[发明专利]一种轨道交通转轴碰磨故障的冲击诊断方法

说明书

一种轨道交通转轴碰磨故障的冲击诊断方法，属于运动机械装备安全监控技术领域。若转轴上转动部件和固定部件间存在碰磨故障，说明旋转部件工况可能失衡，久而久之易引发相关部件严重故障，同时该碰磨类故障频率和转子转频同频，易引发误诊为转子上它类同频部件的故障，严重影响故障诊断系统的报警准确性。本发明分析了转轴碰磨故障冲击信息所独特的时域波形特征和频谱特征，利用该特征设计了对该类故障的识别方案，并准确计算碰磨故障程度，实现了对转轴碰磨故障监测、报警和适时提出准确的维修建议，及时防止该类故障冲击对机车、车辆的危害。

技术领域

本发明属于运动机械装备安全监控技术领域，具体涉及一种轨道交通车轴上或电机轴上转动部件和静止部件之间碰磨故障的冲击诊断方法。

技术背景

轨道交通车辆的车轴上或电机轴上的转动部件和静止部件间的碰磨故障是旋转机械中决不允许的故障。若转动部件和静止部件间存在碰磨故障，一定程度上说明旋转部件工况可能失衡，久而久之将引发相关部件发生严重事故，由于该碰磨类故障的特征频率和转子转动频率同频，易误诊为转动部件上它类同频故障，严重影响故障诊断系统的报警准确性。例如机车车轮轴箱位置金属密封叠环与轴箱外端盖间发生碰磨，其故障频率和车轮踏面故障同频，容易误报为踏面类故障。因此需要及时对转轴碰磨故障加以识别、区分，及时防止故障诊断系统因将碰磨故障误报为其他故障而导致错误维修，同时提醒关注转轴动静件间存在碰磨故障，防止扩展为事故。

转轴碰磨类故障源于一类非常复杂的动力学问题，一方面是旋转机械种类多、结构差异大，另一方面碰磨过程是一种典型的非光滑表面之间的、强非线性的滑动摩擦问题，涉及的系统维数高、系统参数多。目前大多数研究是基于经典模型，研究一个或少数几个参数对碰磨响应行为的影响，为碰磨相关理论研究提供了非常有价值的信息。关于转轴碰磨类故障诊断特别是在线实时诊断，在现有的技术中，多应用振动信息检测与诊断方式，其难点是难于从振动信号中提取有效信息，同时也难以区分转动部件上其它类和碰磨故障同频的故障类，以致无法分别采取相应的维修措施和防范事故的措施。

为了解决区分碰磨类故障与其他转子类故障的难题，本发明提出了下述的一种轨道交通转轴碰磨故障的冲击诊断方法。

发明内容

本发明提出一种轨道交通转轴碰磨故障的冲击诊断方法，检测包含转轴中转动部件和静止部件间碰磨引发的摩擦冲击，经过共振解调及跟踪采样后获取到冲击单样本信息，所要重点解决的技术问题是：提取故障冲击单样本所含的、由于碰磨而产生的、独特的时域波形特征和频谱特征，建立一种轨道交通转轴碰磨故障的冲击诊断方法。

一般情况下，轨道交通车辆的车轴或电机轴上转动部件和静止部件间具备设计间隙，在正常运行状态下不会发生碰磨。但若存在装配误差或长期应用中存在变形引起相对于设计间隙盈余量不足，则车辆在运动状态下，转动部件可能因外部激励而与静止部件间发生接触再弹开的碰磨现象。碰磨较轻时一般表现为单处轻微摩擦，严重时可能发展为多处较强烈的摩擦。

在发生碰磨的过程中，转动部件和静止部件在接触时刻因存在相对速度差而发生动摩擦，在整个摩擦时间段内引发连续的摩擦冲击，摩擦冲击连续程度及冲击强度，随发生摩擦时候摩擦件表面的粗糙程度、相对运动速度和摩擦件间的压力、润滑等因素相关。该连续的摩擦冲击信号经共振解调及采样后形成冲击单样本数据，其时域特征表现为一次碰磨事件对应的冲击簇波形前沿较陡峭、中空、有拖尾且整簇波形较光滑。这是因为：碰磨一旦发生，便出现连续、高频、强度相差不大的冲击簇，使得带宽有限的共振解调输出不能形成对应各次冲击的独立解调波，而是一波未尽二波又起，以致形成一簇居高不下的、峰值起伏很小的、波峰圆润的、中空的波形。