地铁车辆转向架轴承故障诊断方法研究

地铁车辆转向架轴承状态对车辆的安全运行至关重要。现有地铁车辆转向架轴承的监测与诊断存在智能化程度低、准确性差等不足。针对此不足,对地铁车辆转向架轴承故障模型进行推导,提出一种地铁车辆转向架轴承故障智能诊断方法。该方法根据转向架轴承径向振动加速度信号,采用小波包-包络分析和故障识别搜索算法,诊断轴承故障及故障类型。为了验证所提出方法的有效性,设计并搭建了轴承故障诊断试验台,基于此试验台对广州地铁车辆转向架故障轴承进行了测试。试验结果表明:所提出的转向架轴承故障诊断方法能够准确识别轴承故障,为地铁车辆转向架轴承故障诊断的自动化、智能化提供了新思路。     

城市轨道交通车辆轴承故障诊断方法研究

基于谐波小波和加速度包络技术对轨道交通车辆滚动轴承的故障诊断方法进行研究。首先运用小波滤波对轴承的振动信号进行降噪;其次通过谐波小波包分解实现了对滚动轴承故障信号的特定频带选择;最后用加速度包络技术对分解后的信号进行包络解调,进行故障诊断。在轴承试验平台上对内圈故障轴承进行了试验,通过分析加速度包络谱,提取轴承故障特征频率,与理论值接近,验证了方法的有效性。     

基于麦克风阵列的机车车辆转向架跑合试验的故障监测研究

针对目前机车车辆转向架跑合试验信息化和智能化程度较低,在试验过程中难以快速准确地实现轴承和齿轮箱故障诊断及故障定位的现状,将麦克风阵列技术应用于跑合试验中,可直接通过声信号实现故障诊断与故障定位。针对转向架常见的轴承内外圈故障进行故障模拟试验,对故障轴承产生的声信号进行采集分析,通过特定的数据处理方法得到信号包络谱,实现故障诊断;同时结合基于到达时延的定位算法确定故障轴承位置,实现故障定位。为满足现场需要,设计了1套便于麦克风阵列精确布局与灵活变换的阵列支架,通过模拟试验 验证了所述算法与阵列支架的可靠性和准确性。     

经验小波在机车轴承故障诊断中的应用

针对机车轴承故障诊断中故障特征提取的难题,将经验小波变换(EWT)引入机车轴承振动信号分析。经验小波通过构造紧支撑自适应滤波器将信号分解为多个固有模态分量,能有效抑制模态混叠。针对轴承振动特征对经验小波变换进行改进,提出了首先利用改进经验小波变换分解机车轴承振动信号,然后以峭度为指标筛选敏感分量,进而对敏感分量进行希尔伯特包络解调提取轴承故障特征的诊断方法。机车运行试验表明,文章所提出的方法划分机车轴承振动信号频带合理,能有效提取轴承故障特征频率,准确诊断各种类型的轴承故障。     

货车26型轴承典型故障台架试验研究

针对货车26型轴承典型故障类型进行了台架试验,得出新造轴承及注脂量超差、保持架裂损、滚子环形条纹、内圈挡边角度超差、滚道剥离等故障轴承在不同试验载荷、不同试验速度及运转时间下的温度变化规律,为货车26型轴承热轴故障分析及在线健康检测提供了参考。     

基于形态分量分析的高速列车轴箱轴承故障诊断方法

高速列车在运行过程中,由于车轮不圆、钢轨波磨、轨道焊缝等激扰的影响,很容易激起轮轨之间的高频振动。当高速列车轴箱轴承同时出现故障和冲击激扰的情况下,现有的高速列车轴箱轴承故障诊断方法很难从中提取出轴承故障脉冲信号。针对这种情况,文中将形态分量分析应用到轴箱轴承故障特征提取,为了便于将其进一步用于在线监测,对该方法中稀疏表示的字典进行了改进。仿真和试验表明,该方法明显优于经验模态分解方法,能够有效地分离出轴承故障周期性脉冲信号,并能将其他随机冲击剔除。     

高速动车组轴箱轴承温升故障分析

针对高速动车组轴箱轴承在夏季运营时部分车辆轴箱轴承出现超过温度限值的现象,从轴承的设计制造、轴承装配状态、轴承润滑状态、新旧牌号油脂对比试验及线路试验等方面进行了调查分析,结果显示:轴承油脂的性能可能是导致轴承温升故障的主要因素,采用新牌号油脂能够降低轴承温度约5~10℃,表现出降低轴承温升故障的潜力。     

