动车组牵引电机风机轴承剩余寿命研究
发布时间：2021-10-04 23:51
随着高速铁路技术的快速发展和高铁市场占有量不断增加,对高速动车组的可靠性和安全性等方面要求不断提高。轴承作为机械系统中重要的零部件,长期工作在恶劣环境条件下,其性能逐渐退化,运行状态直接影响整个车辆的运行状态,也影响到车辆的运行安全。轴承运行状态分析和剩余寿命预测不仅可以减少动车组故障发生率、提高动车组安全性和避免灾难性事故发生,同时可降低动车组维修成本,改善零部件利用效率低的现状。本文研究对象是已经使用四年的牵引电机风机轴承,预测其在四级修（已使用六年）时的剩余寿命。国际标准化组织提出的轴承寿命计算公式只能计算轴承的平均寿命,没有考虑到轴承个体的差异性。虽然有限元分析方法可以分析轴承剩余寿命,也可以模拟部分故障情况下轴承剩余寿命,但是模拟建模复杂,分析效率低。因此,本文提出基于深度学习的方法预测轴承剩余寿命。其主要研究内容如下:（1）介绍动车组检修修程,提出牵引电机风机轴承剩余寿命预测中的难点。讨论轴承剩余寿命预测方法研究现状、轴承加速寿命试验研究现状以及各种信号处理方法的优缺点。（2）研究牵引电机风机轴承工况和计算轴承剩余寿命。建立牵引电机风机力学模型,计算轴承承受的径向力。介绍L...
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
牵引电机通风机位置
吉林大学硕士学位论文15其中，β为状态系数，初始状态取0.475，平稳运行状态取0.4；B为空气隙磁密度，单位Gs；L为转子铁心长度，单位m；e0为转子偏心量，单位mm；g为气隙大小，单位mm，通常e0/g取0.1。空气隙磁密度B计算公式为[64]efp1dp1Φ81eslτKfZ22.210UkFB×=·····························(2.5)其中，ke1为负载电势系数初值；Fs为波幅系数；U为施加相电压，单位V；f为交流频率，单位Hz；ZΦ1为每相线圈的匝数；Kdp1为绕组系数；τp为极距，单位mm；lef为铁心有效长度，单位mm。空气流体绕流叶轮叶片时，叶轮叶片上产生作用力FR。作用力FR可以分解为平行于流体运动方向的叶轮叶片阻力Fx和垂直于流体运动方向的叶轮叶片升力Fy[65]。叶轮叶片升力Fy计算公式为2vAρCFyy=····································(2.6)其中，Cy为单个叶片升力系数；V为空气流速，单位m/s；Ρ为空气密度，取1.23kg/m3；A为单个叶片在流体运动方向上的投影面积，单位m2。表2.2CRH380CL型动车组牵引电机风机力学模型参数表参数功率2kW8kWF1111.5N116NF31127.93N310.12NF56N6NF6600N600NF7100N100NF8100N100NF2971.96N239.84NF4272.83N192.27NP11200N287.84N
2.1.3 牵引电机风机轴承 动车组牵引电机风机电机是卧式电机，为满足电机轴载荷形式需要，使用可承受径向载荷和少量的轴向载荷的深沟球轴承。如表 2.4 所示，CRH380CL 型动车组牵引电机风机的驱动端和非驱动端均使用 6208-2Z 轴承。电机内的轴承在一般条件下运行时，寿命至少为 4×104小时，最高寿命约为 105小时。 轴承 6208-2Z 模型图和尺寸图如图 2.3 所示，相关参数如表 2.3。轴承润滑脂采用 LGMT2 类型的润滑脂，润滑脂技术参数如表 2.4 所示[66]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]PHM技术在军港防护拦阻系统中的应用[J]. 徐晟雨,刁景华. 价值工程. 2019(34)
[2]雷达预测与健康管理系统设计[J]. 徐频频,刘传保. 现代雷达. 2019(11)
