[发明专利]一种滚动轴承‐转子系统损伤振动响应定量计算方法

权利要求书

1.一种滚动轴承-转子系统损伤振动响应定量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）获取轴承-转子系统的结构参数和初始参数,所述结构参数包括轴承参数、子部件的几何尺寸、材料特性参数以及损伤特征参数；初始参数包括轴承-转子系统的外力矢量、转子转速；

2）根据所述轴承参数建立五自由度轴承模型，获取轴承-转子系统的轴承刚度矩阵；根据子部件的几何尺寸、材料特性参数，建立有限元模型，获取转子的刚度矩阵、转子的陀螺矩阵、离心力引起的等效质量矩阵；

3）建立轴承-转子系统的动力学模型；

所述轴承-转子系统动力学模型为：

Mx··+Cx·+Kx=F---(1)]]>

式中，和x分别为轴承-转子系统的加速度、速度和位移振动响应，F为轴承-转子系统的外力矢量；M、C和K分别为轴承-转子系统的质量、阻尼和刚度矩阵；

其中：

C=C_D-ΩG        (2)

K=K_S+K_B-Ω²M_C

式中，C_D为结构阻尼，Ω为转子转速，G为转子的陀螺矩阵；K_S为转子的刚度矩阵，K_B为轴承刚度矩阵，M_C为离心力引起的等效质量矩阵；

4）预设终止条件，使用时域积分法对轴承-转子动力学模型进行求解，获得轴承-转子系统位移振动响应，并记录运算时间，当运算时间满足预设终止条件时，结束计算，当计算结果不满足预设终止条件时，重回步骤1），至到计算结束。

2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承-转子系统损伤振动响应定量计算方法，其特征在于，所述步骤2）中，建立五自由度轴承模型前，进行判断是否有滚珠处于损伤区域，若是，则获取轴承损伤大小和位置，计算相应损伤特征参数，根据轴承参数以及相应损伤特征参数建立基于五自由度轴承模型。

3.根据权利要求2所述的一种滚动轴承-转子系统损伤振动响应定量计算方法，其特征在于，所述轴承损伤特征参数由以下公式求得：

对于内圈缺陷：

对于外圈缺陷：

式中，Δ_s为轴承损伤特征参数，R_i、R_o是滚珠接触点到轴承轴心的距离；r是滚珠的半径；θ_i、θ_o分别是滚珠的内外接触角；是滚珠方位角；θ为缺陷对应的弧度角。

4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承-转子系统损伤振动响应定量计算方法，其特征在于，所述步骤4）具体包括：预设循环计算步长和总计算时长，并设定初始计算时刻为0，使用时域积分法对轴承-转子动力学模型进行求解，获得轴承-转子系统位移振动响应后，更新计算时刻，将当前计算时刻加循环计算步长，若更新后的计算时刻等于总计算时长，则结束计算，若更新后的计算时刻小于总计算时长，则回到步骤1）。

5.根据权利要求1所述的一种滚动轴承-转子系统损伤振动响应定量计算方法，其特征在于，所述根据子部件的几何尺寸、材料特性参数，建立有限元模型包括：利用Timoshenko梁单元对梁类结构的转子、箱体部件进行有限元建模，利用转盘单元对带轮、套筒盘类结构进行建模。