动车组机械传动系统轴承振动信号分析与故障诊断

动车组机械传动系统轴承振动信号分析与故障诊断

穆彦华 ,姚志伟 ,梁壮

中车唐山机车车辆有限公司  河北省唐山市   064000

摘要：在社会经济高速发展的背景下，加快了铁路项目的建设进度，要想达到动车的承载需求、保障动车前进速率，对动车组机械传动系统的运行质量以及运行效率提出了更高要求。轴承是机械传动系统中的关键构成部分，其运行状态能否达到规定标准十分关键。然而，在其运行期间时常发生故障问题，不仅降低了机械传动系统的运行效率，还对动车的安全性造成影响。

关键词：动车组；机械传动系统轴承；振动信号；故障诊断

一、动车组机械传动系统轴承振动信号分析法概述

随着我国科技水平的不断提升，各项先进技术被广泛应用于各领域中，对于动车组机械传动系统的轴承故障来讲，现阶段运用偏多的故障诊断方式便是振动信号分析法，其可有效获取轴承的振动信号，在对振动信号的频率进行全面分析后确定机械传动系统的运行状态，以此评判故障原因。与同传统的轴承故障诊断方式比较来讲，振动信号分析法的信号采集方法较为方便、能够对运行状态下的轴承部件实行实时检测与诊断，不需要操作人员实行停机诊断，相对范围上提升了故障诊断效率，且振动信号分析法能够对轴承的前期故障实行精准检测，能够极大的减少重大故障的产生率。在对轴承振动信号进行分析时，可有效提取运行状态中的振动信号，其不只可以获得机械设备与传动系统的状态信息，且能够采集到运行噪声，要想精准评判出轴承故障，则需对采集到的振动信号实行深度探究，由此保证振动信号分析的全面性及精准性，从而借助精准的分析结果明确轴承的具体故障原因。

二、动车组机械传动系统轴承振动信号分析法的具体类型

（一）倒频谱分析法

倒频谱分析法是指对轴承常见故障的振动信号的功率谱与倒频谱实行比较分析，以此将振动信号借助倒频谱从繁杂的频率数据及噪声中实行辨别，从而能够对故障特征频率实行精准评判，以此实现故障诊断任务。其也可称之为二次频谱分析法，可对信号施以谱的深度分析，由此判定轴承故障。

（二）冲击脉冲法

当机械组传动系统的轴承存有裂纹、磨损或者疲劳剥落等缺陷的时候，其在运行流程中会出现冲击，产生脉冲性振动状况，而冲击脉冲的强弱程度则能够反馈轴承故障程度，且其同轴承的线速度密切有关。基于此，借助对轴承的冲击脉冲信号实行分析也能够对轴承故障实行评判。

（三）包络分析法

包络分析法作为现阶段轴承信号分析工作中运用相对普遍的方法其一，其主要借助滤波检波对振动信号实行分析处理。采用包络分析法时，操作人员应先对轴承的振动信号进行带通滤波，过滤其低频信号，之后对剩余信号实行包络解调，提升高频载波信号的上低频调制信号，之后借助低频滤波将高频载波过滤掉，而最终剩余信号则为包络分解后的低频振动信号，之后操作人员能够对最终信号实行综合分析，从而识别轴承故障。包络分析法包含：共振解调技术、选频解调技术与宽带解调技术等。操作人员可依照动车组机械传动系统轴承的运行指标选择合适的包络分析方式，保障振动信号分析法的适宜性，确保最后分析结果的精准度。

三、动车组机械传动系统轴承故障的诊断方法

（一）小波诊断分析法

小波诊断分析法属于时频分析技术，具有一定的多分辨率特点。在具体应用过程中，小波诊断分析法主要以二进离散小波变换法为主，借助计算机设备及数据计算软件对轴承的故障数据进行全面分析、计算。同传统二进离散小波变换法相比，当前小波诊断分析法具有良好的连续性，其可满足不同尺度、不同时间的网格分化要求，可保证故障数据分析的全面性，强化了故障诊断方法的实用性。

