基于信息图-MCKD的高速列车牵引电机轴承故障诊断算法研究

高速列车牵引电机轴承故障特征微弱且干扰噪声强,为解决电机轴承故障特征难以提取的问题,文章提出了一种基于谱负熵信息图与最大相关峭度解卷积(MCKD)的电机轴承故障诊断方法。首先,对故障轴承振动信号进行基于谱负熵的信息图处理,确定最佳中心频带和带宽,从而对轴承振动信号进行带通滤波;然后,对滤波后的信号采用MCKD方法进行故障特征增强;最后,对故障特征增强后的信号进行包络分析,识别出电机轴承的故障特征。经仿真信号和台架试验数据验证,结果表明,信息图-MCKD方法对牵引电机轴承故障诊断具有良好效果。

Analytical modeling and simulation on lateral mechanical characteristics of high-speed train traction motor hanging leaf spring

In this paper,using the theoretical analysis method,according to the actual structure of the hanging leaf spring of the traction motor mounted on the frame,the lateral force model of the hanging leaf spring of the traction motor was established.Then,through theoretical deduction,the deformation analytical calculation formula and the stress analytical calculation formula of the hanging leaf spring were established.The correctness of the leaf spring’s lateral force model was established and its deformation and stress analytical formulae were verified using ANSYS finite element analysis software.Based on this,according to the deformation analytical formula and the stress analytical formula of the leaf spring established,the influence of the main structural parameters on the mechanical characteristics of the leaf spring was discussed,and the reliability of the analytical analysis method of the lateral mechanical characteristics of the traction motor hanging leaf spring was verified by the loading–unloading test.The results show that the deformation and the load of the leaf spring change linearly.The changes of leaf spring’s stress at different positions can be considered as being composed of three sections:a linear change section in the root,a nonlinear change section in the middle,and a nonlinear change section in the end.In the structural parameters,the end thickness h2 has the greatest influence on the stiffness and the stress of the leaf spring,and the maximum thickness of the leaf spring eye h1 has the least influence on the stiffness and the stress of the leaf spring.The influence degree of other parameters on the stiffness of the leaf spring is h_(3),L_(1),L_(3),L_(2) in order,and the influence degree on the stress of the leaf spring is h_(3),L_(1),L_(2),L_(3) in order.In addition,when the root thickness h_(3) is greater than a certain value,the maximum stress point of the leaf spring appears at the end position L_(2).This study can provide a useful reference for the intelligent forward design and the rapid analysis of the mechanical characteristics of high-speed train traction motor hanging leaf spring.

考虑列车整车接地的牵引电机轴电压和轴电流分析与抑制措施

[目的]城市轨道交通列车大多采用PWM(脉冲宽度调制)变频驱动系统,该系统在运行中经常出现轴电压与轴电流过高而导致的轴承电腐蚀问题。因此在考虑列车整车接地的条件下,有必要对牵引电机轴电压和轴电流过高的问题进行深入研究。[方法]简要解析牵引电机轴电压与轴电流形成机理。分别对两种采用不同接地方案的典型车型进行轴电流路径分析,以此为基础建立含车辆接地回路和牵引系统的高频等效电路模型,通过仿真分析两种接地方案下的轴电压、轴电流特性。对比不同轴电压、轴电流抑制措施的效果,从列车整车接地的角度提出一种电路优化设计方案。[结果及结论]接地系统优化方案有效减小了接地线缆长度,从而减小了线缆电感。该优化方案既能规避静电屏蔽法对牵引电机效率,以及碳刷接地法对保护接地的影响,又能与这两种牵引传动系统内部优化方案相兼容。仿真结果验证了该优化方案能有效降低轴电压与轴电流,同时可以兼顾车体回流与车体电位的改善。

基于连续交叉小波相干分析和自适应CYCBD的轴承故障诊断

最大二阶循环平稳指标盲解卷积(maximum second-order cyclostationarity blind deconvolution,CYCBD)能从强背景噪声信号中恢复周期脉冲,是轴承故障诊断的有效方法。故障特征频率是CYCBD的关键参数,由于滚动轴承存在制造误差、滚子滑移等现象,导致真实的故障特征频率与理论值存在偏差,降低了CYCBD的有效性。同时,故障轴承测试信号中含有大量噪声和谐波干扰,也降低了CYCBD的故障特征提取能力。对此,提出了一种基于连续交叉小波相干分析和自适应CYCBD的轴承故障诊断方法,首先,利用正常轴承、故障轴承测试信号的交叉小波相干分析获取轴承故障共振频带。其次,基于3种归一化的周期检测指标提出一种新的周期检测技术以获取真实的轴承故障特征频率。最后,基于轴承故障共振频带信号和真实轴承故障特征频率进行CYCBD滤波,并针对滤波信号进行Teager能量算子解调分析得到能量频谱,从而进行轴承故障诊断。仿真信号和高速列车牵引电机轴承试验信号的分析结果表明,该方法能够有效识别轴承故障特征,且优于传统的CYCBD方法。

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。

牵拉负重康复训练对小儿脑性瘫痪的运动能力与智力发育的影响

目的分析小儿脑性瘫痪(cerebral palsy,CP)接受牵拉负重康复训练对促进患儿运动能力、智力发育影响。方法选取2019年5月—2022年5月南通大学附属常熟医院康复医学科收治的70例CP患儿为研究对象,基于随机数表法分为对照组与研究组,各35例,分别接受常规治疗与在常规治疗基础上加用牵拉负重康复训练指导。对比两组治疗效果、神经功能恢复、智力发育及运动能力。结果研究组康复治疗总有效率为97.14%,显著高于对照组的82.86%,差异有统计学意义(χ^(2)=3.968,P<0.05)。治疗后,研究组智力发育、运动功能及神经功能恢复评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论针对CP患儿的康复治疗,牵拉负重康复训练模式进一步干预有助于提高患儿的运动功能,促进患儿智力发育,促进神经功能康复,康复疗效确切。

