高速列车轴承故障特征信号提取及诊断方法研究

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1、国内图书分类号：U292密级：公开国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文高速列车轴承故障特征信号提取及诊断方法研究年级2015级姓名彭凡申请学位级别工程硕士专业材料工程指导老师永远教授二零一八年四月ClassifiedIndex:U292U.D.C:621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONROLLINGELEMENTBEARINGSIGNALFEATUREEXTRACTIONANDFAULTDIAGNOSISMETHODGrade:2015Candidate:PengFa

2、nAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialEngineeringSupervisor:Prof.YongYuanApr.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书

3、；2．不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：本文研发了一套滚动轴承故障检测系统，该系统基于虚拟仪器技术，利用时域参数指标、小波去噪和HHT等信号处理方法对不同类型的轴承和不同形式的数据进行处理，从不同的判定标准判断滚动轴承运行状态。1.研究了滚动轴承的主要组成结构、各部件故障产生的原因、轴承的振动机理和轴承的故障特征频率计算公式，并且分析了不同信号处理方法的优缺点，最终采用时域参数指标、傅立叶变换、小波去噪和HHT等

4、方法对声音和振动信号进行处理。2.论文总共研究了三套轴承模型数据，分别是球轴承、圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承，首先采用西储大学6206球轴承数据验证小波去噪和HHT两种信号处理方法的可行性和正确性，然后在中车轮对轴承跑合试验台进行26型圆柱滚子轴承的跑合试验，基于小波去噪和HHT方法对轴承运行的声音信号进行诊断，最后在中车齿轮箱轴承跑合试验台对R215圆锥滚子轴承进行跑合试验，通过对轴承振动加速度信号进行时域处理，利用时域参数指标的趋势判断不同维修等级的轴承故障情况。3.论文通过研究虚拟仪器技术，根据LabVIEW和MATLAB各自的优点，采用联合编程的模式

5、开发滚动轴承故障诊断系统，软件具有轴承故障频率计算、时域参数指标判断、小波去噪和HHT等功能。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要滚动轴承作为高速列车关键组成部分之一，其工作状态在高速列车运行中起着至关重要的作用，每年世界各地由于滚动轴承而引起的列车事故造成

6、了巨大的人员伤亡和经济损失，因此，本文针对滚动轴承的状态监测研发了一套滚动轴承故障诊断系统，研究了轮对轴承声音信号的处理算法，采用小波去噪和希尔伯特-黄（HHT）的故障诊断方法。同时研究了齿轮箱轴承的振动信号处理方法，提出采用时域参数指标作为故障诊断方法；通过轴承跑合试验台实际采集的故障轴承的故障数据，验证了文中所提算法对实际采集信号的有效性。对于减少经济损失，防止列车事故发生，确保列车运行安全等方面具有比较重要的理论意义和应用价值。首先对滚动轴承的主要组成结构和轴承各部件的振动机理进行了研究，总结了轴承各部件故障产生的原因及采取的有效措施，并且对不同种类

7、轴承（球轴承、圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承）的故障特征频率计算公式进行了归纳总结。同时，研究了常见的一些信号处理方法，分析了不同信号处理方法的优缺点，最终采用时域参数指标对振动信号进行诊断，利用傅立叶变换、小波去噪和HHT等方法对声音信号进行诊断。然后通过研究虚拟仪器技术，根据LabVIEW和MATLAB各自的优点，采用联合编程的模式开发滚动轴承故障诊断系统，系统具有轴承故障特征频率计算、时域参数指标判断、小波去噪和HHT等功能。最后进行滚动轴承运行试验，论文总共采用三套轴承模型数据，分别是球轴承、圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承模型，第一，采用6205球轴承数据

8、验证小波去噪和HHT两种信号处理方法的可行性和正确性；第二，在中车