动车组牵引电机中风机轴承寿命的预测评估方法
发布时间：2021-03-18 14:32
高铁事业的蓬勃发展使人们对牵引电机风机的可靠性要求日益增高,滚动轴承作为支持风机运转的重要旋转部件,准确的评估其使用寿命对于整个动车组的行驶安全及降低企业运营成本具有重要的意义。滚动轴承是通过将结构间的滑动摩擦转换为滚动摩擦的这种形式,提高了对轴的支撑力。导致滚动轴承发生故障的因素有很多,多数情况下是由于疲劳剥落、高温烧伤和安装不当等造成的轴承卡死以及断裂。但不论哪一种失效形式,其最终都会通过轴承振动信号的异常变化表征出来。因此,本文以CRH380BL型动车组三级修更换下来的牵引电机中风机轴承为研究对象,基于轴承的振动信号去建立其寿命评估模型,进而预测风机轴承的剩余使用寿命。通过分析滚动轴承的结构及振动机理,说明了滚动轴承的振动信号与其工作状态具有相关性;搭建了滚动轴承的加速寿命试验平台,并采集了滚动轴承全寿命区间的振动信号和寿命数据;根据采集到的振动信号的幅值特性变化规律,发现了振动信号会在轴承的不同寿命区间内发生相应的变化;根据对轴承的时域特征进行提取和分析,发现加速度有效值可以较准确的刻画轴承的衰退趋势,能够作为轴承寿命评估模型的预测标签,故而本文将预测轴承寿命问题转化为预测其加...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚动轴承结构图
11(a)内圈(b)外圈(c)保持架(a)球滚动体图2.2滚动轴承结构分解图由于动车组启动瞬间需要牵引电机为其提供极大的驱动力，所以牵引电机配套风机需要较高的转速，故风机内部使用能够负担较高转速的深沟球轴承作为支持构件[29]。因此，本文研究对象为支撑牵引电机风机运转的深沟球轴承，型号为6205-2Z，其中6代表深沟球轴承，2表示轴承的宽度序列代号，05指的是轴承内径的尺寸系列代号，2Z表示轴承的正反侧都配有密封盖。2.2滚动轴承的常见失效形式（1）疲劳失效滚动轴承在运行过程中，滚动体始终作用在轴承的内外圈轨道表面，接触形式为点接触，在动载荷的多次交变作用下，导致轴承内部构件的表面层出现细微的裂痕，进而产生凹陷的剥落坑，最终形成较大区域的金属层剥落，如图2.3（a）、（b）所示
12（2）断裂失效造成滚动轴承出现断裂失效的因素有很多，如热处理不当导致轴承出现破损和裂痕，也有可能是工作载荷过大以及转速过高等原因[30]。滚动轴承发生断裂失效的部位主要集中在保持架和外圈上，如图2.3（c）、（c）所示。（3）磨损失效滚动轴承在工作过程中，内部构件之间由于互相摩擦会导致游隙变大，使得硬质颗粒或细微杂质侵入到轴承内部，引起元件表面损伤[31]。润滑剂不足会使得滚动体与其所接触表面发生干摩擦，导致内外圈滚道出现磨损。（4）腐蚀失效腐蚀失效主要是由于轴承处在相对潮湿的工况下，空气中的水分子浸入轴承内部导致的化学腐蚀，或由于电流通过导致的电化学腐蚀[32]。（5）润滑剂失效影响润滑剂失效的因素有很多，如轴承内部滚动体与内圈和外圈摩擦生热、防尘盖与内圈和外圈摩擦产热、润滑剂与轴承滚动体摩擦生热等，导致润滑效果失效[33]。(a)外圈剥落(b)内圈剥落(c)保持架断裂(d)外圈及保持架断裂图2.3轴承失效形式图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于全卷积层神经网络的轴承剩余寿命预测[J]. 张继冬,邹益胜,邓佳林,张笑璐. 中国机械工程. 2019(18)
[2]高速列车用牵引电机冷却风机昆香线运行适应性分析[J]. 李瑜,易铁航. 铁道机车与动车. 2019(08)
[3]时延反馈EVG系统随机共振特性研究及轴承故障诊断[J]. 贺利芳,杨玉蕾,张天骐. 仪器仪表学报. 2019(08)
[4]考虑冲击力的球轴承外圈剥落缺陷双冲击现象动力学建模[J]. 罗茂林,郭瑜,伍星. 振动与冲击. 2019(14)
[5]基于响应面方法的轴承多应力加速模型建模与验证技术[J]. 黄小凯,刘守文,黄首清,姚泽民. 哈尔滨工业大学学报. 2019(07)
[6]多退化变量灰色预测模型的滚动轴承剩余寿命预测[J]. 张雨琦,邹金慧,马军. 探测与控制学报. 2019(03)
[7]滚动轴承磨损状态的Adams仿真与实验研究[J]. 张金萍,李奕江,李允公,王波. 机械设计与制造. 2019(06)
[8]基于时域分析法的牵引电机风机轴承性能评估[J]. 崔凯,张海峰,曲松,刘长英. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2019(02)
[9]基于VMD共振稀疏分解的滚动轴承故障诊断[J]. 杨伟,王红军. 电子测量与仪器学报. 2018(09)
