复杂多变工况下高铁轮对轴承故障识别研究

为提升复杂多变工况下轴承故障识别精度,研究了高铁轮对轴承故障识别方法。复杂多变工况下的轮对轴承振动信号经集合经验模态分解后,获得多个IMF分量及剩余分量,计算各分量的排列熵,以此为初始特征集,将朴素贝叶斯算法和最大均值差异(FSBD)方法相结合筛选有效特征,进行源域深度迁移自编码器训练,将输出参数作为目标域深度迁移自编码器的初始参数,检测目标域特征子集,输出故障识别结果。实验结果表明:该方法可实现轮对轴承振动信号的分解,完成初始特征FSI值的计算,选取特征数为150时,轮对轴承故障识别效果最突出,识别精度达到98.5%。

基于金属磁记忆效应的高铁轮对早期故障检测

应力集中和疲劳裂纹萌生是造成高速列车轮对突然失效、产生裂纹的主要原因,采用金属磁记忆检测高铁轮对的异常应力集中和微裂纹,可以实现早期故障的预防。首先,对高铁轮对多通道采集的磁记忆信号进行相似度判别,消除多通道磁记忆信号的相异性,提高检测的可信度;其次,对含有轮轨噪声、集电系统电磁噪声、空气动力学噪声的磁记忆信号,采用平稳小波变换对磁记忆信号进行分解,提出三尺度相关的奇异性检测,准确确定应力集中区,再通过自适应阈值消噪提高磁记忆的信噪比,提取磁记忆的特征量;最后,提出新的法向分量相轨迹方法半定量评估高铁轮对的无应力集中、弹性形变、塑性形变、断裂状态。最后通过实验验证了所提方法的有效性和可行性。

高铁轮对健康状态实时采集及通信系统设计

分析了高铁轮对状态监测的现状与需求,基于STM32微处理器设计了高铁轮对健康状态实时采集与通信系统。介绍了系统总体架构,给出了主要元器件的选型方法,分析了关键模块的电路设计,研究了系统软件的功能。本系统可以在不改变高铁轮对系统结构的前提下实现高铁轮对健康状态预测。

高铁轮对过盈配合下导波传播特性

高铁轮轴与轮毂的连接形式为过盈配合,列车运行过程中由于交变载荷的存在,在轮轴应力集中区域易发生微动疲劳损伤.导波具有传播距离长、衰减率低、对微小损伤敏感的特点,非常适用于微动疲劳损伤检测.目前的检测方法大都需要将轮轴拆卸下来,对过盈配合轮毂轮轴上的导波传播特性研究极少.为此,首先通过改变轮轴与轮子装配的过盈量,研究装配质量对导波传播的影响,然后探究能量差法是否可以在装配有轮毂的轮轴上检测损伤.结果表明,导波传播受过盈量的影响较大,过盈量增加则导波幅值减小.由于能量差法是基于结构的轴对称性来检测损伤的,该方法在装配有轮子的轮轴上仍可适用.

高铁轮对状态采集与监测系统设计

针对高铁轮对在线监测手段不足的问题,设计了基于STM32的轮对状态采集与监控系统。该系统采集一节列车每组轮对的温度、振动和速度信号,通过WiFi模块上传至云服务器进行存储与监控。该系统可以实现轮对状态的在线监测,为列车的安全运行提供保障,同时为维护和维修提供数据支持,减少过保养、过维修。

基于Simufact Forging高铁轮毂锻压成形工艺仿真

基于Simufact Forging有限元分析软件对高铁轮毂成形过程进行了仿真,着重研究了轮毂辗扩过程中的等效塑性应变、等效应力及材料流动。结果表明:高铁轮毂在辗扩过程中材料整体变形基本一致,可以获得较好的力学性能;随着锻压成形不断的进行,轮毂内圈塑性应变逐渐变大;成形过程中整个轮毂应力分布较为均匀。

两种刀具下进给速度对ER8车轮表面完整性的影响

研究了菱形和Φ25硬质合金两种刀具下进给速度对ER8车轮表面完整性的影响,并用X射线残余应力仪、硬度仪、扫描电子显微镜和三维表面轮廓仪检测不同进给速度加工车轮轮缘的残余应力值、硬度值、表面微观形貌及粗糙度值。结果表明:在进给速度从0.05 mm/r增加到0.1 mm/r,再增加到0.2 mm/r的过程中,菱形刀片加工后产生的残余应力值分别增长了179%和164%。在进给速度从0.2 mm/r增加到0.4 mm/r的过程中,Φ25硬质合金刀片加工后产生的残余应力值增长了397%。两种刀具加工后的硬度值在200~300 HV之间。在相同进给速度下,菱形刀片加工后的表面纹理宽度和深度均比Φ25硬质合金刀片加工后的表面纹理宽度和深度要大,且进给速度越大,纹理宽度和深度相差越大。

嵌入式激光轮对磨损在线检测

高铁轮对轮廓表面磨损的精密测量对于高铁稳定安全运行具有重要的研究意义.基于此,研制了一种基于激光三角测量原理的嵌入式高铁轮对表面磨损测量装置.以低功耗STM32F103单片机为主控制器,采用TCD1500C作为位移感光元件,软件模拟了CCD驱动时序,并利用主控制器内部模数转换器将CCD放大后的电压信号转换为数字信号,对数字信号进行FIR滤波和二值化处理,再由三角测距原理拟合得到轮对尺寸参数.同时,利用蓝牙通信接口将测量数据传输至上位机虚拟仪器面板中,在PC端进行可视化显示和结果分析.结合实际测量和安装尺寸,在ZEMAX中模拟和优化了Ernostar透镜组,以消除由于焦距变化引起的像差.采用线性拟合对模拟轮对测量进行了校准,并使用校准后的装置对模拟磨损轮对进行在线测量.实验结果表明,该实验装置最大可测量磨损程度可达32 mm,测量精度达21.28μm,测量分辨率为6μm,满足轮对表面磨损精度测量需求.

高速动车组轮对动不平衡量的分析和建议

通过对高速动车组轮对动不平衡量、相位的分析,提出了关于高铁轮对动不平衡量标准的一些建议。

高速动车组车轮磨耗对动态性能的影响

基于数字孪生技术,对CRH380BL型动车组轮对的动态性能与磨耗之间的关系进行研究。采用参数化建模方法,建立了轮对的三维数字孪生模型。通过有限元模态分析,得出轮对前25阶固有频率和振型。基于车轮磨耗类型特征以及磨耗规律,对轮对模型进行磨耗仿真。研究了踏面磨耗和轮缘磨耗对轮对动态性能的影响,得出磨耗前后固有频率、振型、最大位移、最大应力的变化,总结出踏面磨耗和轮缘磨耗对轮对动态性能的影响规律。