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Evaluation of a ball bearings dynamical responseunder different conditions using the recurrence analysis

Bewertung der dynamischen Reaktion eines Kugellagers unter verschiedenen Bedingungen unter Verwendung der Rekurrenzanalyse

  • The doctoral dissertation deals with the problems of the diagnosis of rolling bearings using recurrence analysis. The main topic is the influence of radial internal clearance on the change of dynamics in a self-aligning double-row ball bearing with a tapered bore, in which the axial preload can control this parameter in a wide range. The dissertation began with an analysis of the state of knowledge, where the works related to the analyzes of the impact of radial clearance on the dynamics of rolling bearings have been cited so far. In the next part of the dissertation, the thesis was formulated and activities related to its proving were defined. The theoretical part was supplemented with the basics related to vibroacoustic diagnostics of rolling bearings and presented methods that can be used for their diagnostics. The research on proving the thesis was started with the preparation of a mathematical model in which a change in the damping coefficient in the field of radial clearance was adopted, a difference in the clearance value for a given row of balls was proposed, and the influence of shape errors and radial shaft endplay on the dynamics of the tested bearing was taken into account. During the dynamics tests, the radial clearance was adopted as a bifurcation parameter, and on the basis of the bifurcation diagram, it was possible to indicate the characteristic areas of bearing operation due to the radial internal clearance. In order to verify the model, experimental tests were carried out with a series of bearings in which the radial clearance was changed in a wide range possible to be physically realized. Recurrence analysis was used for both the dynamic response obtained from model and experimental studies. Owing to the comparative analysis of the dynamic response, recurrence quantificators were selected that are most susceptible to changes in radial clearance to bearing dynamics. Moreover, as a result of the research, it was possible to select a narrow range of radial clearance, ensuring the smoothest operation of the tested bearing.
  • Die Dissertation befasst sich mit der Problematik der Wälzlagerdiagnose mittels Rekurrenzanalyse. Hauptthema ist der Einfluss der radialen Lagerluft auf die Dynamikänderung in einem zweireihigen Pendelkugellager mit kegeliger Bohrung, bei dem die axiale Vorspannung diesen Parameter in einem weiten Bereich steuern kann. Die Dissertation begann mit einer Analyse des Wissensstandes, wo bisher die Arbeiten zu den Analysen des Einflusses der Radialluft auf die Dynamik von Wälzlagern zitiert wurden. Im nächsten Teil der Dissertation wurde die These formuliert und Aktivitäten im Zusammenhang mit ihrer Prüfung festgelegt. Der theoretische Teil wurde durch Grundlagen zur vibroakustischen Diagnostik ergänzt von Wälzlagern und vorgestellte Methoden, die zu deren Diagnose eingesetzt werden können. Die Forschung zum Beweis der These wurde mit der Erstellung eines mathematischen Modells begonnen, in dem eine Änderung des Dämpfungskoeffizienten im Bereich des Radialspiels angenommen wurde, Es wurde ein Unterschied im Abstandswert für eine bestimmte Kugelreihe vorgeschlagen und der Einfluss von Formfehlern und radialem Axialspiel der Welle auf die Dynamik des getesteten Lagers berücksichtigt. Bei den Dynamiktests wurde die Radialluft als Verzweigungsparameter übernommen und anhand des Verzweigungsdiagramms angezeigt die charakteristischen Bereiche des Lagerbetriebs aufgrund der radialen Lagerluft. Um das Modell zu verifizieren, wurden experimentelle Tests mit einer Reihe von Lagern durchgeführt, bei denen die Radialluft in einem weiten physikalisch realisierbaren Bereich geändert wurde. Die Wiederholungsanalyse wurde sowohl für die dynamische Reaktion verwendet, die aus Modell- als auch aus experimentellen Studien erhalten wurde. Aufgrund der vergleichenden Analyse der Dynamik, Wiederholungsquantifikatoren wurden ausgewählt, die am anfälligsten für Änderungen des Radialspiels aufgrund der Lagerdynamik sind. Darüber hinaus war es als Ergebnis der Forschung möglich, einen schmalen Radialspielbereich auszuwählen, der den reibungslosesten Betrieb des getesteten Lagers gewährleistet.

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Metadaten
Author:Bartłomiej AmbrozkiewiczORCiD
URN:urn:nbn:de:gbv:luen4-opus4-12494
URL: https://pub-data.leuphana.de/frontdoor/index/index/docId/1249
Advisor:Anthimos Georgiadis (Prof. Dr.)
Referee:Anthimos Georgiadis (Prof. Dr.)ORCiDGND, Grzegorz Litak (Prof. Dr.)ORCiD, Jörn Mehnen (Prof. Dr.)ORCiD
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2022
Date of Publication (online):2022/07/29
Date of first Publication:2022/07/29
Publishing Institution:Leuphana Universität Lüneburg, Universitätsbibliothek der Leuphana Universität Lüneburg
Granting Institution:Leuphana Universität Lüneburg
Date of final exam:2022/03/23
Release Date:2022/07/29
Note:
The thesis is written in frame of bilateral Cotutelle agreement between Leuphana University of Lüneburg (Germany) and Lublin University of Technology (Poland)
The thesis is co-financed by the European Union under the European Social Fund in the frame of the project “Mechanics – international PhD study on Lublin University of Technology”
No. POWR.03.02.00-00-I017/16
Institutes:Fakultät Management und Technologie / Institut für Produkt und Prozessinnovation (PPI)
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht