[发明专利]一种计算滚道局部故障球轴承动力学响应的方法

权利要求书

1.一种计算滚道局部故障球轴承动力学响应的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取滚动轴承的基本参数和故障参数；

步骤2、计算故障跨度角和局部故障引起的额外间隙；

步骤3、计算滚动体中心与局部故障中心的角度差，结合滚动体是否位于故障区，确定故障发生后滚动体与滚道的变形量；

步骤4、代入步骤1滚动轴承的基本参数和故障参数以及步骤2故障跨度角和局部故障引起的额外间隙，并结合滚动体是否位于故障区，建立滚道局部故障球轴承动力学模型；

步骤5、采用4阶龙格-库塔法求解滚道局部故障球轴承动力学方程，得到球轴承在垂直方向和水平方向的径向位移，完成滚道局部故障球轴承动力学响应的计算。

2.根据权利要求1所述的计算滚道局部故障球轴承动力学响应的方法，其特征在于，步骤1，获取滚动轴承的基本参数和故障参数，其中：

所述基本参数包括几何尺寸、滚珠个数、接触刚度、轴承间隙和等效阻尼；

所述故障参数包括故障类型、故障尺寸和故障位置；

所述故障类型包括内圈滚道故障和外圈滚道故障。

3.根据权利要求1所述的计算滚道局部故障球轴承动力学响应的方法，其特征在于，步骤2，计算故障跨度角和局部故障引起的额外间隙，具体方法为：

步骤2.1、计算故障跨度角θ_e：

步骤2.2、计算滚动体与局部故障形成的夹角

步骤2.3、计算局部故障引起的额外间隙Δh：

式(1)至(3)中，d为局部故障尺寸；d_i、d_o分别为轴承内圈、外圈滚道直径；D为滚动体直径。

4.根据权利要求1所述的计算滚道局部故障球轴承动力学响应的方法，其特征在于，步骤3，计算滚动体中心与局部故障中心的角度差，结合滚动体是否位于故障区，确定故障发生后滚动体与滚道的变形量，具体方法为：

步骤3.1、计算每一个滚动体中心与局部故障中心的角度差θ_bd：

步骤3.2、如果滚动体位于故障区，则滚动体与正常滚道的变形量需要减去局部故障引起的额外间隙，否则不变：

式(4)至(5)中，mod(·)为取余函数；ω_c和ω_s分别为保持架角速度与转轴角速度；t为时间自变量；为外圈故障位置角；δ_i为滚动体与正常滚道的变形量，δ_i^*故障发生后滚动体与滚道的变形量。

5.根据权利要求1所述的计算滚道局部故障球轴承动力学响应的方法，其特征在于，步骤4，代入步骤1滚动轴承的基本参数和故障参数以及步骤2故障跨度角和局部故障引起的额外间隙，并结合滚动体是否位于故障区，建立滚道局部故障球轴承动力学模型，具体方法为：

且

θ_i＝2π(i-1)/N_b+ω_ct (9)

δ_i＝xcosθ_i+ysinθ_i-δ₀ (10)

式(6)至(11)中，x、y为球轴承在垂直方向和水平方向的径向位移；F_x、F_y为球轴承在x、y方向轴承反力；m为球轴承等效质量；c为等效阻尼；W为球轴承重力；θ_i为第i个滚动体的瞬时角位置；2δ₀为轴承径向工作游隙；F_i^*为滚动体与滚道间的赫兹接触力，K为赫兹接触刚度；G(·)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G(·)值为1，失去接触其值为0；N_b为滚动体个数。