轴承试验的目的：

1. 观察深沟球轴承的滚子和滚道接触所产生的非线性现象：

（1）分析正常轴承状态下，赫兹-间隙径向接触非线性力对转子-轴承系统所产生的影响。

（2）观察轴承的稳态响应是否会出现超谐、次谐、轴承VC（Varying-Clearance）共振等耦合非线性共振现象

（3）观察轴承的稳态响应是否会产生跳跃等强非线性产生的分叉特征

2. 观察深沟球轴承在故障情况下所产生的非线性现象：

VALENINA轴承试验台

（1）分析在传统的局部和分布故障的情况下，如外圈裂纹、剥落、磨损，轴承的滚子越过故障所产生的接触刚度的改变。

（2）分析轴承滚子越过故障时轴承接触力的变化，如越过故障初滚子和滚道失去接触所产生的下降、滚子接触故障的双边时产生的冲击以及滚子驶出故障所产生的。

（3）分析轴承转子在故障状态下，其主要非线性特征的变化。

试验器类型

为达成上述目标，可采用以下两种测试轴承试验器进行相关的试验

1. 柔性转子轴承试验器

柔性轴承试验器类型示意图如下：

或

或

试验器需要：

（1）电机通过柔性联轴器连接至轴承-转子系统，以去除由电机传到导致轴的振动

（2）靠近电机的一端为驱动轴承，远离电机的一端为测试轴承。

（3）转子系统为单盘转子即可，以尽可能减少轮盘偏摆对系统的影响。

（4）需要测试的响应为轴承附近的轴响应，而非轴承传递至轴承座的响应，因此需要非接触的电涡流传感器，并设计相关的传感器安装方式，可通过设计专用的传感器插座或者贴在轴承外圈上的方式开展。传感器可用的加载方式如下：

（5）系统中需要有径向力加载装置，其目的是通过径向力向轴承系统提供一个向下的恒力，使测试轴承受压产生向下的位移：

从而使测试轴承尽可能与外圈接触，并实际上在测试轴承处产生一个x方向的附加刚度：

进而产生较强的非线性力，并在测试中出现明显的转子响应跳跃现象：

径向力可通过（1）液压加载至轮盘或者轴本身，或者（2）在轮盘附近通过轴承加载至转子系统。同时，也可（3）通过轴承加载器，采用重力加载至轴承系统中，进而加载至轴承上。论文中可供参考的试验系统如下：

类型1

类型2

类型3

试验器工作要求

（1） 电机需要有相关的调速装置

（2） 转子需要工作转速在10000rpm以内

（3） 转子系统的临界转速需要在5000rpm以内

（4） 转子系统需要进行动平衡，但轮盘需保留螺栓孔以通过螺栓加载不平衡质量，以量化分析系统所受的不平衡力。

（5） 轴承润滑可采用油润滑也可采用脂润滑

（6） 轴承需要为深沟球轴承

（7） 测试和驱动轴承的类型需要一致，以尽可能保证系统不会因多种类型轴承的自激振动而产生混沌现象。

（8） 测试需要包含正常和故障轴承，故需要在测试完正常类型的轴承后更换轴承，因此，需要有相应的轴承拆卸工具。

（9） 测试轴承需要包含正常、外圈局部故障等类型（如在外圈滚道开不同程度的方形孔）（或者切削滚道）：

试验器参数

在完成试验器的设计后，需要提供相关的参数：

（1） 轮盘质量 [kg]

（2） 转子系统的刚度 [N/m] 和阻尼 [N/(m/s)]

（3） 轴承滚子-滚道之间的接触刚度 [N/m1.5]

（4） 轴承滚子-滚道之间的径向间隙 [m]

（5） 轴承内外圈以及深沟球直径 [m]

（6） 轴承转子的个数

（7） 轴承局部故障的故障宽度和深度以及在滚道中所处的位置

2. 刚性转子试验器

刚性转子的示意图如下：

试验器需要：

（1）电机通过柔性联轴器连接至轴承-转子系统，以去除由电机传到导致轴的振动

（2）转子系统为刚性轴，不带盘，以尽可能避免主轴系统产生振动

（3）第三个伸出来的轴承为测试轴承，可采用加速度计或者电涡流传感器测试系统的响应

（4）测试轴承需要设有轴承座，该轴承座不与地面相连接，为自由状态，但应保持重心靠下。

（5）测试轴承轴承座底部需要设有挂架，来对轴承进行相关的加载。

可参考的试验器类型如下：

试验器工作要求

（1） 电机需要有相关的调速装置

（2） 转子需要工作转速在10000rpm以内

（3） 可在工作转速范围内观察到测试轴承的接触共振现象

（5） 轴承润滑可采用油润滑也可采用脂润滑

（6） 轴承需要为深沟球轴承

（7） 测试和驱动轴承的类型需要一致，以尽可能保证系统不会因多种类型轴承的自激振动而产生混沌现象。

（8） 测试需要包含正常和故障轴承，故需要在测试完正常类型的轴承后更换轴承，因此，需要有相应的轴承拆卸工具。

（9） 测试轴承需要包含正常、外圈局部故障等类型（如在外圈滚道开不同程度的方形孔）（或者切削滚道）：

试验器参数

在完成试验器的设计后，需要提供相关的参数：

（1） 测试轴承滚子-滚道之间的接触刚度 [N/m1.5]

（2） 测试轴承滚子-滚道之间的径向间隙 [m]

（3） 测试轴承内外圈以及深沟球直径 [m]

（4） 测试轴承转子的个数

（5） 测试轴承局部故障的故障宽度和深度以及在滚道中所处的位置