輪軌車輛軸承故障模擬及稀疏診斷方法研究.pdf

1、近年來，我國軌道交通發(fā)展迅速，特別是高速鐵路建設(shè)和地鐵建設(shè)方面，然而軌道交通給人們帶來更加便捷出行的同時(shí)也對車輛運(yùn)行安全、車輛檢修提出了更高的要求。滾動(dòng)軸承廣泛應(yīng)用于輪軌車輛，是輪軌車輛十分關(guān)鍵且易損的部件，也是輪軌車輛運(yùn)行過程中的主要故障源之一，保證其安全可靠地運(yùn)行即發(fā)展輪軌車輛軸承狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)對于輪軌車輛運(yùn)行安全具有重要意義。
　　本文研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“稀疏框架下信號瞬態(tài)成分提取及其機(jī)械故障預(yù)示研究”（編

2、號：51375322）的資助，以輪軌車輛輪對軸承故障診斷為目標(biāo)，研究輪軌車輛軸承故障模擬及監(jiān)測診斷系統(tǒng)的搭建，以及基于雙調(diào)Q小波變換的稀疏診斷方法，并將該稀疏診斷方法運(yùn)用到輪軌車輛軸承故障模擬及監(jiān)測診斷系統(tǒng)中，對輪軌車輛故障模擬、故障特征提取等相關(guān)問題進(jìn)行深入地理論和實(shí)驗(yàn)分析研究。有效地對輪軌車輛軸承的故障進(jìn)行模擬，是掌握輪軌車輛軸承故障機(jī)理的關(guān)鍵，也是對軸承故障診斷方法驗(yàn)證的基礎(chǔ)。首先分析了輪軌車輛轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及輪軌車輛輪對軸承

3、運(yùn)行時(shí)的受力情況，然后在此基礎(chǔ)上建立了輪軌車輛軸承故障模擬及監(jiān)測診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)由變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由液壓加載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軸承徑向力加載，可進(jìn)行輪軌車輛軸承在不同轉(zhuǎn)速、不同載荷情況下的單一故障或多故障模擬實(shí)驗(yàn)。針對傳統(tǒng)線性信號處理方法和基于頻率的分析方法的不足，研究了基于雙調(diào)Q小波變換的稀疏診斷方法，首先利用不同 Q因子小波表示軸承故障信號，再結(jié)合形態(tài)學(xué)成分分析方法和分裂增廣拉格朗日收縮算法提取出軸承故障振動(dòng)信號中低振蕩的故障瞬態(tài)沖擊成分。

4、最后通過仿真信號、實(shí)際軸承故障信號分析及與均值濾波、小波閾值和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法的比較，驗(yàn)證了該方法的有效性和優(yōu)越性。最后，基于輪軌車輛軸承故障模擬及監(jiān)測診斷系統(tǒng)模擬軸承外圈、滾動(dòng)體以及內(nèi)圈故障，并采集不同故障狀態(tài)下的振動(dòng)信號，再利用所研究的基于雙調(diào)Q小波變換的稀疏診斷方法分析不同故障狀態(tài)下軸承的振動(dòng)信號，成功提取反映軸承外圈、滾動(dòng)體以及內(nèi)圈局部故障的瞬態(tài)沖擊成分，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法在輪軌車輛滾動(dòng)軸承故障診斷應(yīng)用中的有效性和適用性。本文研