基于能量分析的列车轴承故障声发射信号研究

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随着我国机械化设备以及铁路重载运输的快速发展，滚动轴承作为承受及传递载荷的关键部件发挥着越来越重要的作用。滚动轴承是铁路列车的重要部件，由于设计、安装、工作环境以及突发载荷等原因的影响，使滚动轴承在运转-定时间后容易受到损害而出现各种各样的故障，并且在列车的运行过程中进- 步恶化 ，从而影响到列车的安全运行 ，有些甚至在短时间内就可能造成热轴、燃轴和切轴的发生，最终导致重大安全事故，产生难以估量的损失。对滚动轴承进行状态监测与故障诊断，实现由事后维修、定期检修到视情维修的根本转变，意义重大。

对于任意连续时间信号 z的能量算子 可以定义为 ：[z( )]-[ ]。- (1)式中： ， 分别为信号z相对于时间 t的-阶导数和二阶导数。

对于幅值和频率恒定的信号：( )- Acos( ∞) (2)式中：A为信号振动幅值；cu为固有频率； 为初始相位。由式(1)可得能量算子为：[z( )]-A (， (3)1 声发射技术 即：A 。 ( )]：：A。∞ (4)声发射检测技术是-种新型动态无损检测技术，它利用物质内部结构的破坏产生相对运动，这种相对运动以弹性波的形式释放应变能的现象，来识别和了解物质或结构的内部状态。声发射信号的频率和幅值变化范围都很大，从几赫兹到几百万赫兹，从几微伏到几百毫伏。微弱的声发射信号需要专业的声发射仪器才能采集到，与其他无损检测技术相比，其优势在于：它可以不间断的提供信号，适用于长时间的实时连续检测；它能在人们不能靠近的恶劣环境下工作；声发射信号来 自于被测物体本身而不是仪器，检测结果更具可靠性。

2 能量分析方法采用信号能量的变化来反映信号中的脉冲冲击收稿 日期 ：2013-01-21作者简介：范琦山(1973-)，男，高级工程师对于-个由刚度为k的弹簧和质量为m的质量块组成的线性无阻尼振动系统，在任意时刻，该线性无阻尼振动系统的机械能为质量块的动能和弹簧势能之和，即：1 1 1E：kEx(t)]。寺 [ ] -寺 叫 (5) 厶 厶由式(5)可知简谐振动 的瞬时总能量 与振动 的幅值和频率的二次方成正比。

对比式(4)及式(5)，可 以看 出简谐振动 的瞬时总能量与信号能量算子的输出相差 m/2常数倍，由此可得到能量算子最终产生简谐振动所需的总能量 。

对于离散时间信号z( )，能量算子可表示为：[z( )]- [z( )]。-x(n-1) ( 1)(6)由式(6)可见，对离散时间信号，若要计算出任意时刻 处的信号源能量，能量算子只需三个样本统计数据就可以完成，可见它对于信号的瞬时变化国防交通工程与技术 2013增刊-· 研究与设计 · 自锚武悬索桥钢箱梁牵拉施工方案设计 吴桐金3.2.1 导梁上墩当钢梁和导梁悬臂挠度过大，导梁前端抵达墩位时，可能会出现梁前端低于支墩上的下滑道轨面的情况，不能直接上墩。为使导梁便于上墩，可采取以下两种措施 ：(1)导梁前端 2 m范围内设计成上翘的船形结构，翘起的高度按照工况下导梁最大挠度设置。

(2)在面向钢梁牵拉前进方向的支墩前下方设置若干竖直千斤顶，可用千斤顶将导梁前端顶起，使之能顺利上墩，千斤顶需在导梁两侧同时顶起，使导梁保持水平状态，不应倾斜。

3.2.2 纠偏措施牵拉施工可以在-定程度上降低主梁走向的较大偏移，但是在牵拉过程中，往往由于某-跨横向左右两台水平千斤顶未能完全做到同步运行而出现小的偏移。

本工程纠偏装置共 7对，在临时墩下滑道外侧设置反力牛腿，横向布置 5～30 t油压千斤顶，通过横向顶推上滑道来实现纠偏。

3.2.3 牵拉线形控制滑道顶面按照钢箱梁安装线形设置，通过控制各支墩顶部下滑道标高来控制钢梁标高。牵拉过程中，通过横向导向装置，使梁按直线行走，走行轨迹同梁体线形；通过横向纠偏装置控制钢梁的横向偏移；通过竖向顶推千斤顶的行程控制钢梁的纵向位移。

3.2.4 牵拉同步控制为保证各千斤顶在牵拉过程中的同步及出力-致，将连续牵拉泵站限压，并在牵拉过程中观察，调整限压，当某千斤顶出力过大时，将其限压稍微调低2～3 MPa；当某千斤顶出力过小时，将其钢绞线重新拉紧压力稍微调高 3～4 MPa；牵拉中，尽量将同- 墩面台泵站的油压差值控制在 3 MPa以内。

4 结论与建议本方案提出了利用主塔下横梁为牵拉反力台座兼操作平台的钢箱梁牵引就位架设方案，通过连续移动锚固点，将 280 m 的钢箱梁进行牵拉架设完成。既有效地缩短了施工工期，牵拉的导向性又可以有效减小主梁的变位和偏移，保证了成桥的质量。

建议应从实际施工条件和情况出发，采用对向牵拉架设钢箱梁施工方案，可以有效改善施工进度和施工质量 。