滾動軸承；振動噪聲
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滾動軸承；振動噪聲的視頻教程
1-07 基于matlab的軸承故障脈沖仿真(外圈，內圈，滾動體)
基于matlab的軸承故障脈沖仿真(外圈，內圈，滾動體)，再此基礎上加噪聲，齒輪嚙合，基于上述三個合成高干擾信號。進行各類算法驗證。基于MATLAB平臺，算法已調通，可直接運行。 購買后可下載視頻中的源程序文件。
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Simcenter 3D電機振動噪聲分析
本視頻旨在進行建立電機的聲場進行振動噪聲的分析，采用Simcenter 3D建立聲場，將電機的電磁力映射到電機結構定子齒端進行分析。結合官方教程具體操作請看視頻。
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滾動軸承；振動噪聲的實例教程
結語
振動與噪聲從本質上說，是一個事情的兩個方面，具有高度相關性；但從表現形式來看，由于是兩種物理現象，又各有其顯著相異性。軸承的振動與噪聲也不例外，但同時還有其特殊性。對于軸承振動的控制，其目的主要是控制噪聲。
參考文獻
[1]楊曉蔚.滾動軸承振動與噪聲的相關性解析[J].軸承，2011.
來源：《中國新技術新產品》
01 概述
軸承裝入電機后，電機的軸承噪聲與軸承單體的噪聲有著密切的聯系。一般來說，噪聲小的軸承裝入電機后，電機噪聲也小，但也出現了電機噪聲并不小的情況。所以研究軸承對電機振動噪聲的影響有三個方向，以下分別進行研究和介紹：
? 軸承單體的振動噪聲。
? 軸承電機的配合策略。
? 軸承電機的安裝工藝。
02 軸承單體的振動噪聲
軸承各部件的幾何精度是決定軸承噪聲水平的重要因素。所以電機專用的低噪聲軸承是經過特殊加工工藝，嚴格控制幾何精度而制造出來的。所以在選用軸承時，加工精度是非常重要的選型參數。
其實嚴謹地測試軸承單體的噪聲水平并不容易實現，因為這不僅需要性能良好的聲學實驗室，而且還要可靠的將軸承驅動裝置的噪聲與軸承噪聲區分開。所以在實踐中，總是以軸承外圈的振動量級來評價軸承的噪聲水平。另前人的大量測試數據表明，軸承噪聲會隨著軸承內徑和滾珠直徑的增加而增加。
03 軸承電機的配合策略
一般傾向，會采用軸頸與內圈、外圈與軸承室的過盈緊配來避免產生不必要的滑動，但事實上這會給電機軸承噪聲帶來兩個不好的影響。一是，緊配會使軸承的徑向游隙減小甚至消失，可能會導致高頻電機噪聲，嚴重時會縮短軸承壽命。實踐表明，當軸承工作游隙過小時會導致高頻嘯叫聲，當工作游隙過大時會引起低頻嗡嗡聲。二是，緊配使軸承內外圈產生仿形現象，內外圈表面產生微觀改變，幾何精度降低，使電機噪聲增大。
考慮到主機廠習慣將軸加工成上差，將軸承室加工成下差，可能導致配合過盈量偏大。所以現建議將軸加工提高一個精度以及取消軸承室加工的下差。有人會擔心取消下差會產生打滑問題，其實這個擔憂邏輯上是不能成立的，因為取消下差只是減小了軸承室與外圈的可能過盈量，并沒有增加它們之間的空隙。大量測試能表明，當軸承外圈與軸承室有5--10微米的配合間隙時，對降低電機噪聲是有較大好處的。
展開 一、噪聲產生的機理
從物理上來講，噪聲指的是強度和頻率都是沒有規律、雜亂無章變化的聲音，主要通過對噪聲的強弱和頻譜分析來進行度量。球軸承的噪聲是在內圈旋轉外圈固定的條件下，通過聲級計所測量的聲壓級別來進行評定。物體振動會發出噪聲，而機械噪聲來源于機械部件之間的交變作用力。根據力的傳遞方式和作用，這些交變力一般可分為周期性作用力、撞擊力和摩擦力三個種類。
周期性的作用力會激起機械零部件的穩態振動，同時產生噪聲，并以聲波形式向四周輻射能量。從原理上說這種穩態振動是很難完全消除的，要控制這種噪聲，最根本的辦法是消除或減小引起振動的力。
很多機械的噪聲主要都來源于機械零部件間的相互撞擊，要降低這種噪聲首先要減小振動的水平或增加阻尼。摩擦噪聲是由于物體之間的摩擦所引起的噪聲。產生摩擦時摩擦力大，則振動幅值大。所以減小摩擦噪聲的有效方法是減小摩擦力。由以上噪聲的分類及其激勵表現形式，可將軸承噪聲分為∶軸承固有噪聲、因設計和工藝加工誤差而形成的噪聲以及傷痕和夾雜物引起的噪聲。
滾動軸承發出噪聲的主要原因是由于滾動軸承在轉動過程中，在負載作用下，滾動軸承產生變形引起振動而發出的。
二、噪聲的分類與產生的原因
1.滾動軸承的固有噪聲
假如軸承的各種控制尺寸均為理想尺寸（即內、外滾道和滾動體均為圓，有游隙）并且不存在任何誤差，當軸承旋轉時也會產生固有噪聲，對滾動軸承而言這是其本身固有的一種噪聲，是不可避免的。
這種噪聲是由于軸承旋轉而發生的一種平穩、連續的噪聲，它是一個基本噪聲。該噪聲是由彈性套圈彎曲的固有振動引起的。這種振動在徑向和軸向方向上都存在。
展開 軸承在不同的階段所表現出來的振動特性是不相同的，對于最早期的超聲階段，由于振動能量不高，特征不明顯，而在故障后期軸承失效接近尾聲時，軸承的故障特征頻率和固有頻率會被隨機寬帶高頻“振動噪聲”所淹沒。因此，滾動軸承故障振動處理方法更多集中在第二和第三階段，即固有頻率階段和故障特征頻率階段。
