簡論城市軌道交通列車軸承故障的診斷論文

　　目前，列車軸承的巡檢和維護是城市軌道交通的運營企業(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的企業(yè)來說存在著盲目性。因為這樣所有的列車軸承都需要進行巡檢，對一部分沒有故障的軸承也會經常性地進行巡檢，造成了資源的嚴重浪費。大量的巡檢工作同時又會造成檢修工作中可能存在的倦怠，從而導致潛在的隱患無法排查出來，不能夠及時地發(fā)現存在故障的軸承，進而不能及時地維修，這就會給列車的安全運營帶來極大的安全隱患。因此，城市軌道交通列車軸承故障診斷新方法的探索和研究，對于相關的運營企業(yè)極有必要性。瑞典的SKF公司早在1966年就已經發(fā)明了沖擊脈沖儀來檢測軸承，當然這主要受益于快速傅里葉變換的發(fā)展與應用。

　　1診斷中的關鍵問題

　　列車滾動軸承一般情況下由保持架、滾動體、外圈和內圈所構成。保持加將軸承中的滾動體等距離隔開;滾動體則是在內圈與外圈滾道上進行滾動;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。

　　實際中，最為常見的列車軸承故障可以分為磨損和損傷兩大類。從這兩大類故障出發(fā)，可以總結出最為常見的故障有疲勞剝落、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體與滾道間的運動是產生磨損的原因;大沖擊力和熱變形是壓痕產生的主因;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的缺陷會造成斷裂;超高的溫度會引起膠合;機械故障是保持架損壞的主要原因之一。但不管是哪類故障，在研究過程中都不可避免要解決下面這幾個問題:

　　1.1滾動軸承上故障信號的采集根據列車軸承的振動機理，利用振動信號所攜帶的信號，來診斷軸承所出現的具體故障。那么，對于本研究的首要任務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。這個問題的關鍵點在于它是解決之后問題的源頭，只有把故障信號采集到才能做后續(xù)的工作，所以它的準確性是后續(xù)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信號后，就需要過濾掉噪聲信號，提取出對列車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，根據不同特性來選擇適合的頻帶信號對故障信號進行噪聲處理，從而提取出真正想要的有用信號，為故障類型的判斷打下基礎。

　　1.3由故障信號的特征判斷故障類型提取出列車軸承的故障信號后，通過對信號的特征分析，來對應軸承出現的不同類型的故障，諸如外圈故障、滾珠故障、內圈故障和混合故障等。區(qū)別信號的特征成為判斷故障類型的重點。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，才能實現后期故障類型的準確判斷。

　　1.4總結各類故障的特征信號通過之前的研究進行仿真和試驗，總結出列車軸承可能出現故障的不同種類信號，進一步明確故障信號與故障類型的對應關系，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，需要經過大量的數據采集、對比、實驗，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

　　對于列車軸承的故障診斷，國內外都開展了相關的研究工作。通過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，再進一步找到產生的原因。最重要的是通過這個過程分析出軸承產生故障的特征信號，并把之與軸承的振動機理相結合。在特征信號分析的基礎上，進行不斷地試驗，尤其要針對城市軌道列車軸承常見的外圈故障、滾珠故障等進行。

　　滾動軸承是列車上較為精密的部件，它的使用壽命具有很大的離散性。城市軌道交通列車上的軸承要經常工作在情況比較復雜的環(huán)境中，這就使軸承產生的故障特征信號傳輸需要一個復雜的處理過程。外界環(huán)境中強磁、強電等的干擾往往會使真正需要的信息被噪聲淹沒，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。同時包含故障軸承的信號大多數為非平穩(wěn)信號，之前的分析方法多數是利用變換來進行提取，但這種方法更適合用于平穩(wěn)信號的提取，對于非平穩(wěn)信號的處理幾乎沒有任何效果。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軸承故障診斷的研究過程，提出一種方法，其實，這也是一個針對城市軌道交通列車軸承故障的分析過程和研究過程。先分析城市軌道列車軸承振動信號的特性，確定其構成的各個部分，弄清楚信號源;然后針對振動信號通過大量試驗來選擇合適的頻帶，去除干擾信號，從而得到能夠代表故障信息的振動信號;根據之前得到的振動信號，來判斷列車軸承是什么樣的故障，不同的故障對應不對的振動信號，能夠得出不一樣的結果;之后就是把有用的信號分離出來，加入數據庫，為列車軸承故障的分析和研究打基礎，達到更準確的判斷故障類型的目的;總結前期的研究和分析的過程，針對列車軸承不同故障的信號特征得出其與故障類型的準確對應關系;最終目標是根據研究結果構建實際應用，把成果應用到城市軌道交通運營企業(yè)的實際工作中去。

　　3結論

　　城市軌道交通列車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行進一步的深入研究很有必要。木文提出了研究中會遇到的關鍵問題，并且探討了一種研究方法，按照這種方法進行詳細地探索和研究，將會得出行之有效的診斷方法。

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