列車軸承道旁聲學(xué)信號(hào)瞬態(tài)成分提取與重構(gòu)方法研究.pdf

1、鐵路運(yùn)輸在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位，確保鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩哂兄匾饬x，鐵路事故大多數(shù)是由列車輪對(duì)軸承出現(xiàn)故障，隨著列車持續(xù)運(yùn)行而引起的。所以針對(duì)列車輪對(duì)軸承的故障監(jiān)測(cè)方法研究具有重要實(shí)用價(jià)值。道旁聲學(xué)監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)列車軸承健康監(jiān)測(cè)保證列車安全運(yùn)行的有效手段之一，本文用現(xiàn)役列車輪對(duì)軸承NJ(P)3226X1作為研究對(duì)象，分別研究輪對(duì)軸承的內(nèi)外圈故障，并對(duì)道旁信號(hào)中瞬態(tài)沖擊成分進(jìn)行提取與重構(gòu)。
　　本文首先使用線切割的方法對(duì)輪對(duì)軸承NJ(

2、P)3226X1的外圈、內(nèi)圈進(jìn)行線切割，通過設(shè)置的故障點(diǎn)來模擬相對(duì)應(yīng)軸承部件單點(diǎn)故障。分別設(shè)置靜態(tài)實(shí)驗(yàn)采集靜態(tài)信號(hào)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)采集道旁信號(hào)。由于道旁信號(hào)中含有多普勒效應(yīng)，使得道旁信號(hào)產(chǎn)生時(shí)頻調(diào)制，給使用傳統(tǒng)的瞬態(tài)成分提取方法提取道旁信號(hào)帶來了挑戰(zhàn)。為解決該難題，本文提出一種多普勒調(diào)制的方法。該方法基于莫爾斯聲學(xué)理論對(duì)小波進(jìn)行時(shí)域調(diào)制，使用插值算法對(duì)小波進(jìn)行頻域調(diào)制。使用該方法對(duì)傳統(tǒng)的單瞬態(tài)小波分別進(jìn)行時(shí)域和頻域調(diào)制處理，可構(gòu)建與道旁信號(hào)時(shí)

3、頻結(jié)構(gòu)相匹配的多普勒調(diào)制小波。結(jié)合傳統(tǒng)提取旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障信號(hào)瞬態(tài)沖擊成分常用的六種小波模型[1]，使用多普勒調(diào)制算法對(duì)該六種小波進(jìn)行調(diào)制，作為提取瞬態(tài)沖擊成分的基函數(shù)[2]。
　　通過對(duì)道旁信號(hào)中瞬態(tài)沖擊成分的分解與提取實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)參數(shù)識(shí)別與特征提取。常用的信號(hào)分解方法是使用一組基函數(shù)按照一定的規(guī)則分解一個(gè)信號(hào)。本文以多普勒調(diào)制小波作為基函數(shù)，使用匹配追蹤的方法分解道旁信號(hào)。考慮到列車軸承實(shí)際運(yùn)行工況，道旁信號(hào)的沖擊成分會(huì)呈現(xiàn)微觀上的

4、非周期性這一特性。本文創(chuàng)新的提出使用單瞬態(tài)多普勒小波從道旁信號(hào)中逐個(gè)剝離沖擊成分的方法，識(shí)別精度得到提高。
　　使用單瞬態(tài)多普勒小波從道旁信號(hào)中逐個(gè)剝離沖擊成分的方法是一種遍歷的搜索方法。當(dāng)信號(hào)長(zhǎng)度增加時(shí)，基于非周期的遍歷參數(shù)搜索，由于需要搜索的參數(shù)多，搜索范圍大，因此計(jì)算量很大，實(shí)用性不高。在實(shí)際運(yùn)行工況中，道旁信號(hào)中的沖擊成分呈現(xiàn)微觀上的非周期性，但沖擊成分間隔差別不大。因此提出一種列車軸承道旁信號(hào)沖擊成分快速提取方法，首先使