滚动轴承是板带轧机的核心零部件之一,其健康状态和稳定性影响着整机装备的安全运行。以满足用户和市场需求为导向,板带轧机朝着高速、重载、高精度、高可靠性方向发展,对滚动轴承的承载能力、稳定性、服役寿命等提出更高要求。辊系装配误差、零部件磨损引起轧制过程中的过大轴向力、轧制力偏差等非稳态工况致使轴承处于非正常承载环境,不可避免的引起轴承局部应力过大、温升过高,导致其出现裂纹、凹坑和磨损剥落等局部故障,甚至带来轴承抱死轧辊等严重后果。动力学机理是研究局部故障的核心基础理论,目前研究集中在通用滚动轴承二维平面,以空间接触关系为核心的高速重载多列滚动轴承局部故障动力学机理研究较少。为揭示非稳态轧制工况下,板带轧机滚动轴承局部故障形成、发展与动力学响应之间的映射关系,及早发现和抑制局部故障,急需研究板带轧机滚动轴承局部故障动力学机理。包括引起轴承局部故障的滚动体/滚道非均匀接触特性,考虑板带轧机辊系-滚动轴承相互作用的一体化动力学模型,在一体化动力学模型基础上考虑局部故障影响的动力学机理以及局部故障中典型的微动故障演化机理。研究为保障板带轧机滚动轴承安全运行提供理论基础和实际工程价值。针对非稳态轧制工况下引起轴承局部故障的滚动体/滚道非均匀接触特性,建立偏载状态下轴承接触力学模型。通过将载荷接触区离散化处理,采用柔度矩阵法进行关联,建立偏载效应影响下的迭代求解模型,模拟滚动体/滚道接触应力高峰。提出滚动体非对称对数曲线修形方法,缓解滚动体两端接触应力差和局部应力高峰。研究表明,滚动体/滚道非均匀接触引起滚动体端部应力高峰,进而引发裂纹、凹坑和磨损剥落等局部故障。为准确、合理分析轴承局部故障动力学机理,综合考虑板带轧机辊系-滚动轴承的相互作用关系,提出一体化系统动力学建模方法。考虑轴承动态接触刚度和动态阻尼,构建轧辊、轴承与轴承座一体化耦合动力学分析模型。研究表明,一体化系统动力学模型揭示了一体化系统中各部件的相互耦合机理,通过模拟与实验相结合,验证了动力学模型的准确性,为研究局部故障动力学机理奠定理论模型和实验基础。针对轴承局部故障形成、发展和动力学响应之间的映射关系,构建以几何边界和冲击力为数学表达的局部故障模型。以一体化动力学模型为基础,考虑滚动体和滚道的空间接触关系,揭示板带轧机滚动轴承局部故障动力学响应机理,包括动态接触变形机理、动态接触力机理、动态相对位移机理。有限元分析与实验均表明,不同局部故障类型代表微弱故障演化过程,裂纹、凹坑和磨损剥落等局部故障通过故障区空间尺寸进行界定。负载区动态接触力在滚动体通过故障区时发生动态变化。滚动体在进入和离开故障区时会导致轴承系统在单故障下的完整脉冲响应。当存在多个故障区时,不同列的滚动体会重复进入和离开故障区。针对板带轧机滚动轴承局部故障中极特殊且隐蔽性极强的微动故障类型,提出轴向微动故障演化模式。建立引起轴向微动故障的轴向力和径向力模型,结合预位移原理和弹性接触理论计算耦合载荷分布,揭示不同载荷下轴向微动故障演化机理。研究表明,多重载荷叠加是引起微动故障的本质因素。当轴向力大于摩擦力时,接触区为总滑移状态,否则为部分滑移。辊系交叉角、滚动体位置角和径向载荷共同决定轴向微动故障的演化状态。最后,通过工业实验,搭建工程测试平台,利用振动信号数据和轴向力数据,成功对粗轧机工作辊轴承滚动体凹坑、磨损剥落等局部故障动力学响应进行分析。优化了板带轧机滚动轴承解体策略,提供了板带轧机轴向力测量方法,提高了局部故障类型识别准确率。