[3]基于经验模态分解和主成分分析的滚动轴承故障诊断研究[J]. 汪朝海,蔡晋辉,曾九孙. 计量学报. 2019(06)
[4]基于变分模态分解的相关能量熵自适应阈值去噪[J]. 刘霞,李文. 吉林大学学报(信息科学版). 2019(05)
[5]地铁车门PHM系统应用[J]. 高伟民,茅飞. 城市轨道交通. 2019(05)
[6]基于EMD幅值熵和支持向量机的滚动轴承故障诊断[J]. 胡毅伟,刘自然,李谦,尚坤. 机械研究与应用. 2019(02)
[7]基于EEMDBP网络的滚珠丝杠副故障模式识别[J]. 李惠,陈蔚芳,商苏成. 机械与电子. 2018(04)
[8]基于PHM的牵引供电系统设备维护技术研究[J]. 陈子奇,毕诗画. 电子质量. 2018(01)
[9]中国高速动车组运用检修状况与发展[J]. 韦皓. 铁道机车车辆. 2017(05)
[10]基于混沌模拟退火PSO算法的威布尔分布参数估计应用研究[J]. 许伟,程刚,黄林,位秀雷,瓮雷. 振动与冲击. 2017(12)
博士论文
[1]局部特征尺度分解方法及其在机械故障诊断中的应用研究[D]. 郑近德.湖南大学 2014
[2]滚动轴承的性能退化特征提取及评估方法研究[D]. 潘玉娜.上海交通大学 2011
[3]竖轴H型叶轮及导流罩流体动力性能数值模拟[D]. 孙科.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]滚动轴承多域退化表征指标提取及寿命预测研究[D]. 曾宇.北京交通大学 2019
[2]基于余弦相似熵的滚动轴承状态监测与寿命预测[D]. 徐从云.安徽工业大学 2019
[3]圆锥滚子轴承轴向游隙对接触应力影响分析[D]. 陈建斌.华东交通大学 2018
[4]柴油机剖分式滚滑主轴承的动力学及疲劳寿命分析[D]. 易帆.华东交通大学 2018
[5]圆锥滚子轴承力学性能及疲劳寿命分析[D]. 宋博峰.西安理工大学 2018
[6]基于小波分解和卷积神经网络的光伏发电功率预测方法[D]. 易海燕.深圳大学 2018
[7]高铁轴承疲劳特性分析及可靠性寿命预测[D]. 曹国晋.上海应用技术大学 2018
[8]偏斜滚子轴承拟静力学及瞬态热弹流润滑性能研究[D]. 罗斌.重庆大学 2018
[9]组合轴承疲劳寿命预测分析研究[D]. 向如.长江大学 2018
[10]考虑轴承组件温度边界的动态油膜热弹流润滑分析[D]. 杨玉冰.青岛理工大学 2018
本文编号：3418577
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
牵引电机通风机位置
吉林大学硕士学位论文15其中，β为状态系数，初始状态取0.475，平稳运行状态取0.4；B为空气隙磁密度，单位Gs；L为转子铁心长度，单位m；e0为转子偏心量，单位mm；g为气隙大小，单位mm，通常e0/g取0.1。空气隙磁密度B计算公式为[64]efp1dp1Φ81eslτKfZ22.210UkFB×=·····························(2.5)其中，ke1为负载电势系数初值；Fs为波幅系数；U为施加相电压，单位V；f为交流频率，单位Hz；ZΦ1为每相线圈的匝数；Kdp1为绕组系数；τp为极距，单位mm；lef为铁心有效长度，单位mm。空气流体绕流叶轮叶片时，叶轮叶片上产生作用力FR。作用力FR可以分解为平行于流体运动方向的叶轮叶片阻力Fx和垂直于流体运动方向的叶轮叶片升力Fy[65]。叶轮叶片升力Fy计算公式为2vAρCFyy=····································(2.6)其中，Cy为单个叶片升力系数；V为空气流速，单位m/s；Ρ为空气密度，取1.23kg/m3；A为单个叶片在流体运动方向上的投影面积，单位m2。表2.2CRH380CL型动车组牵引电机风机力学模型参数表参数功率2kW8kWF1111.5N116NF31127.93N310.12NF56N6NF6600N600NF7100N100NF8100N100NF2971.96N239.84NF4272.83N192.27NP11200N287.84N
