机械工程学报

作者：吝水林, 胡博文, 孙建亮, 彭艳

单位：1. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004;2. 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心 秦皇岛 066004;3. 燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室 秦皇岛 066004

关键词：多载荷,轧机轴承,故障动力学,工业试验；

基金：国家重点研发计划(2024YFE0114600)、国家自然科学基金(52505137，52475409)和河北省自然科学基金(E2025203126)资助项目。

四列滚子轴承作为轧机的关键部件，在恶劣服役环境下发生故障可能引发轧机振动加剧、产品表面质量下降甚至生产事故。针对现有动力学方法局限于通用单列轴承，且模型关键参数依赖实验室数据而无法保障模型的准确性和有效性，提出多载荷激励下轧机四列滚子轴承故障动力学建模及响应特性研究方法。通过构建辊系整体和轴承局部激励载荷模型，准确表征轧制过程中的力学行为与动态激励。在此基础上，提出轧机轴承故障动力学建模方法，揭示故障特征与系统响应之间的内在机制。为进一步验证模型与方法的有效性，搭建工业测试平台并进行试验验证，对比分析理论结果和实测数据。结果表明，接触载荷和加速度信号会在滚动元件经过故障区域时先后产生两次冲击，其中首次冲击后因与故障前壁持续接触导致载荷小幅回弹，二次冲击则引发内外滚道接触载荷交替变化及高频振动。随着碰撞能量衰减，系统最终转为以低频本征振动为主导的响应状态。此外，在轧制产品厚度为3.2 mm的SPA-H钢时，上工作辊因滚动体故障在稳态轧制阶段仍产生显著冲击响应和位移波动，导致辊缝失稳，而下工作辊则保持平稳运行状态。

来源：2026年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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