沈阳远程摩擦密封材料有限公司
摘要：滚动轴承是轨道交通车辆中应用最为广泛的一种通用机械部件，同时也是一种易损部件，其在使用过程中常常由于疲劳、磨损、变形过大、腐蚀、断裂、胶合等各种原因造成机器性能异常，以至无法工作。轴承的工作状况是影响轨道交通运输安全的重要因素之一。机车车辆轴承是铁路机车车辆上最容易危及行车安全的易损件。因此，开展机车车辆轴承故障诊断与预报的研究，对避免重大事故、变革维修体制和促进经济发展等都具有重要的现实意义。
关键词：轴承；故障诊断；系统
1概述
滚动轴承是轨道交通车辆中应用最为广泛的一种通用机械部件，同时也是一种易损部件，其在使用过程中常常由于疲劳、磨损、变形过大、腐蚀、断裂、胶合等各种原因造成机器性能异常，以至无法工作，故列车走行部的许多故障都与滚动轴承有关，它的好坏对机车的运行状态有极大影响。在轨道交通车辆的运转过程中，由于滚动轴承本身的结构特点、加工装配误差和运行过程中出现的故障等内部因素，以及传动轴上其它零部件的运动和力的作用等外部因素，当传动轴以一定的速度并在一定载荷下运转时对轴承和轴承座或外壳组成的振动系统产生激励，使该系统振动。滚动轴承作为在轨道交通车辆中应用频率最高，范围最广的机械部件之一，其信号特点是不稳定且易受噪声干扰，如何准确提取故障特征并结合故障分析方法进行故障诊断对确保车辆安全平稳运行具有重要意义。
2轴承故障的机理分析
当轴承某一元件表面产生局部损伤时，在受载运行过程中要撞击与之相互作用的其他元件表面，除了产生含有故障特性频率低频成分外，还产生了冲击脉冲力，由于脉冲力的频带很宽，必然包含轴承外圈、传感器甚至附加的谐振器(机械式的或电式的)等的固有频率而激起这个测振系统的高频固有振动，此时含有故障特性频率的低频成分将对高频固有振动信号产生幅度调制。根据实际情况，可选择某一高频固有振动作为研究对象，通过一定方式把该固有振动分离出来。然后通过包络检波器检波，去除高频衰减振动的频率成分，得到只包含故障特征信息的低频包络信号，对这一包络信号进行频谱分析从而诊断出轴承的故障。
图1 车辆轴承故障诊断系统图
3车辆轴承故障诊断系统的研究设计
图1为车辆轴承故障诊断系统图，被监测车辆的轴承在电机作用下旋转，温度传感器经测温电路检测轴温的变化；压电式加速度传感器拾取轴承的振动信号，由电荷放大器将电荷转变为电压。这一电压信号经高通滤波电路和低通滤波电路调理成易于处理的信号，状态滤波电路对信号作预处理，滤掉低频振动和高频干扰，只保留共振频率（传感器与轴盖及周围部件组成的机械系统的固有频率）附近的频段。全波精密检波电路取出共振波的外包络，将高频共振波转化为低频包络信号，即实现共振解调。产生的低频解调波一方面经峰值保持电路和均方根值电路作实时数据采集，并进行比较；产生的低频解调波另一方面经A/D转换器转换成适合于计算机处理的数字信号进行频谱分析，最后从频谱中自动提取故障特征信息和自动进行故障识别，并报告有无故障。
4结语
滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一种通用机械部件，其运行状态是否正常直接影响到整个设备的性能好坏。在工业应用中，滚动轴承是设备的关键零件之一，如果故障轴承不被及时检测出来，将有可能会造成整个设备的瘫痪，甚至造成巨大损失。因此，对滚动轴承故障诊断技术的研究具有十分重大的意义。
轴承是轨道交通上使用的重要标准件，它的工作状态直接影响轨道交通的安全运行，对轴承进行状态监测与故障诊断是保证机车运行质量的重要手段。本文在广泛查阅资料，熟悉国内外机车车辆轴承故障诊断的基本理论和基本方法的基础上，通过多方请教和反复论证，借鉴其他专家、学者的经验，提出了采用了上车辆轴承故障诊断系统。该方案使机承担数据处理功能和数据管理功能，而单片机微控制器用作外设控制和数据采集功能，实现优势互补，优化了系统结构，使系统能更好地满足实际工况的需要。并且根据系统的结构在机设计了相应的软件，使系统完成车轴承状态的监测和故障诊断。
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作者简介
孙明旭，男，1988年12月，单位:沈阳远程摩擦密封材料有限公司，助理工程师，研究方向:机械的研究。
论文作者:孙明旭,田春蕾,张元伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
标签：轴承论文; 故障诊断论文; 故障论文; 系统论文; 低频论文; 车辆论文; 信号论文; 《防护工程》2019年11期论文;