對于普通的振動信號，我們主要從時域和頻域來進行相應的處理。對于軸承故障振動信號的處理而言，也離不開時域與頻域的處理方法。但除此之外，還有高級的信號處理方法，如包絡分析。
對滾動軸承振動信號進行分析的第一步是要獲得能提取到有用信息的時域數據，因此，這涉及到兩個方面：數據的采樣頻率與測量位置。
滾動軸承表面局部缺陷所產生的沖擊性振動，是從接觸點出發呈半球形波面向外傳遞的。在信號傳遞路徑上，如果遇到材料的轉折、尖角或兩個配合面時，由于波的折射和反射將引起很大的能量損耗。因此，通常為了減少能量損耗，測量位置通常是軸承座的垂直與水平方向。
由于滾動軸承沖擊作用時間極短，以及沖擊的時間間隔也短，因此，要表征這些極短時間內的信號，需要極高的采樣頻率。另一方面，故障早期激勵起的軸承固有頻率也位于高頻區。故，對于軸承故障振動信號而言，通常采樣頻率可能要達到100kHz。
對于軸承的故障判斷而言，通常不是一次檢測就可以判斷故障的，而更多的是定期檢測或長期監測，對比各類信號，以便對故障做出正確的預報。
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頻率范圍選擇
滾動軸承故障發生要經歷四個階段，第一階段屬于超聲階段，頻率非常高，頻譜圖中除了轉頻及其倍頻，并無明顯的故障頻率。第二階段主要是時間極短的脈沖激勵起滾動軸承各部件的固有頻率階段，這個階段對應的頻率也高，但低于第一階段。第三階段是出現少量局部缺陷，頻譜圖中存在明顯的故障特征頻率。
展開 摘要：在對某核電廠1號機組控制棒驅動機構電源系統(RAM)電動發電機組進行常規振動狀態監測過程中，發現2號發電機(1RAM002GE)驅動端滾動軸承存在尖銳異音，且振動水平在較短時間內有明顯上漲。通過對振動趨勢進行合理跟蹤，對頻譜結構進行對比分析，結合滾動軸承故障發展特點，成功診斷出故障原因為滾動軸承內圈存在磨損剝落缺陷。
核電廠運行需要電機、泵、風機等大量的轉動設備行使各類介質輸送功能，而對于這些旋轉設備而言，滾動軸承是非常重要且易損的元件之一。當滾動軸承零件表面發生損傷時，損傷的單元隨著滾動體與內圈、外圈之間交變力的作用，相互擠壓、磨損引起軸承較大的振動響應。根據軸承的損傷程度及損傷零部件的不同，反映在振動幅值和頻譜特征上也不盡相同。因此，核電廠運行維護人員可以通過跟蹤滾動軸承振動變化趨勢，識別特征頻率，來判斷滾動軸承的運行狀態，實現故障診斷的目的。
1、滾動軸承結構及振動特征
典型的滾動軸承結構如圖1，由滾動體、保持架、外圈、內圈四個結構部件組成。通常外圈裝配在軸承座上，內圈裝配在軸頸上，外圈固定，而內圈隨軸頸旋轉。根據滾動體的結構不同，滾動軸承可分為深溝球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等，可根據載荷的不同應用于不同安裝場景。
滾動軸承的功能和結構特點決定了，各結構件在運行過程中經常會承受交變載荷。即使正常安裝且合理維護的軸承，在運行一段時間后，也可能會出現疲勞剝落或表面磨損等各種形式的缺陷。
由于軸承的旋轉特性，當某個結構件發生缺陷后，會在振動頻譜上產生表征該結構件缺陷的特征頻率分量。各結構件的特征頻率計算公式見表1。
在實際的滾動軸承故障診斷中，診斷工程師通過振動分析診斷儀器，分析識別滾動軸承的實際振動頻率并與計算的特征頻率進行對比分析。
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本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師
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滾動軸承靜力學，動力學仿真，接觸問題好難調試啊，有沒有一起交流的伙子，交流下調試心得（本人用Abaqus，有NUAA的小伙伴最好啦）！??
培訓日程：
培訓時間：8月14-15日
培訓地點：武漢市江夏區華工園二路1號2樓北京廳
面向人群：具備有限元基礎的工程技術人員
培訓目標：
? 了解關于Marc非線性熱、熱-機耦合方面的基本理論；
? 基本掌握Marc前后處理器mentat功能，熟悉mentat的操作界面；
? 掌握熱及熱機耦合仿真流程及操作；
? 掌握Marc中材料非線性，接觸非線性和熱相關性設置和定義方法
精彩直播預告
在振動與噪聲仿真問題中，通常使用傳函來表示響應與激勵之間的關系。此類仿真在多數預報和優化場景中效果顯著，但其前提是必須掌握載荷的頻譜特性，以便針對載荷頻譜相關的特定頻率進行傳函優化。
然而，優化效果仍需通過測試進行驗證。若響應未達到優化目標，則需重新優化傳函。若能準確地將實際載荷直接添加于仿真模型進行分析，則可以直接從響應頻譜中識別優化的頻率及貢獻路徑，從而定量地驗證優化算法
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