2.1.3 牵引电机风机轴承 动车组牵引电机风机电机是卧式电机，为满足电机轴载荷形式需要，使用可承受径向载荷和少量的轴向载荷的深沟球轴承。如表 2.4 所示，CRH380CL 型动车组牵引电机风机的驱动端和非驱动端均使用 6208-2Z 轴承。电机内的轴承在一般条件下运行时，寿命至少为 4×104小时，最高寿命约为 105小时。 轴承 6208-2Z 模型图和尺寸图如图 2.3 所示，相关参数如表 2.3。轴承润滑脂采用 LGMT2 类型的润滑脂，润滑脂技术参数如表 2.4 所示[66]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]PHM技术在军港防护拦阻系统中的应用[J]. 徐晟雨,刁景华. 价值工程. 2019(34)
[2]雷达预测与健康管理系统设计[J]. 徐频频,刘传保. 现代雷达. 2019(11)
[3]基于经验模态分解和主成分分析的滚动轴承故障诊断研究[J]. 汪朝海,蔡晋辉,曾九孙. 计量学报. 2019(06)
[4]基于变分模态分解的相关能量熵自适应阈值去噪[J]. 刘霞,李文. 吉林大学学报(信息科学版). 2019(05)
[5]地铁车门PHM系统应用[J]. 高伟民,茅飞. 城市轨道交通. 2019(05)
[6]基于EMD幅值熵和支持向量机的滚动轴承故障诊断[J]. 胡毅伟,刘自然,李谦,尚坤. 机械研究与应用. 2019(02)
[7]基于EEMDBP网络的滚珠丝杠副故障模式识别[J]. 李惠,陈蔚芳,商苏成. 机械与电子. 2018(04)
[8]基于PHM的牵引供电系统设备维护技术研究[J]. 陈子奇,毕诗画. 电子质量. 2018(01)
[9]中国高速动车组运用检修状况与发展[J]. 韦皓. 铁道机车车辆. 2017(05)
[10]基于混沌模拟退火PSO算法的威布尔分布参数估计应用研究[J]. 许伟,程刚,黄林,位秀雷,瓮雷. 振动与冲击. 2017(12)
博士论文
[1]局部特征尺度分解方法及其在机械故障诊断中的应用研究[D]. 郑近德.湖南大学 2014
[2]滚动轴承的性能退化特征提取及评估方法研究[D]. 潘玉娜.上海交通大学 2011
[3]竖轴H型叶轮及导流罩流体动力性能数值模拟[D]. 孙科.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]滚动轴承多域退化表征指标提取及寿命预测研究[D]. 曾宇.北京交通大学 2019
[2]基于余弦相似熵的滚动轴承状态监测与寿命预测[D]. 徐从云.安徽工业大学 2019
[3]圆锥滚子轴承轴向游隙对接触应力影响分析[D]. 陈建斌.华东交通大学 2018
[4]柴油机剖分式滚滑主轴承的动力学及疲劳寿命分析[D]. 易帆.华东交通大学 2018
[5]圆锥滚子轴承力学性能及疲劳寿命分析[D]. 宋博峰.西安理工大学 2018
[6]基于小波分解和卷积神经网络的光伏发电功率预测方法[D]. 易海燕.深圳大学 2018
[7]高铁轴承疲劳特性分析及可靠性寿命预测[D]. 曹国晋.上海应用技术大学 2018
[8]偏斜滚子轴承拟静力学及瞬态热弹流润滑性能研究[D]. 罗斌.重庆大学 2018
[9]组合轴承疲劳寿命预测分析研究[D]. 向如.长江大学 2018
[10]考虑轴承组件温度边界的动态油膜热弹流润滑分析[D]. 杨玉冰.青岛理工大学 2018
本文编号：3418577
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