。本发明大大拓展了滚动轴承复杂跳动行为的分析范围，提高了滚动轴承复杂跳动行为触发机制分析的效率，为抑制系统组合共振以及复杂响应提供理论依据。论依据。论依据。


技术研发人员：张智勇 李轩
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2021.05.24
技术公布日：2021/11/26