基于特征融合的牵引电机轴承声学故障诊断

滚动轴承作为高速列车牵引电机的重要部件,其故障情况严重影响列车运行安全。声学轴承故障诊断方式具有无安装侵入性、运维成本低的优点,但也具有信噪比低、故障特征难以提取的缺点,机器学习则具有克服噪声影响的鲁棒性。针对应用机器学习进行声学故障诊断时,少量特征无法全面表征轴承故障的难题,文章提出将格拉姆角场(GAF)与小波时频图进行叠加融合,构成6通道融合特征图用以有效表征轴承的故障。首先,建立牵引电机轴承声学故障试验台获取故障声学信号;其次,建立基于GAF的声学信号融合特征图,然后使用残差网络(ResNET)模型针对融合特征图特征训练并验证故障分类模型,并与以单种特征图作为特征的故障分类方法进行准确率对比。结果表明,基于GAF的融合特征图的声学故障分类模型具有99.89%的准确率,融合特征图能更有效地映射轴承故障。

基于复合基尼指数和最大相关峭度特征模态分解的轴承故障诊断算法

最大相关峭度特征模态分解可以有效去除冗余信息,实现故障特征增强,但是其效果受分解模态数量、初始化滤波器个数和滤波器长度的影响。针对此问题,文章提出了一种基于复合基尼指数(Compound Gini Index,CGI)与最大相关峭度特征模态分解(Maximum Correlated Kurtosis Feature Mode Decomposition,MCKFMD)的轴承故障诊断方法。首先,将时域平方基尼指数和频域平方基尼指数结合,构建了一种能够同时量化时域和频域周期性脉冲丰富度的新稀疏测度指标,命名为复合基尼指数,并对其性能特性进行评估验证;其次,使用CGI作为沙丘猫群优化算法(Sand Cat Swarm Optimization,SCSO)寻优的适应度函数,快速准确地得到MCKFMD的最优参数组合,实现故障信号的自适应分解;最后,利用CGI选取最优模态,并进行希尔伯特包络解调,实现故障特征提取。通过仿真信号和试验信号验证了所提方法的有效性。对比性研究表明,与参数优化VMD和固定参数MCKFMD相比,文章所提方法在提取周期性故障特征方面更为有效。

Ni含量对动车组车轴钢组织和性能的影响

以我国自主设计研发的复兴号动车组车轴用国产钢为研究对象,设计不同Ni含量的车轴,对比分析不同Ni含量车轴钢的力学性能、金相组织和截面硬度。结果表明:车轴中高Ni含量的成分设计对车轴强度与冲击韧性均有较大提升,尤其是对低温冲击作用明显;从金相组织来看,车轴钢淬透性明显提升。基于轴坯中高Ni合金化成分设计开发出400 km/h动车组车轴样件,各项理化性能均优于标准要求。

铁路客车轴承滚动体缺陷视觉检测系统研究

针对当前铁路客车轴承裂纹人工评判缺陷劳效低下,耗时费眼,主观因素影响大的现状,在不改变现有探伤设备的前提下,以代替人眼为目标,融合机器视觉与磁粉检测技术优势,研制了一种轴承滚动体缺陷自动检测的高效评判系统。文中从需求分析、重要指标、硬件结构、软件界面、检测算法等方面展开了相机机械支撑结构、光源打光方案、人机交互界面、缺陷识别算法的设计,通过现场试验证实,该系统能够达到轴承缺陷快速、准确、高效识别的目标,能做够科学管理检测数据,基本确定了“机器初检+人工复核”的新型作业模式,该系统的研制对提高铁路车辆检修智能化水平、减轻作业强度、提高作业效率具有重要意义。

关于铁路机车车辆滚动轴承剩余寿命的研究

为提高铁路机车车辆的运行安全性和节约维修成本,文章在铁路机车车辆滚动轴承疲劳剩余寿命研究基础上,继续研究铁路机车车辆滚动轴承运用寿命规律,提出轴承运用寿命的基本类型包括疲劳寿命、精度寿命与抗异常损伤寿命;对铁路机车车辆轴承运用前、运用后的精度及异常损伤概率进行统计与分析,给出了轴承精度、异常损伤存活率与里程的关系,提炼出数学模型,分析精度寿命与抗异常损伤寿命变化规律,给出轴承批量各运用寿命阶段工作总量。指出轴承批量运用剩余寿命的可利用价值,提出合理管理轴承运用寿命的建议。

