各类旋转机械中最常用的通用零部件就是滚动轴承,由于旋转精度一般都较高所以容易出故障。如果能通过轴承产生的异常信号检测出轴承故障,则可以有效减少经济损失。智能化滚动轴承状态监测利用相关的传感器进行振动信号的采集,将数据导入MATLAB程序中进行时域分析与频域分析,通过神经网络建立一个识别系统,可以对一个轴承工作状态振动信号的分析来辨别这个轴承是否发生故障。

关键词:三排圆柱滚子轴承；转盘轴承；联合载荷；疲劳寿命中图分类号:TH133．33+2文献标志码:B文章编号:1000－3762(2011)08－0007－021前言三排圆柱滚子转盘轴承是一类能够承受径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩联合作用的轴承，被广泛用于起重、冶金、采掘、建筑、港口、船舶等机械的回转装置上，结构如图1所示。当轴承受到外部载荷作用时，径向滚子承受径向载荷，上、下排滚子承受轴向载荷和倾覆力矩。

使用寿命是三排圆柱滚子转盘轴承十分重要的技术指标，是对主机进行轴承选型和校核的重要依据。下文提出了一种三排圆柱滚子转盘轴承在径向、轴向载荷和倾覆力矩联合作用下疲劳寿命的计算方法。图1三排圆柱滚子转盘轴承结构2静力学分析2．1轴向平衡若轴承的外圈固定，内圈在轴向载荷和倾覆力矩的作用下将产生轴向位移和倾角位移。此时，对于上、下排滚子来说，在轴承圆周不同的方收稿日期:2011－03－29；修回日期:2011－05－20作者简介:于春来(1971—)，男，工程师，主要从事大型风力发电机组的设计、分析及工艺工作。E－mail:yuchunlai@btw．cn。位角处上滚道与下滚道之间的弹性趋近量是不同的，从而在不同的方位角处滚子所承受的载荷也有所不同。所有上、下排滚子承受的载荷的合力与轴承的轴向载荷和倾覆力矩是平衡的，则可以得到如下平衡方程［2］Fa=Z1Qmax1Ja(ε1)－Z2Qmax2Ja(ε2)，。

M=12Dpw1Z1Qmax1Jm(ε1)+12Dpw2Z2Qmax2Jm(ε2)，。式中:Fa为轴承的外部轴向载荷；M为轴承的外部倾覆力矩；Z1为下排滚子的数量；Z2为上排滚子的数量；Qmax1为下排滚子的最大滚动体载荷；Qmax2为上排滚子的最大滚动体载荷；Dpw1为下排滚子组节圆直径；Dpw2为上排滚子组节圆直径；ε为载荷分布系数；Ja(ε)为轴向载荷分布积分系数；Jm(ε)为力矩载荷分布积分系数。

轴承的轴向载荷Fa和倾覆力矩M的联合作用效果等价于偏心距为e的单一轴向载荷Fa的作用，即M=eFa。根据2e/Dpw的值，可以查表得到ε1，ε2，Ja(ε1)，Ja(ε2)，Jm(ε1)，Jm(ε2)和Qmax2/Qmax1的值［2］。这样，根据。～。式可以计算出Qmax1和Qmax2。利用Qmax1和Qmax2可以进一步计算所有滚子的载荷。在方位角ψ处的下排滚子的载荷为Qψ1=Qmax1=1－12ε1(1－cosψ1[])n，。上排滚子的载荷为Qψ2=Qmax2=1－12ε2(1－cosψ2[])n。

33；TH825　　　文献标志码:B　　　文章编号:1000-3762(2011)05-0019-03VibrationTestofNew-typeHollowCylindricalRollerBearingsPENGLai-shen1，LIWei-jian2，PANCun-yun2(。HengyangTextileMachineryCo。，Ltd。，Hengyang421007，China。CollegeofMechatronicEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract:Ahorizontalmeasurementmethodisintroducedinthevibrationtestingofrollingbearings。

Thevibrationper2formanceofnew-typehollowrollerbearingsisstudiedandcomparedwiththatofsolidcylindricalrollerbearings。Theresultshowsthatinthespecialcondition，thevibrationperformanceofnew-typehollowrollerbearingsisbetterthanthatofsolidcylindricalrollerbearings。Keywords:cylindricalrollerbearing；hollowroller；vibrationtest；accelerationlevel　　轴承振动的试验研究一直是轴承动态性能研究的重要内容。

下面就托辊滚动轴承，提出对传统轴承的改进，以适应高速托辊稳定性与寿命的要求。1旋滚比对滚动轴承的影响旋滚比是指滚球在套圈滚道处发生自旋运动的角速度与滚动的角速度之比。旋滚比越大，表明滚动体旋转滚动越剧烈，发热和磨损越严重。旋滚比越小，表明滑动越小，对轴承越有利，轴承的使用寿命越长。图1为滚动体运动坐标系，其中o'为滚动体自转轴线；为滚动体在轴承中所处的角位置，()；为滚珠自转轴o'与x'o'y'平面的夹角；'为o'在x'o'y'平面的投影与x'轴的夹角；'x、'y、'z分别为自转角速度b在坐标轴上的投影。则有b=槡'x2+'y2+'z2。'x=bcoscos'。'y=bcossin'。'z=bsin。在高速轴承中，滚动体受到的大的离心力一图1滚动体运动坐标系般会导致外圈控制，即在滚动体与外圈接触处只有纯滚动，认为滚动体的自旋运动发生在内圈滚道上。

如图2所示，'x和'z以及角速度e的垂直于接触面的分量产生自旋运动的角速度为se=esini+'xsini-'zcosi。所以se=bcoscos'sini-bsincosi+esini(6)在初始计算时，假定'=0，上式整理为se=bsin(i-)+esini(7)滚动体相对于内圈滚道的滚动角速度为gD2=eDz2g=eDzD(8)由式(6)和(7)得，接触处的旋滚比为:seg=bsin(i-)+esin[i]DeDz(9)图2滚动体与内圈滚道接触示意图由式(9)得，接触角i越大，滚动体的旋滚比越大，因此，应该尽量减小滚动体的原始接触角；e增大时旋滚比将大大增加，加速轴承的磨损，因此，不能无限地追求轴承的高速运转。

2离心力对滚动轴承的影响滚动体旋转时产生的离心力为F=m2r=m2eDz2=12mDz2e(10)m=V=43!(D)23=16!D3(11)将式(11)代入式(10)得F=112!D3Dz2e(12)式中:为滚动体材料的密度。对于高速轴承来说，滚动体离心力的大小将严重影响轴承的刚度，离心力越大，轴承刚度将迅速降低。由式(12)得，小滚动体由于D很小，所受离心力相对来说较小，轴承刚度受到的影响也较小，因此，应该适当减小滚动体的大小；离心力大小还与有关，密度越大，离心力也越大，因此需要采用材料密度较小的滚动体，例如，可以用陶瓷滚动体轴承代替钢制普通轴承。

根据FPA修正法确定求解周期，采用Runge—Kutta法、Newton—Raphson法求解非线性动力学方程组，用获得的系统最大Lyapunov指数判断系统的混沌行为。以某滚子轴承柔性转子系统为例，研究了该类转子系统在径向间隙、不平衡力、转轴刚度比对柔性转子系统混沌特性的影响规律，发现随着轴承径向间隙的增大，系统的混沌区间逐渐增大、变多。不平衡力的存在使得系统混沌的转速及范围变大。随着刚度比增大，振幅峰值及对应的转速均逐渐增大，系统混沌区间也增多，轴承非线性振动对柔性转子系统非线性行为的影响逐渐增强。关键词：滚子轴承；柔性转子系统；混沌；刚度比中图分类号：TH133．33；0322D0I：10．3969／j．issn．1004—132X．2014．03．021StudyonChaosBehaviorofFlexibleRotorRollingBearingSystemCuiLiZhengJianrong。