[10]混沌粒子群优化RVM的滚动轴承早期故障诊断[J]. 陈法法,刘帅,肖文荣,陈保家,杨勇. 电子测量与仪器学报. 2018(08)
硕士论文
[1]基于多特征量的滚动轴承退化状态评估和剩余寿命预测方法研究[D]. 燕晨耀.电子科技大学 2016
[2]基于有限元和多体动力学的滚动轴承动态特性分析与疲劳研究[D]. 冯锦阳.北京化工大学 2015
[3]滚动轴承退化状态识别技术研究[D]. 王明华.沈阳理工大学 2015
本文编号：3088484
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚动轴承结构图
11(a)内圈(b)外圈(c)保持架(a)球滚动体图2.2滚动轴承结构分解图由于动车组启动瞬间需要牵引电机为其提供极大的驱动力，所以牵引电机配套风机需要较高的转速，故风机内部使用能够负担较高转速的深沟球轴承作为支持构件[29]。因此，本文研究对象为支撑牵引电机风机运转的深沟球轴承，型号为6205-2Z，其中6代表深沟球轴承，2表示轴承的宽度序列代号，05指的是轴承内径的尺寸系列代号，2Z表示轴承的正反侧都配有密封盖。2.2滚动轴承的常见失效形式（1）疲劳失效滚动轴承在运行过程中，滚动体始终作用在轴承的内外圈轨道表面，接触形式为点接触，在动载荷的多次交变作用下，导致轴承内部构件的表面层出现细微的裂痕，进而产生凹陷的剥落坑，最终形成较大区域的金属层剥落，如图2.3（a）、（b）所示
12（2）断裂失效造成滚动轴承出现断裂失效的因素有很多，如热处理不当导致轴承出现破损和裂痕，也有可能是工作载荷过大以及转速过高等原因[30]。滚动轴承发生断裂失效的部位主要集中在保持架和外圈上，如图2.3（c）、（c）所示。（3）磨损失效滚动轴承在工作过程中，内部构件之间由于互相摩擦会导致游隙变大，使得硬质颗粒或细微杂质侵入到轴承内部，引起元件表面损伤[31]。润滑剂不足会使得滚动体与其所接触表面发生干摩擦，导致内外圈滚道出现磨损。（4）腐蚀失效腐蚀失效主要是由于轴承处在相对潮湿的工况下，空气中的水分子浸入轴承内部导致的化学腐蚀，或由于电流通过导致的电化学腐蚀[32]。（5）润滑剂失效影响润滑剂失效的因素有很多，如轴承内部滚动体与内圈和外圈摩擦生热、防尘盖与内圈和外圈摩擦产热、润滑剂与轴承滚动体摩擦生热等，导致润滑效果失效[33]。(a)外圈剥落(b)内圈剥落(c)保持架断裂(d)外圈及保持架断裂图2.3轴承失效形式图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于全卷积层神经网络的轴承剩余寿命预测[J]. 张继冬,邹益胜,邓佳林,张笑璐. 中国机械工程. 2019(18)
[2]高速列车用牵引电机冷却风机昆香线运行适应性分析[J]. 李瑜,易铁航. 铁道机车与动车. 2019(08)
[3]时延反馈EVG系统随机共振特性研究及轴承故障诊断[J]. 贺利芳,杨玉蕾,张天骐. 仪器仪表学报. 2019(08)
[4]考虑冲击力的球轴承外圈剥落缺陷双冲击现象动力学建模[J]. 罗茂林,郭瑜,伍星. 振动与冲击. 2019(14)
[5]基于响应面方法的轴承多应力加速模型建模与验证技术[J]. 黄小凯,刘守文,黄首清,姚泽民. 哈尔滨工业大学学报. 2019(07)
[6]多退化变量灰色预测模型的滚动轴承剩余寿命预测[J]. 张雨琦,邹金慧,马军. 探测与控制学报. 2019(03)
[7]滚动轴承磨损状态的Adams仿真与实验研究[J]. 张金萍,李奕江,李允公,王波. 机械设计与制造. 2019(06)
[8]基于时域分析法的牵引电机风机轴承性能评估[J]. 崔凯,张海峰,曲松,刘长英. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2019(02)
[9]基于VMD共振稀疏分解的滚动轴承故障诊断[J]. 杨伟,王红军. 电子测量与仪器学报. 2018(09)
[10]混沌粒子群优化RVM的滚动轴承早期故障诊断[J]. 陈法法,刘帅,肖文荣,陈保家,杨勇. 电子测量与仪器学报. 2018(08)
硕士论文
[1]基于多特征量的滚动轴承退化状态评估和剩余寿命预测方法研究[D]. 燕晨耀.电子科技大学 2016
[2]基于有限元和多体动力学的滚动轴承动态特性分析与疲劳研究[D]. 冯锦阳.北京化工大学 2015
[3]滚动轴承退化状态识别技术研究[D]. 王明华.沈阳理工大学 2015
本文编号：3088484
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