高速列车空心车轴国产化的选材和试制

通过剖析日本和欧洲（意大利、法国）产的车轴和对照国内外采用的相关技术标准,调研分析国内相关产品生产企业的装备和能力,从国内需求、材料的性价比和加工工艺的可行性等多方面考虑,确定国产高速列车空心车轴采用低合金钢材料和调质处理的热处理工艺。研发出了具有我国自主知识产权、分别适用于时速200~250和300~350km的国产化EA4T和EA4Tplus钢的空心车轴,其小试样的常规力学性能和疲劳性能均超过解剖的国外同等级车轴,特别是其缺口疲劳性能和低温冲击性能更优,并都通过了全尺寸实物疲劳试验。另外,还成功试制了30NiCrMoV12钢车轴,其成套技术可为今后车轴的选用提供参考。

高速动车组新材质车轮性能研究

为提高高速铁路动车组车轮的强度、硬度,同时兼顾其韧性,进行新材质车轮的成分设计及试样制备;对试样的化学成分、拉伸性能、断面硬度、断裂韧性、淬透性进行测试,对其金相组织、微观组织和析出物进行观测,综合分析新材质车轮的性能,并与ER8车轮进行对比。结果表明:与ER8车轮相比,新材质车轮中C的质量分数相同,Mn的质量分数按常规设定,但提高Si的质量分数并添加V,使其抗拉强度提高9%,屈服强度提高12%,硬度提高15HBW,断裂韧性提高10%,断后伸长率、冲击韧性和淬透性相当;相同踏面深度下,新材质车轮珠光体团更细、珠光体片层间距更小、先共析铁素体体积分数更高;提高Si的质量分数并添加V,还使新材质车轮的微观组织结构和分布发生改变,是其具有更高的强度、硬度和断裂韧性的直接原因。

轨道交通车辆走行部轴承监控系统的开发

为了实时监控轨道交通车辆走行部轴承,开发了一套轨道交通车辆走行部轴承监控系统。这一监控系统由采集终端模块、数据传输模块、监控模块组成。采集终端模块负责采集轴承的运行数据,数据传输模块对运行数据处理后传输至监控模块,监控模块将处理后的运行数据显示在用户终端上,由此实现对各轨道交通车辆行走部轴承的实时监控。应用这一监控系统,可以及时排查故障,发现濒临故障的轴承,进而保障安全。

轴承钢内部缺陷对动车组轴承服役寿命的影响

针对某型动车组轴承外圈滚道面出现不同形式的剥离伤损,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察轴承外圈试样宏观伤损的形貌和剥离特征,分析轴承外圈内部的非金属夹杂物和氢致缺陷,研究轴承钢中非金属夹杂物、氢元素对滚动接触疲劳裂纹萌生和扩展的影响;使用有限元方法分析轴承外圈滚道面承载区的应力分布,进一步确定导致轴承外圈剥离伤损的破坏机理。研究表明:2个轴承外圈试样的滚道面剥离损伤均为典型的滚动接触疲劳伤损,剥离起源于外圈承载区上部的缺陷;其中一件轴承外圈滚道亚表面上存在大于临界尺寸的硬脆非金属夹杂物Al2O3,另一件轴承外圈中存在夹杂物和氢致缺陷,在滚动接触应力的作用下,这些缺陷导致和促进疲劳裂纹的萌生与扩展,使轴承外圈的滚道面上发生疲劳剥离损伤,损害了轴承的服役寿命。

区域生态安全评价的BP神经网络方法(英文)

生态安全评价是建立生态安全预警系统及进行环境管理的基础。为确立有效的区域生态安全评价方法,基于压力-状态-响应概念模型,构建了区域生态安全评价指标体系和评价标准;采用BP神经网络的途径,对安徽省17个地级市的生态安全评价问题进行了研究。结果表明:宣城、池州、黄山为Ⅱ级,亳州、宿州、阜阳、滁州、六安、巢湖、安庆为Ⅲ级,合肥、淮北、蚌埠为IV级,淮南、马鞍山、芜湖、铜陵为Ⅴ级。区域生态安全的BP神经网络评价方法涵义明确,计算过程简单,能区分生态安全的等级,可以应用于具有评价标准的其它生态系统综合评价。

基于AFD算法的滚动轴承故障诊断方法

基于自适应傅里叶分解(AFD)算法,将滚动轴承的振动信号分解为一系列单一分量信号并计算它们的峭度;将峭度由大到小顺序排列,自适应寻找峭度趋于稳定的拐点,对拐点前的单一分量信号求和并取包络作共振解调;根据解调得到的频谱判断滚动轴承是否发生故障及发生故障的部位。以N205EM型滚动轴承为例进行试验验证,结果表明:在不预先确定滤波频带,不出现无物理意义的"负频"情形下,能够准确有效地提取出比传统共振解调方法有更好频谱特征的滚动轴承故障信息,从而有效地诊断出滚动轴承的故障。

