城轨列车轴承故障诊断试验系统设计与实现

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1、分类号:U2610710-2015132028硕士学位论文城轨列车轴承故障诊断试验系统设计与实现谢乾坤导师姓名职称武奇生教授申请学位类别工学硕士学科专业名称检测技术与自动化装置论文提交日期2018年4月9日论文答辩日期2018年5月29日学位授予单位长安大学DesignandImplementationofBearingDiagnosisTestSystemforUrbanRailTrainsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XieQiankunSuperv

2、isor：Prof.WuQishengChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览

3、、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要轴承作为列车走行部的关键部件，在列车正常行驶中发挥着十分重要的作用。列车轴承发生故障不仅会影响列车运行的平稳性，造成乘客不舒适的体验，更会对列车运行安全造成威胁，甚至导致事故发生。因此，对列车轴承故障进行有效的检测和诊断具有十分重要的意义。本文首先对轴承故障检测方法进行了研究。1)在对列车轴承结构、故障形式、振动机理和振动特征进行

4、分析的基础上，阐述了典型的时域、频域、时频域轴承故障特征检测方法。2)研究了基于经验模态分解（EmpiricalModeDecomposition，EMD）的自适应轴承故障检测方法，使用本征模态函数（IntrinsicModeFunction，IMF）表征信号的本质特征。3)针对EMD方法分解结果存在虚假模态的问题，设计了基于相关系数和能量矩共同选择有效IMF的改进型自适应轴承故障检测方法。4)设计了仿真实验对自适应检测方法的实现效果进行验证。为了便于进行轴承故障诊断，本文搭建了城轨列车轴承故障诊断试验系统。系统主

5、体分为硬件和软件两个部分，在硬件部分搭建了轴承振动信号采集仿真实验平台，用于模拟真实列车运行状况给待测轴承提供转速，并使用加速度传感器采集轴承振动数据。软件部分设计了轴承故障诊断软件，一方面用于对硬件平台进行控制，另一方面还集成了时域、频域、时频域、EMD自适应和基于有效IMF的自适应轴承故障诊断方法对采集到的轴承振动信号进行分析。使用该城轨列车轴承故障诊断试验系统，能够将难以进行的实车实验搬移到实验室环境下，极大地方便轴承故障诊断研究。最后，本文还设计了实验对城轨列车轴承故障诊断试验系统的实现效果进行验证。实验结

6、果表明，本轴承故障试验系统不仅能够完成轴承故障数据采集，而且能够对轴承运行状况进行有效分析，可应用于对列车轴承故障诊断的研究。关键词：城市轨道交通，轴承故障检测，仿真试验平台，自适应，经验模态分解IAbstractBearings,asthekeycomponentsofthetrain'stravelunit,playaveryimportantroleinthedailyrunningofthetrain.Failureofthebearingswillnotonlyaffectthesmoothnessoft

7、hetrain'soperation,resultinginuncomfortableexperienceforpassengers,butalsothreattrainoperationsafety,andevenleadtotrafficaccidents.Therefore,itisofgreatsignificancetoeffectivelydetectanddiagnosetrainbearingfaults.Thisthesisstudiedthemethodsofbearingfaultdetect

8、ioninthefirstplace.1)Introducedthetypicalmethodstodetectbearingfaultsintimedomain,frequencydomainandtime-frequencydomainbasedontheanalysisofthestructure,failureforms,vibrationmecha