MATLAB轴承动力学圆锥滚子轴承故障基于Hertz接触理论采用龙格库塔方法 可根据需求仿真轴承外圈、内圈的故障 1.根据时变接触线长度计算时变阻尼。 附上相关参考文献轻松掌握 2.轴承相关参数可调实现不同型号轴承轴承不同工况下的诊断。 3.仿真效果良好代码注释清晰均可直接运行可满足轴承动力学的学习需求轴承故障诊断这事儿说白了就是给轴承做体检。今天咱们用MATLAB做个会生病的圆锥滚子轴承看看故障状态下轴承的动力学表现。先上段核心代码热热身function contact_length calc_contact_length(theta, fault_type) % 计算时变接触线长度 healthy_length 3.2e-3; % 正常接触长度(mm) if fault_type outer_race fault_angle pi/6; % 故障位置对应角度 contact_length healthy_length * (1 0.3*sin(10*theta - fault_angle)); else contact_length healthy_length * ones(size(theta)); end end这段代码实现了故障外圈的接触线长度计算。当滚子经过故障点时接触长度会产生周期性变化——就像汽车压过减速带时轮胎接触面积的变化。这里的10倍频特征正是外圈故障的典型特征。一、Hertz接触理论落地实战接触刚度计算是动力学的核心咱们用Hertz公式实现function [stiffness, damping] hertz_contact(Q, L, E, nu) % 赫兹接触计算 E_star E/(2*(1-nu^2)); % 等效弹性模量 stiffness (pi*E_star*L).^0.5 .* Q.^0.5; % 非线性刚度 damping 0.1*sqrt(Q.*stiffness); % 时变阻尼计算 end这里的玄机在于阻尼计算与载荷Q的平方根相关这种非线性关系会导致振动响应中出现高次谐波。调试时注意刚度计算结果需要和轴承材料参数匹配建议先用文献[1]中的参数进行验证。二、参数化设计的艺术好的仿真程序应该像乐高积木一样灵活。咱们用结构体封装轴承参数bearing_params struct(... d_m, 120e-3, % 轴承节径 Z, 15, % 滚子数量 alpha, 12, % 接触角(度) E, 210e9, % 弹性模量 fault_flag, 1); % 故障标识修改滚子数量Z时要注意当Z20时需要调整龙格库塔的步长否则可能出现数值震荡。不同工况的实现其实很简单——在调用ode45时修改载荷参数[t,y] ode45((t,y) bearing_ode(t,y,load_profile(t)), tspan, y0);三、故障诊断的听诊器仿真结果的可视化至关重要。这段频谱分析代码能帮你快速定位故障Fs 1/(t(2)-t(1)); % 采样频率 Y fft(acceleration); f Fs*(0:L/2)/L; plot(f, 2*abs(Y(1:L/21))) xlabel(Frequency (Hz)) ylabel(|Acceleration|)外圈故障会在特征频率通常是转频的Z倍处出现明显峰值。但要注意实际中由于滑动效应峰值位置会有5%左右的偏移这个在代码里用频率补偿因子做了修正。完整代码已经打包好包含三个经典案例正常状态、外圈剥落、内圈裂纹。运行环境MATLAB 2018b及以上记得把ODE求解器的相对误差调到1e-6以获得更好收敛性。MATLAB轴承动力学圆锥滚子轴承故障基于Hertz接触理论采用龙格库塔方法 可根据需求仿真轴承外圈、内圈的故障 1.根据时变接触线长度计算时变阻尼。 附上相关参考文献轻松掌握 2.轴承相关参数可调实现不同型号轴承轴承不同工况下的诊断。 3.仿真效果良好代码注释清晰均可直接运行可满足轴承动力学的学习需求文献参考随便看看就行[1] Harris T A, Kotzalas M N. Essential concepts of bearing technology[M]. CRC press, 2006.[2] Petersen D, Howard C, Prime Z. Varying stiffness and load distributions in defective bearings[J]. 2015.