基于Ginigram和CHMR的列车轴箱轴承早期故障自主识别方法

为解决列车轴箱轴承故障诊断技术面临的多信号源混叠和早期故障程度无法量化的问题,首先,将经典Kurtogram方法采用的峭度改用基尼系数（Gini Coefficient）,并将1/3-二叉树滤波方法与基尼系数结合形成Ginigram信号预处理方法,从多源混叠的轴承振动信号中快速提取微弱故障特征;然后,基于预处理信号的平方包络谱,提出一种新的统计指标循环谐波中值比（Cyclic Harmonic-to-Median Ratio,CHMR）,有效量化轴承故障部位和程度的信息,并根据西格玛原则完成轴承故障程度的自主分级。为验证方法的有效性,通过列车轴箱轴承试验台进行正常轴承与自然磨损轴承的对比试验。结果表明：相比于采用峭度的经典Kurtogram方法,采用Ginigram对多信号源混叠的故障信号处理效果更优;在故障部位识别方面,CHMR能够精准诊断轴承故障部位;在故障程度量化方面,CHMR相较于现有的循环分量比、二阶循环平稳指标和故障出现率,能更清晰地量化区分轴承的故障程度。     

基于IMF熵价值的轮对轴承故障自适应诊断

针对集成经验模态分解(EEMD)方法中本征模态函数(IMF)不能自主筛选的问题,提出IMF价值评价方法,以此评价IMF价值高低。将IMF能量熵作为IMF价值高低的核心评价标准,并基于此建立轮对轴承故障自适应诊断模型。该模型将轴承振动信号进行EEMD分解得到不同尺度的IMF,依据IMF熵价值算法,筛选出价值更高的IMF进行信号重构,对重构信号进行希尔伯特变换,应用其边际谱提取轮对轴承振动特性频率。应用无故障轴承及三种不同故障轴承对本模型进行试验验证。结果表明,该方法能凸显轴承特性频率,能够有效提取轴承旋转频率倍频、故障特征频率及其倍频,并且轴承垂向和横向振动对轴承故障特征频率的检测在谱分辨率及故障表征上都有较好的表现力。     

BSO-MCKD在高速列车齿轮箱轴承早期故障诊断中的应用

齿轮箱轴承是高速列车传动系统中的重要零件之一,其故障检测对保障列车的正常运行具有重要意义。针对强背景噪声环境下高速列车齿轮箱轴承早期故障信号微弱难以检测的问题以及最大相关峭度解卷积(Maximum Correlated Kurtosis Deconvolution,MCKD)方法受滤波器阶数、冲击信号周期和移位数影响的问题,提出了基于天牛群优化算法(Beetle Swarm Optimization Algorithm,BSO)改进的自适应MCKD的轴承早期故障诊断方法。该方法首先采用天牛群优化算法自适应的确定MCKD的影响参数,实现最佳反褶积,然后利用最优参数相对应的MCKD对振动信号进行滤波处理,消除信号中的噪声,突出由轴承故障激发的连续脉冲,最后依据连续脉冲的周期来诊断轴承。根据轴承外圈和滚动体故障试验数据分析表明:该方法能实现高速列车齿轮箱轴承早期故障的精确诊断,且故障诊断效果优于互补经验模态分解方法和最小熵解卷积方法。     

基于小波包分解和集合经验模态分解的列车转向架轴承智能故障诊断方法

提取故障特征不理想、诊断速度慢等是目前现有列车转向架轴承故障诊断方法存在的主要不足。本文提出了一种列车转向架轴承故障的智能诊断方法。该方法将小波包分解和集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)结合在一起,充分提取信号故障特征,并利用能量判别法和故障识别搜索算法进行故障模式识别,进一步提高了故障诊断速度。为了验证该方法的有效性,构建了轴承实验台,测试分析了广州地铁列车3种故障状态的转向架轴承。实验结果表明,该方法能够充分提取故障特征,迅速锁定搜索频段,准确识别轴承故障,提高了列车转向架轴承故障的诊断速度和准确性。     

基于车辆总线和Laplace小波的机车轴承诊断系统

为保证高速客运机车的行车安全,开发基于车辆总线的机车轴承故障诊断系统,通过车辆总线监测温度和振动信号对机车走行部轴承进行早期诊断和预警。给出诊断系统的硬件结构、软件功能与特点。分析机车轴承振动信号特征,针对故障轴承冲击响应由一系列单边衰减振荡信号组成,轴承故障特征频率包含的能量少且受到噪声干扰的特点,将Laplace小波引入轴承振动信号分析,提出基于Laplace小波相关滤波和包络谱分析提取故障特征频率的机车轴承诊断方法。试验表明,所开发的系统有很强的鲁棒性,能有效诊断机车走行部各种类型的故障。     

