摘要： 氢氧火箭发动机涡轮泵常采用滚动轴承作为轴系支承，轴承局部故障会引起柔性转子出现非线性振动，导致涡轮泵工作异常。本文建立柔性转子-球轴承系统的动力学方程，通过Newmark-β 时程分析法对含有外圈故障和滚动体故障的系统运动方程求解，获取系统动力学响应和故障频率，使用模拟转子实验台验证了模型的准确性。研究结果表明，经Hilbert 变换对故障信号解调后，外圈故障存在的情况下，转子系统做周期运动时包络图以故障频率fBPFO 为中心，转频为带宽的边频；在转子系统进入拟周期运动后，包络图的频谱内容发生改变，出现以故障频率fBPFO 及fBPFO±谐波频率为中心区，转频为带宽的边频带。在外圈故障区演化过程，由缺陷引起的时变位移对涡轮盘振动响应的增加最为明显，导致转子系统的非线性振动加剧，激发氧涡轮泵转子系统从周期运动变为拟周期振荡，增大氧涡轮泵内碰摩的风险。由于柔性转子刚度和刚性转子刚度的差异，滚动体故障的包络谱中的调制频率各不相同。该动力学模型可
用于氧涡轮泵转子-球轴承系统的故障诊断。

关键词: 故障诊断, 球轴承, 转子动力学, 非线性动力学, Timoshenko梁, 氧涡轮泵