軸承試驗(yàn)的目的：

1. 觀察深溝球軸承的滾子和滾道接觸所產(chǎn)生的非線性現(xiàn)象：

（1）分析正常軸承狀態(tài)下，赫茲-間隙徑向接觸非線性力對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響。

（2）觀察軸承的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是否會(huì)出現(xiàn)超諧、次諧、軸承VC（Varying-Clearance）共振等耦合非線性共振現(xiàn)象

（3）觀察軸承的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是否會(huì)產(chǎn)生跳躍等強(qiáng)非線性產(chǎn)生的分叉特征

2. 觀察深溝球軸承在故障情況下所產(chǎn)生的非線性現(xiàn)象：

VALENINA軸承試驗(yàn)臺(tái)

（1）分析在傳統(tǒng)的局部和分布故障的情況下，如外圈裂紋、剝落、磨損，軸承的滾子越過(guò)故障所產(chǎn)生的接觸剛度的改變。

（2）分析軸承滾子越過(guò)故障時(shí)軸承接觸力的變化，如越過(guò)故障初滾子和滾道失去接觸所產(chǎn)生的下降、滾子接觸故障的雙邊時(shí)產(chǎn)生的沖擊以及滾子駛出故障所產(chǎn)生的。

（3）分析軸承轉(zhuǎn)子在故障狀態(tài)下，其主要非線性特征的變化。

試驗(yàn)器類型

為達(dá)成上述目標(biāo)，可采用以下兩種測(cè)試軸承試驗(yàn)器進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)

1. 柔性轉(zhuǎn)子軸承試驗(yàn)器

柔性軸承試驗(yàn)器類型示意圖如下：

或

或

試驗(yàn)器需要：

（1）電機(jī)通過(guò)柔性聯(lián)軸器連接至軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，以去除由電機(jī)傳到導(dǎo)致軸的振動(dòng)

（2）靠近電機(jī)的一端為驅(qū)動(dòng)軸承，遠(yuǎn)離電機(jī)的一端為測(cè)試軸承。

（3）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為單盤(pán)轉(zhuǎn)子即可，以盡可能減少輪盤(pán)偏擺對(duì)系統(tǒng)的影響。

（4）需要測(cè)試的響應(yīng)為軸承附近的軸響應(yīng)，而非軸承傳遞至軸承座的響應(yīng)，因此需要非接觸的電渦流傳感器，并設(shè)計(jì)相關(guān)的傳感器安裝方式，可通過(guò)設(shè)計(jì)專用的傳感器插座或者貼在軸承外圈上的方式開(kāi)展。傳感器可用的加載方式如下：

（5）系統(tǒng)中需要有徑向力加載裝置，其目的是通過(guò)徑向力向軸承系統(tǒng)提供一個(gè)向下的恒力，使測(cè)試軸承受壓產(chǎn)生向下的位移：

從而使測(cè)試軸承盡可能與外圈接觸，并實(shí)際上在測(cè)試軸承處產(chǎn)生一個(gè)x方向的附加剛度：

進(jìn)而產(chǎn)生較強(qiáng)的非線性力，并在測(cè)試中出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)子響應(yīng)跳躍現(xiàn)象：

徑向力可通過(guò)（1）液壓加載至輪盤(pán)或者軸本身，或者（2）在輪盤(pán)附近通過(guò)軸承加載至轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。同時(shí)，也可（3）通過(guò)軸承加載器，采用重力加載至軸承系統(tǒng)中，進(jìn)而加載至軸承上。論文中可供參考的試驗(yàn)系統(tǒng)如下：

類型1

類型2

類型3

試驗(yàn)器工作要求

（1） 電機(jī)需要有相關(guān)的調(diào)速裝置

（2） 轉(zhuǎn)子需要工作轉(zhuǎn)速在10000rpm以內(nèi)

（3） 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速需要在5000rpm以內(nèi)

（4） 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)需要進(jìn)行動(dòng)平衡，但輪盤(pán)需保留螺栓孔以通過(guò)螺栓加載不平衡質(zhì)量，以量化分析系統(tǒng)所受的不平衡力。