铁路轮箱轴承失效分析及提高寿命的措施

本文分析了轴箱轴承的失效形式和原因,从材料,加工工艺,润滑与密封和结构优化等方面系统阐述了提高铁路轴箱轴承使用寿命的措施,认为:采用真空脱气GCr18Mo轴承钢,超精研,极压润滑剂和迷宫密封,适当加大滚子直径,斜挡边和球端面滚子,带凸度母线滚子,以及空心和深穴滚子等有助于提高轴承寿命.

城轨转向架轴承故障形式及诊断方法研究

随着我国城市轨道交通运营里程持续增加,如何有效保障其运营安全,持续提高运营维保水平,降低全生命周期成本已成为城市轨道交通行业持续健康发展的核心问题之一。轴承是列车走行部的重要组成部分,轴承可靠性对列车安全运行起到了重要的作用。文章首先介绍了城轨车辆转向架轴承的分类及其故障特点,接着对轴承常见的故障类型及其原因进行了分析,然后对目前主流的轴承故障诊断技术如温度诊断技术、振动诊断技术等进行了介绍与分析,并对其应用场景与优劣势进行了探讨,最后对轴承故障诊断方法的未来发展方向进行了初步的探讨。

机车轴箱轴承载荷分布的研究

本文将虚拟接触载荷法进一步推广应用到机车轴箱轴承载荷分布的研究。采用分布形式的虚拟接触载荷模拟圆柱滚子与轴承外圈之间的接触力，研究有游隙和无游隙接触情况下轴承滚子与外圈接触区中的接触力分布规律，计算结果与已有数值解相符合。

高速动车组轴箱轴承保持架材料研究

研究了温度、水分、油脂热老化对保持架原材料力学性能的影响,并参照相关标准,研究了原材料性能对于保持架产品机械性能、疲劳性能的影响,优选出性能优良的高速动车组轴箱轴承保持架原材料;并对高速动车组轴箱轴承保持架产品主要性能进行了综合评价,验证了优选材料制造的保持架具有良好的机械性能和抗疲劳性能。

大型铁路轴承表面变质层研究

应用显微硬度、光学显微镜、X射线衍射、SEM及 AES等,分析与研究了大型铁路轴承(197 726)表面变质层的成分、组织与残余应力,发现变质层中硬度的变化与磨削热产生的相变及表层碳量下降有关,表面存在很大残余压应力,但分布不均匀。

轮轴过盈配合面损伤分析及对策

轮轴过盈配合面的微动损伤常常导致车轴产生裂纹甚至断裂,为了避免以往用高压退轮的方法带来的2次损伤,采用原位剖切的方法,将车轴与轮毂配合分离来观察分析轮座表面损伤的基体特征。结合对配合面的显微观测和力学分析对损伤进行分析,结果表明:在复杂的载荷作用下,RD2型车轮与车轴轮座接触边缘发生复合微动,配合面的2个接触边缘存在一个宽度约20 mm环状磨损区域,并伴有微裂纹的形成,破坏特征完全符合微动疲劳磨损机制。评述和比较了现有的车轴抗微动损伤的措施,并提出了自己的建议,对深入研究车轴损伤机制及预防措施提供理论基础。

机车走行部轴承故障分析与改进

综合分析了机车走行部轴承的故障类型及原因,对轴承运用和检测中存在的问题进行了综述并提出对应的建议措施。

城轨列车铰接式转向架转盘轴承的设计

转盘轴承是铰接式转向架的关键零部件。为实现铰接式转向架连接、承载、转向等功能,设计了具有3个套圈结构的转盘轴承。分析了转盘轴承结构,计算了转盘轴承承载安全系数。通过轴承校核和偏载试验,验证了设计的合理性,结果表明,设计的转盘轴承可以满足工作要求。

铁路轴箱轴承滚子裂纹成因分析

在某铁路轴箱轴承检修作业时发现其轴承滚子存在宏观裂纹,采用宏观检验、化学成分分析、硬度测试、微观检验的方法对滚子裂纹成因进行了分析。结果表明:轴承滚子裂纹处存在磨削烧伤,引起应力集中;在机械应力和残余应力的共同作用下,磨削烧伤部位产生裂纹并扩展,最终发展为宏观裂纹。