列車軸承道旁聲學信號瞬態(tài)成分提取與重構方法研究.pdf

1、鐵路運輸在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位，確保鐵路運輸?shù)陌踩哂兄匾饬x，鐵路事故大多數(shù)是由列車輪對軸承出現(xiàn)故障，隨著列車持續(xù)運行而引起的。所以針對列車輪對軸承的故障監(jiān)測方法研究具有重要實用價值。道旁聲學監(jiān)測是實現(xiàn)列車軸承健康監(jiān)測保證列車安全運行的有效手段之一，本文用現(xiàn)役列車輪對軸承NJ(P)3226X1作為研究對象，分別研究輪對軸承的內外圈故障，并對道旁信號中瞬態(tài)沖擊成分進行提取與重構。
　　本文首先使用線切割的方法對輪對軸承NJ(

2、P)3226X1的外圈、內圈進行線切割，通過設置的故障點來模擬相對應軸承部件單點故障。分別設置靜態(tài)實驗采集靜態(tài)信號和動態(tài)實驗采集道旁信號。由于道旁信號中含有多普勒效應，使得道旁信號產(chǎn)生時頻調制，給使用傳統(tǒng)的瞬態(tài)成分提取方法提取道旁信號帶來了挑戰(zhàn)。為解決該難題，本文提出一種多普勒調制的方法。該方法基于莫爾斯聲學理論對小波進行時域調制，使用插值算法對小波進行頻域調制。使用該方法對傳統(tǒng)的單瞬態(tài)小波分別進行時域和頻域調制處理，可構建與道旁信號時

3、頻結構相匹配的多普勒調制小波。結合傳統(tǒng)提取旋轉機械故障信號瞬態(tài)沖擊成分常用的六種小波模型[1]，使用多普勒調制算法對該六種小波進行調制，作為提取瞬態(tài)沖擊成分的基函數(shù)[2]。
　　通過對道旁信號中瞬態(tài)沖擊成分的分解與提取實現(xiàn)對信號參數(shù)識別與特征提取。常用的信號分解方法是使用一組基函數(shù)按照一定的規(guī)則分解一個信號。本文以多普勒調制小波作為基函數(shù)，使用匹配追蹤的方法分解道旁信號?？紤]到列車軸承實際運行工況，道旁信號的沖擊成分會呈現(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中逐個剝離沖擊成分的方法，識別精度得到提高。
　　使用單瞬態(tài)多普勒小波從道旁信號中逐個剝離沖擊成分的方法是一種遍歷的搜索方法。當信號長度增加時，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，因此計算量很大，實用性不高。在實際運行工況中，道旁信號中的沖擊成分呈現(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沖擊成分快速提取方法，首先使