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簡(jiǎn)論城市軌道交通列車(chē)軸承故障的診斷論文
目前，列車(chē)軸承的巡檢和維護是城市軌道交通的運營(yíng)企業(yè)的日常工作之一，但是現在的這種制度和方法對于擁有大量列車(chē)的企業(yè)來(lái)說(shuō)存在著(zhù)盲目性。因為這樣所有的列車(chē)軸承都需要進(jìn)行巡檢，對一部分沒(méi)有故障的軸承也會(huì )經(jīng)常性地進(jìn)行巡檢，造成了資源的嚴重浪費。大量的巡檢工作同時(shí)又會(huì )造成檢修工作中可能存在的倦怠，從而導致潛在的隱患無(wú)法排查出來(lái)，不能夠及時(shí)地發(fā)現存在故障的軸承，進(jìn)而不能及時(shí)地維修，這就會(huì )給列車(chē)的安全運營(yíng)帶來(lái)極大的安全隱患。因此，城市軌道交通列車(chē)軸承故障診斷新方法的探索和研究，對于相關(guān)的運營(yíng)企業(yè)極有必要性。瑞典的SKF公司早在1966年就已經(jīng)發(fā)明了沖擊脈沖儀來(lái)檢測軸承，當然這主要受益于快速傅里葉變換的發(fā)展與應用。
1診斷中的關(guān)鍵問(wèn)題
列車(chē)滾動(dòng)軸承一般情況下由保持架、滾動(dòng)體、外圈和內圈所構成。保持加將軸承中的滾動(dòng)體等距離隔開(kāi);滾動(dòng)體則是在內圈與外圈滾道上進(jìn)行滾動(dòng);外圈主要起到軸承內外殼的支撐作用;內圈裝配在軸上與軸一起旋轉。
實(shí)際中，最為常見(jiàn)的列車(chē)軸承故障可以分為磨損和損傷兩大類(lèi)。從這兩大類(lèi)故障出發(fā)，可以總結出最為常見(jiàn)的故障有疲勞剝落、磨損、壓痕、銹蝕、電蝕、斷裂、膠合、保持架損壞等。反復隨載荷是造成疲勞剝落的主要原理;外部污物的侵入和滾動(dòng)體與滾道間的運動(dòng)是產(chǎn)生磨損的原因;大沖擊力和熱變形是壓痕產(chǎn)生的主因;空氣和水則是銹蝕和電蝕形成的原因;超負荷運轉與自身材質(zhì)的缺陷會(huì )造成斷裂;超高的溫度會(huì )引起膠合;機械故障是保持架損壞的主要原因之一。但不管是哪類(lèi)故障，在研究過(guò)程中都不可避免要解決下面這幾個(gè)問(wèn)題:
1.1滾動(dòng)軸承上故障信號的采集根據列車(chē)軸承的振動(dòng)機理，利用振動(dòng)信號所攜帶的信號，來(lái)診斷軸承所出現的具體故障。那么，對于本研究的首要任務(wù)就是要采集這樣的故障信號，然后再做下一步的研究和分析。這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)在于它是解決之后問(wèn)題的源頭，只有把故障信號采集到才能做后續的工作，所以它的準確性是后續一切工作的保證。
1.2選擇合適的頻帶提取故障信號的特征采集到故障振動(dòng)信號后，就需要過(guò)濾掉噪聲信號，提取出對列車(chē)軸承故障診斷有用的信號。這就需要選取合適的頻帶信號，從而提取出列車(chē)軸承的故障信號的具體特征。分析不同故障信號的特性，根據不同特性來(lái)選擇適合的頻帶信號對故障信號進(jìn)行噪聲處理，從而提取出真正想要的有用信號，為故障類(lèi)型的判斷打下基礎。
1.3由故障信號的特征判斷故障類(lèi)型提取出列車(chē)軸承的故障信號后，通過(guò)對信號的特征分析，來(lái)對應軸承出現的不同類(lèi)型的故障，諸如外圈故障、滾珠故障、內圈故障和混合故障等。區別信號的特征成為判斷故障類(lèi)型的重點(diǎn)。每種故障都可以歸納出故障信號的特征，把檢測出的故障信號與典型的故障信號的特征作對比，就可以初步判斷出是哪種故障。當然，這也要求前期先對外圈故障、滾珠故障、內圈故障和混合故障等典型故障做出信號特征的描述，才能實(shí)現后期故障類(lèi)型的準確判斷。
