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基于嵌入式传感器的铁路车辆智能轴承关键技术研究
| 论文题名： | 基于嵌入式传感器的铁路车辆智能轴承关键技术研究 |
| 关键词： | 铁路车辆;嵌入式复合传感器;智能轴承;状态监测;故障诊断;在线监测;滚动轴承 |
| 摘要： | 智能轴承是近几年提出的一种自身具备在线监测能力的轴承。它在传统轴承的基础上嵌入传感器，使其结合成为一体，从而使传感器靠近轴承的故障处，弥补了使用传统的采集方法时微弱的故障冲击信号容易被噪声淹没而无法提取的缺点，能够更加准确地获取其振动信号特征。国内外目前的智能轴承技术主要应用在深沟球轴承上，且监测的参量单一，不能对其运行状态进行综合评判。 本文对滚动轴承的故障机理进行了剖析，重点阐述了其故障信号的特征。以高速铁路车辆用的双列圆柱滚子轴承为研究对象，提出了具有在线监测及诊断功能的智能轴承系统，实现了基于多参量的信号特征提取和分析。在智能轴承原理样机制作的基础上进行了模拟故障实验，分析和验证了新型智能轴承的测试性能。本文主要进行了以下研究工作： ①集成了两振动传感装置、两速度传感装置和两温度传感装置的新型多参量复合传感器，实现了对轴承运转过程中水平、垂直地面两方向的振动，转速及内(轴)、外圈温度信号的采集与特征提取； ②提出了在轴承外圈开槽，并将复合传感器从轴承端面进行嵌入式结合的新型智能轴承结构，设计了基于多参量的模拟信号预处理电路及传输的技术方案； ③在信号预处理及传输方案确定的基础上，开展了铁路轴承状态监测与故障诊断技术研究，提出了状态识别规则，并借助Visual Basic编程工具，完成了包含FFT、滤波、倒谱等数字信号分析方法及残余寿命预测的智能监测软件设计； ④为了验证新型智能轴承的测试性能，设计了其原理样机，完成了模拟故障及对比实验。实验结果表明，新型智能轴承的应用效果良好； ⑤基于智能轴承原理样机，分析了信号采集与特征提取的影响因素和智能轴承的测试性能，验证了倒频谱和共振解调等方法对轴承内圈故障诊断的有效性以及状态识别规则的可行性，并揭示出该轴承随转速和载荷变化的振动特性。 多参量的智能轴承技术今后的发展方向是将其扩展到其它各种类型的滚动轴承和滑动轴承，具有广阔的应用前景。 |
| 作者： | 葛亮 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 邵毅敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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