（5） 軸承潤(rùn)滑可采用油潤(rùn)滑也可采用脂潤(rùn)滑

（6） 軸承需要為深溝球軸承

（7） 測(cè)試和驅(qū)動(dòng)軸承的類型需要一致，以盡可能保證系統(tǒng)不會(huì)因多種類型軸承的自激振動(dòng)而產(chǎn)生混沌現(xiàn)象。

（8） 測(cè)試需要包含正常和故障軸承，故需要在測(cè)試完正常類型的軸承后更換軸承，因此，需要有相應(yīng)的軸承拆卸工具。

（9） 測(cè)試軸承需要包含正常、外圈局部故障等類型（如在外圈滾道開(kāi)不同程度的方形孔）（或者切削滾道）：

試驗(yàn)器參數(shù)

在完成試驗(yàn)器的設(shè)計(jì)后，需要提供相關(guān)的參數(shù)：

（1） 輪盤(pán)質(zhì)量 [kg]

（2） 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度 [N/m] 和阻尼 [N/(m/s)]

（3） 軸承滾子-滾道之間的接觸剛度 [N/m1.5]

（4） 軸承滾子-滾道之間的徑向間隙 [m]

（5） 軸承內(nèi)外圈以及深溝球直徑 [m]

（6） 軸承轉(zhuǎn)子的個(gè)數(shù)

（7） 軸承局部故障的故障寬度和深度以及在滾道中所處的位置

2. 剛性轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器

剛性轉(zhuǎn)子的示意圖如下：

試驗(yàn)器需要：

（1）電機(jī)通過(guò)柔性聯(lián)軸器連接至軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，以去除由電機(jī)傳到導(dǎo)致軸的振動(dòng)

（2）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為剛性軸，不帶盤(pán)，以盡可能避免主軸系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)

（3）第三個(gè)伸出來(lái)的軸承為測(cè)試軸承，可采用加速度計(jì)或者電渦流傳感器測(cè)試系統(tǒng)的響應(yīng)

（4）測(cè)試軸承需要設(shè)有軸承座，該軸承座不與地面相連接，為自由狀態(tài)，但應(yīng)保持重心靠下。

（5）測(cè)試軸承軸承座底部需要設(shè)有掛架，來(lái)對(duì)軸承進(jìn)行相關(guān)的加載。

可參考的試驗(yàn)器類型如下：

試驗(yàn)器工作要求

（1） 電機(jī)需要有相關(guān)的調(diào)速裝置

（2） 轉(zhuǎn)子需要工作轉(zhuǎn)速在10000rpm以內(nèi)

（3） 可在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)觀察到測(cè)試軸承的接觸共振現(xiàn)象

（5） 軸承潤(rùn)滑可采用油潤(rùn)滑也可采用脂潤(rùn)滑

（6） 軸承需要為深溝球軸承

（7） 測(cè)試和驅(qū)動(dòng)軸承的類型需要一致，以盡可能保證系統(tǒng)不會(huì)因多種類型軸承的自激振動(dòng)而產(chǎn)生混沌現(xiàn)象。

（8） 測(cè)試需要包含正常和故障軸承，故需要在測(cè)試完正常類型的軸承后更換軸承，因此，需要有相應(yīng)的軸承拆卸工具。

（9） 測(cè)試軸承需要包含正常、外圈局部故障等類型（如在外圈滾道開(kāi)不同程度的方形孔）（或者切削滾道）：

試驗(yàn)器參數(shù)

在完成試驗(yàn)器的設(shè)計(jì)后，需要提供相關(guān)的參數(shù)：

（1） 測(cè)試軸承滾子-滾道之間的接觸剛度 [N/m1.5]

（2） 測(cè)試軸承滾子-滾道之間的徑向間隙 [m]

（3） 測(cè)試軸承內(nèi)外圈以及深溝球直徑 [m]

（4） 測(cè)試軸承轉(zhuǎn)子的個(gè)數(shù)

（5） 測(cè)試軸承局部故障的故障寬度和深度以及在滾道中所處的位置