刘泽潮,张兵,易彩,吴文逸,黄晨光

(西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都)

轴箱轴承作为轨道交通车辆走行部中的关键旋转部件,不但承受着车辆全部的垂向载荷,同时遭受着强烈的轮对冲击。恶劣的服役环境使其容易发生突发性失效,从而威胁列车的运行安全[1],因此需要对轴承的服役状态进行实时监控,保证列车的运行安全。复杂的服役环境导致采集到的振动信号成分更为复杂,对故障冲击的识别提出了更高的要求[2]。

根据循环平稳理论可知,轴承的故障信号具有典型的二阶循环平稳特性,即信号的时域信号是非周期的,但是由故障冲击引起的瞬时能量波动具有典型的周期特性[3]。因此,可通过识别轴承振动信号中的瞬时能量变化,实现轴承故障诊断与识别。

根据振动方程可知,在计算故障冲击引起的能量波动时不仅应当包含瞬时幅值部分,而且应当包含瞬时频率部分的权重。希尔伯特变换(HT)通过对故障冲击包络信息的计算,实现信号中冲击信息的识别[4-5]。但HT在对信号进行解调时,计算的仅仅是信号的瞬时幅值,不包含瞬时频率部分的权重。当信号信噪比较低且存在其他干扰频率时,解调效果明显下降[6]。特别是当干扰频率的幅值较大时,在HT解调谱中的主要谱线是干扰频率及其调制后的频率成分[7]。为更好地提取信号中瞬时能量的波动,Teager提出了Teager能量算子(TEO)[8]。TEO通过原始信号、信号一阶导数和二阶导数的非线性组合,对信号中的瞬时能量波动进行了有效估计,实现了瞬态冲击特征的提取[9-13],但是TEO的本质是对信号中瞬时能量的估计,原则上其不应当存在无意义的负能量。……