高速列车牵引电机轴承润滑脂的研制及应用

根据高速列车牵引电机轴承的运行工况,结合现用进口润滑脂的性能分析结果,研制一种新型高速列车牵引电机轴承润滑脂,并进行理化性能分析。对新研脂进行高速牵引电机轴承台架试验,监测试验过程中轴承的运行温度和振动情况,并对耐久性试验后的轴承进行解体检查。结果表明:新研脂各项指标均达到了产品的目标技术要求,能够在高速牵引电机轴承试验台上运行相当于列车高速运行12×10^(5) km以上的里程而且不补脂,运行期间轴承一直保持了较低的温升和振动幅度。

HX_D2型机车牵引电机驱动端轴承故障分析及措施

HXD2型交流传动电力机车是大秦线牵引2万t运煤列车的牵引单元,其牵引电机驱动端轴承早期出现了异常磨损现象,严重影响了列车的运行安全。现对牵引电机驱动端轴承出现异常磨损现象进行了探讨分析,提出了改进措施,相信在研究重载技术中会起到积极作用。

“中华之星”动力车用JD128异步牵引电动机

介绍“中华之星”高速列车异步牵引电动机的性能、基本参数、结构特点,将“中华之星”、“奥星”、“蓝箭”电动机的性能参数进行了比较,着重阐述了轴承与润滑系统研究方面的突破。

动车组牵引电机轴承游隙测试及其寿命分析

传统轴承寿命预测算法只考虑了机械载荷的影响,但对于实际工况中的动车组牵引电机,由于其转子会承受额外的径向电磁力,因此牵引电机轴承也会被附加额外的电磁载荷。同时,牵引电机轴承游隙的大小也会影响电机转子的径向电磁力受力情况。文章对基于L-P理论和考虑电磁载荷的动车组牵引电机轴承寿命计算方法进行了分析介绍。为得到实际的动车组牵引电机轴承游隙情况,对实车牵引电机轴承游隙进行了测试,并对测试结果进行了统计分析。基于动车组实测的牵引电机轴承游隙计算了牵引电机轴承在径向上可能承受的电磁力大小。考虑该电磁力的影响,对相应牵引电机轴承的寿命进行了预测分析。分析结果表明,动车组牵引电机轴承游隙大小的变化对牵引电机轴承寿命有不可忽略的影响。对动车组牵引电机轴承游隙的测试与寿命分析结果可为动车组牵引电机轴承维修维护提供指导。

牵拉负重康复训练在小儿脑性瘫痪治疗中的应用

目的:探讨牵拉负重康复训练在小儿脑性瘫痪治疗中的应用。方法:选取笔者所在医院2018年3月-2019年3月收治的50例脑性瘫痪患儿,将其随机分为对照组和研究组,每组25例。对照组给予常规治疗,研究组在对照组基础上实施牵拉负重康复训练。比较两组临床疗效。结果:对照组治疗总有效率为76%,低于研究组的96%,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗前两组患儿各项能力比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,研究组独立性、运动能力及智力发育评分均明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:给予脑性瘫痪患儿牵拉负重康复训练具有显著效果,有助于改善患儿智力发育、运动能力及独立性,治疗总有效率高,值得推广应用。

基于电信号的高速列车动力链诊断技术研究

牵引电机、联轴节及齿轮等传动机械广泛应用于轨道交通车辆,是高速列车动力链的重要组成部分。这些动力链部件长期工作在复杂恶劣的环境下,在宽速域、大负载工况及轮轨冲击振动等因素影响下容易发生故障,进而影响列车的安全运行与行车秩序。因此及时预警潜在故障对于确保轨道交通车辆的正常运行与行车秩序具有重要的意义。由于基于电信号的诊断技术具有信号易于获取、信号可靠性和准确性高、可实现对象部件的非嵌入式监测等优点,逐渐成为轨道交通故障诊断方向的研究热点。文章阐述了轨道交通车辆动力链关键部件的故障原理,以基于电信号的诊断方法为切入点,对该领域的现有诊断方法与研究成果进行整理与分析,然后基于多特征融合与机器学习理论,提出了一种全新的基于电信号的多变量解析诊断法。该方法首先获取各电信号数据,进行小波降噪,然后通过信号的分解与重构提高信噪比,基于重构信号提取不同的故障特征,最后利用决策树统合各故障特征进行诊断。验证试验与实际应用效果表明,本研究提出的电信号诊断法能够有效检测并识别动力链故障,可以实现早期故障预警,保障高速列车的运行安全。

牵引电机转子振动对高速列车动力学性能的影响

为了分析牵引电机转子振动对车辆动力学性能的影响,建立了包括驱动系统的动车非线性动力学模型,模型中考虑了转子-轴承系统的非线性力。通过数值仿真,研究了转子-轴承系统非线性反力对牵引电机振动的影响,对比分析了考虑与不考虑转子轴承非线性反力时车辆在驱动、匀速和惰行工况下的动力学特性。结果表明,电机转子的振动是由轴承变刚度频率及其次谐波频率振动引起的。轴承反力对电机、构架和轮对的垂向与纵向高频振动影响较大,横向振动以及车体振动影响较小。转子具有结构偏心时,这种影响更加明显。