1.4總結各類(lèi)故障的特征信號通過(guò)之前的研究進(jìn)行仿真和試驗，總結出列車(chē)軸承可能出現故障的不同種類(lèi)信號，進(jìn)一步明確故障信號與故障類(lèi)型的對應關(guān)系，為軸承的維護提供重要的保障和參考。故障特征信號的總結，需要經(jīng)過(guò)大量的數據采集、對比、實(shí)驗，需要把每種信號的特征描述清楚、詳細，這樣才能為后期的應用提供保障。
2一種研究方法
對于列車(chē)軸承的故障診斷，國內外都開(kāi)展了相關(guān)的研究工作。通過(guò)對這樣研究成果的分析，我們可以知道，想要準確地診斷出城市軌道交通列車(chē)軸承的故障，那么必須要掌握軸承的結構。從軸承結構出發(fā)，對照出現的主要故障，再進(jìn)一步找到產(chǎn)生的原因。最重要的是通過(guò)這個(gè)過(guò)程分析出軸承產(chǎn)生故障的特征信號，并把之與軸承的振動(dòng)機理相結合。在特征信號分析的基礎上，進(jìn)行不斷地試驗，尤其要針對城市軌道列車(chē)軸承常見(jiàn)的外圈故障、滾珠故障等進(jìn)行。
滾動(dòng)軸承是列車(chē)上較為精密的部件，它的使用壽命具有很大的離散性。城市軌道交通列車(chē)上的軸承要經(jīng)常工作在情況比較復雜的環(huán)境中，這就使軸承產(chǎn)生的故障特征信號傳輸需要一個(gè)復雜的處理過(guò)程。外界環(huán)境中強磁、強電等的干擾往往會(huì )使真正需要的信息被噪聲淹沒(méi)，對特征信號的提取造成非常不利的局面。特別是一些早期的潛在故障，這些故障信息的信號能量非常小，對于它的采集難度非常大。同時(shí)包含故障軸承的信號大多數為非平穩信號，之前的分析方法多數是利用變換來(lái)進(jìn)行提取，但這種方法更適合用于平穩信號的提取，對于非平穩信號的處理幾乎沒(méi)有任何效果。所以，傳統的方法對于提取含有故障軸承信息的故障信號并不理想，還有可以改進(jìn)的地方，還需要不斷的研究和完善。
這里針對城市軌道交通列車(chē)軸承故障診斷的研究過(guò)程，提出一種方法，其實(shí)，這也是一個(gè)針對城市軌道交通列車(chē)軸承故障的分析過(guò)程和研究過(guò)程。先分析城市軌道列車(chē)軸承振動(dòng)信號的特性，確定其構成的各個(gè)部分，弄清楚信號源;然后針對振動(dòng)信號通過(guò)大量試驗來(lái)選擇合適的頻帶，去除干擾信號，從而得到能夠代表故障信息的振動(dòng)信號;根據之前得到的振動(dòng)信號，來(lái)判斷列車(chē)軸承是什么樣的故障，不同的故障對應不對的振動(dòng)信號，能夠得出不一樣的結果;之后就是把有用的信號分離出來(lái)，加入數據庫，為列車(chē)軸承故障的分析和研究打基礎，達到更準確的判斷故障類(lèi)型的目的;總結前期的研究和分析的過(guò)程，針對列車(chē)軸承不同故障的信號特征得出其與故障類(lèi)型的準確對應關(guān)系;最終目標是根據研究結果構建實(shí)際應用，把成果應用到城市軌道交通運營(yíng)企業(yè)的實(shí)際工作中去。
3結論
城市軌道交通列車(chē)軸承的故障診斷能夠有效地避免重大事故的發(fā)生。對于目前相關(guān)企業(yè)所應用的方法都在一定程度上存在缺陷，所以對軸承故障的診斷進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究很有必要。木文提出了研究中會(huì )遇到的關(guān)鍵問(wèn)題，并且探討了一種研究方法，按照這種方法進(jìn)行詳細地探索和研究，將會(huì )得出行之有效的診斷方法。
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