改进的EWT方法在高速列车轴承故障诊断中的应用

高速列车轴承的故障特征提取较为困难,针对这一问题,在经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)的基础上,提出了一种基于频谱趋势与频带合并的改进EWT方法,并将其应用于高速列车轴承的故障诊断。该方法首先利用经验模态分解,根据IMF分量判断准则,提取故障信号的频谱趋势,从而得到初始的频谱分界点;然后计算各初始频带的故障信息判断指标,得到自适应阈值,判断初始频带的有效性,通过对无效频带的合并完成频谱的重新划分;最后进行经验小波变换,将各频带通过正交滤波器组,对得到的各分量信号进行Hilbert变换,得到轴承的故障特征频率。通过仿真和试验验证,改进后的EWT方法可以准确地提取出轴承故障特征频率的基频和倍频成分,有效地确定轴承故障。     

基于定子电流小波包分析的牵引电机轴承故障诊断

滚动轴承失效是机车牵引传动系统的主要故障源之一。轴承失效引起电机振动增加,导致定子电流发生调制。本文根据轴承失效对电机运行参数(振动、电流)的影响,将牵引电机轴承故障分为单点局部损伤和整体磨损。分析两种滚动轴承故障对振动和电机定子电流频谱的影响。定子电流分析可在不影响电机运行的情况下,检测电机的工作状况。小波包变换适应于处理瞬变、非平稳信号,用于电机定子分析能获得较高的频率分辨率,有效提取故障征兆。本文提出一种基于定子电流小波包分析的机车牵引电机轴承在线故障检测方法。HXD2型机车线路运行试验证明,该方法能有效诊断电机轴承早期故障。     

减少牵引电动机轴承烧损的措施

介绍了现场大量的牵引电动机轴承烧损故障事例，分析了其故障原因，提出了减少牵引电动机轴承烧损故障的解决方法。     

高速重载发动机三层轴瓦耐胶合极限的提高

介绍了发动机三层轴瓦在重载、高速运转工况下极易产生镀复层熔融流动，从而导致轴承胶合、剥离故障的发生。阐明了引起上述故障的原因是镀复层熔点低，镀复层元素向铅铝合金层交界处扩散和铅铅合金层的传热系数低等。同时还介绍了针对这些问题所进行的一系列试验研究与改进，并作了轴承单体试验和发动机台架试验，经改进后，轴承的耐胶合性有大幅度提高。     

HXD3机车复合冷却器通风机轴承进水原因及防治

为应对2010年底多次发生HXD3型电力机车复合冷却器通风机组电机轴承进水锈蚀异音故障,通过对该故障现象的观察和解体轴承的检查,找出其产生故障的原因,提出了解决措施及建议,通过试验取得了较好的效果.     

基于多功能车辆总线的机车轴承故障诊断系统

研制开发的基于多功能车辆总线的机车轴承故障诊断系统是通过监测温度和振动信号来对机车走行部轴承进行早期诊断和预警,把组合预测模型引入机车轴承故障预警,使用灰色模型和时间序列模型预测故障增长性趋势和波动性趋势,再将预警值加以综合。给出了诊断系统的硬件结构、软件功能与特点。试验表明所开发的系统有很强的鲁棒性,能有效监测机车轴承故障。     

基于仿真试验和BOA-VMD的轴箱轴承故障特征提取算法研究

针对城轨列车运行过程中轴箱轴承故障难以发现的问题，提出一种利用蝴蝶优化算法(Butterfly Optimization Algorithm,BOA)对变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD）参数进行优化的轴承故障特征提取方法。首先构建基于轴承-车辆刚柔耦合的轴承故障动力学模型，提取轮轨激扰和轴承故障情况下的轴箱振动信号；然后利用蝴蝶优化算法对轴箱振动信号的VMD模态分量数和二次惩罚系数进行寻优，确定最佳参数组合；最后利用已确定的最佳参数对轴承振动信号进行VMD分解，得到不同本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF)，并对最佳模态分量信号进行包络分析，识别到轴承故障时的特征频率。试验分析表明，基于优化参数的VMD分析方法能够有效提取轴承故障特征频率，通过经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)分析方法对比，可以发现文章提出的分析方法效果更加有效。     

一种改进的地铁车辆转向架轴承故障诊断方法

转向架轴承故障特征极容易受到轮轨激扰和环境随机噪声的影响。现有地铁车辆转向架轴承故障诊断方法存在故障特征提取困难、诊断准确率低等不足。为此,提出一种故障诊断方法。该方法首先对采集的振动信号进行降噪预处理,并利用小波包分析法将其分解为多个频带,基于峭度指标自适应调整各频带包络分析和故障搜索的顺序,快速、充分地提取轴承故障特征。建立轴承测试台,使用广州地铁公司提供的转向架轴承对所提出的方法进行实验验证。测试结果表明,经过预处理后,轴承的故障特征更加明显,提出的转向架轴承故障诊断方法能够准确、快速地诊断轴承的故障状态。