（二）独立变量分解法

独立变量分解法具备盲源分离功能和盲反卷积功能，在对振动信号实行变量分解时能够对信号盲源实行直接分离，根据故障诊断要求也可对振动信号进行单向分解，且能够对已有信号盲源实行整体分析，在一定范畴上提升了轴承故障的诊断效率，规避了系统结构脉冲函数无法相应轴承传动振源信号的卷积问题，完成了对轴承故障的直接分析、判断，有益于操作人员更加快速的明晰故障原因与位置，为日后修复轴承故障供给了可靠的参照资料。

（三）频域分析法

在对动车组机械传动系统的轴承进行检查时，实行时域特征参数法能够快速评判轴承是否存有故障问题，然而此方法不能对轴承故障的具体位置与损坏位置实行精准识别，基于此还需操作人员对轴承故障产生的振动信号实行深度的频谱分析，借助综合运用故障分析法对滚动轴承振动信号频率中的高、低频成分实行全面研究，按照指定的故障因素对特定频率成分实行精准识别，由此将特定的频率成分予以分离，进而确定轴承的故障类型。

四、动车组机械传动系统轴承故障的防治措施

（一）落实轴承传动润滑剂的有效管理

润滑剂作为降低机械传动系统摩擦力的关键物品，在动车组机械传动系统与轴承运行流程中准确应用润滑剂能够有效降低轴承磨损现象、规避轴承传动故障问题，同时还可延长轴承的使用寿命，在一定程度可减少设备更换成本。基于此，动车组检修人员需合理应用润滑剂，积极落实轴承传动润滑剂的有效管理，在具体应用管理中，检修人员应对轴承的运行环境、运行状态、运行时间等进行综合分析，结合动车组机械传动系统的运行负荷及运行指标选择合适的润滑剂，保证润滑剂的适应性。并且，还应严格控制润滑剂的使用量，以防用量过多造成润滑剂滴落堵塞传动设备，也要防止用量过少达不到润滑目的。在充分掌握轴承运行数据的基础上，确定润滑剂的应用类型、型号等，由此降低轴承老化磨损的速率，规避异常磨损问题，进一步提高轴承的运行效率。使用完毕后，要依照润滑剂的储存要求将其放置温湿度适宜的空间中，避免应储存管理不当导致润滑剂失效，确保润滑剂的应用效果。

（二）强化轴承的运维管理措施

在动车组机械传动系统运行过程中，动车组检修工作人员需强化现代化设备管理认知，明确自身运维管理职责，充分认识到轴承对机械传动系统的重要性，强化轴承运维管理措施，提高设备调试、应用、维护及检修管理的全面性及高效性，保障动车组整体传动系统可以安全、稳定的运行。在具体管理步骤中，检修人员需落实日常运维检修工作，按照工作规章按时检查动车组机械传动系统的运行状态，详细纪录轴承传动零件的运行状况，对于机械传动系统及轴承的故障问题、原因、排查方式、处理措施等重要内容进行详细纪录，其可借助信息化技术结合计算机设备创建动车组机械传动系统数据库，由此形成建立完善的轴承运维检修管理系统，将每次检修纪录都一一传输至相应数据库内，增强轴承故障的科学管理，为日后检查整体系统设备的运行状态及应用时间等供给可靠的参照依据。此外，运维人员要定期、不定期的对机械传动系统及轴承实行运行检测，实时把控轴承的运行状态，借助科学、精密的检测方法及时了解隐藏的故障问题，强化运维管理的时效性，并根据实际情况采取有效措施加以应对，科学调整轴承的运行指标，进一步增强机械传动系统的稳定性与可靠性。

五、结语

综上所述，机械传动系统在多个领域都发挥着重要作用，在对其轴承构件实行故障检查时，需依照动车组机械传动系统的运行指标开展科学、规范的故障诊断工作，提高故障诊断效率，加强机械传动系统的运维管理工作，强化整个系统、设备的稳定性，减少轴承故障问题，确保传动系统的运行状态能满足动车组的运行要求，为动车安全、稳定的长效运行供给可靠保障。

参考文献：

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