摘要：高速列车轴箱轴承的可靠性和高速性能是保障高速列车运行安全和运行效率的关键因素。依据高速列车轴箱轴承的实际应用工况特征,并结合现有高速列车轴箱轴承的检修统计数据,对比分析了双列圆锥和双列圆柱设计的轴箱轴承技术特点。针对现有某高速列车车型,以满足运营速度400 km/h的技术要求为目标,对双列圆锥轴箱轴承低摩擦优化设计和轴箱系统散热设计优化这两个方面进行研究。其中为了准确评估摩擦功耗,建立了轴承—车辆刚柔耦合动力学模型,并以京津轨道谱和实测车轮不平顺作为输入,计算了轴承的动态载荷。轴承摩擦计算结果表明,在车速400 km/h,X-life设计的双列圆锥轴箱轴承的摩擦发热功耗比原有双列圆锥轴箱轴承大约降低24%;轴箱轴承台架测试显示,在更高的车速下,X-life设计的双列圆锥轴箱轴承运转温度比原有双列圆锥轴箱轴承降低了大概15°C。轴箱系统热仿真计算显示,在相同的热源输入和环境温度和散热条件下,铝合金轴箱体的最高温度相比铸铁轴箱的最高温度降低了约20°C。相关研究结果,可以为运营速度400 km/h高速列车的轴箱系统总体设计提供参考。

摘要：轴箱轴承故障分析是识别故障风险和预防故障发生的重要依据。为进一步降低轴箱轴承故障的发生概率,提高动车组轴箱轴承的产品质量及使用寿命,通过展示动车组轴箱轴承实际运用过程中发生的典型问题,对故障件进行了失效分析,从产品自身制造、结构、运用环境等方面进行了分析,总结归纳了轴箱轴承滚道面剥离、保持架异常、温度高、漏脂等问题的产生原因,并从产品制造、车辆设计、组装工艺、运用维护等方面提出了预防措施,有效降低了轴承失效问题的发生。

摘要：为解决自主化轴箱轴承台架试验运转初期温升高和跑合里程长的问题,基于温升机理及TB/T 3017.1—2016标准,通过控制变量设计了多个对比试验,系统分析了多个参数对自主化轴箱轴承台架试验初期轴承温升的影响趋势。研究结果表明:适当减小轴承注脂量、增大密封储脂空间均可有效降低自主化轴箱轴承台架试验初期的匀脂温度,显著缩短匀脂阶段的跑合里程。

摘要：为了探究轴承产生故障时其内部元件间的运动规律,以高速列车轴箱轴承为研究对象,采用多体动力学分析软件ADAMS建立了外圈滚道剥离故障的轴承动力学模型。模型综合考虑了材料属性、约束、载荷和接触关系等因素,通过铁路轴承综合实验台对试验轴承进行动力学实验并对比部件转速,验证了模型的有效性。通过对外圈滚道不同损伤位置处的轴承进行动力学仿真分析发现:轴承有故障时,滚子与滚道间相邻两接触点的时间间隔变大;轴承故障的存在会加大滚子与滚道间的接触力,进而加剧轴承滚道的损坏;损伤位置位于6点钟时,对滚子打滑起到了抑制作用,滚子打滑率的增大会加剧滚道表面的不均匀擦伤;轴承转速越大,保持架运行越平稳,损伤位置位于12点钟时,对保持架的平稳运行影响不大。研究结果对推动轴承设计和故障诊断技术发展具有一定的理论和实际意义。

摘要：针对复杂工况下高速动车组轴箱轴承故障难以准确诊断的问题,提出了一种ShuffleSE单元设计方法,并基于模块化思想建立了一种新的轻量化网络Shuffle-SENet用于高速列车轴箱轴承故障诊断。Shuffle-SE单元以ShuffleNet V2单元为基础,在保留网络轻量化的同时,对网络结构进行了局部优化,并进一步嵌入了Squeeze-and-excitation(SE)结构。所构建的轻量化网络模型在保证运算高效的同时,故障诊断精度明显提升。此外,本文对Shuffle-SE单元的数量及SE结构中降维系数对网络模型性能的影响进行了深入分析。实验分析结果表明:本文网络模型可有效用于多种复杂工况下高铁轴箱轴承故障诊断,相比MobileNet V2、ShuffleNet V1/V2、ResNets等目前较为流行的神经网络模型,本文模型在运行效率和故障诊断精度两方面均有较好表现。本文研究为深度学习技术走向工程实际应用,克服对计算机硬件配置较高的限制提供了一种新的解决方法。

摘要：作为高速列车的核心部件,轴箱轴承一旦失效就将严重威胁车辆安全运行。然而,服役过程中的轴承内部温度分布与接触特性极其复杂且难以有效监测。为此,建立了轴箱轴承稳态温度场模型和静力学有限元模型,并分别通过线路实验与理论结果进行验证。考虑润滑剂对轴承内部摩擦产热和散热的影响,构建高速列车轴箱轴承热力耦合有限元模型,可准确再现列车轴箱轴承内部温度分布规律和接触特性。系统研究了轴箱轴承内部的温度分布规律,并分析了温度对轴箱轴承内部接触特性的影响,探讨了复合载荷和转速对轴承温度和接触特性的影响规律。结果表明,温度对轴承各零部件应力影响十分显著,轴承最大应力增幅高达489.26%;轴承内部温度和应力随复合载荷与转速的增加而逐渐增加,温度对应力影响更为显著。研究结果可为高速列车轴箱轴承的接触行为研究与参数优化设计提供理论指导与技术支撑。

摘要：在测试轴箱轴承性能时,如果没有考虑环境因素的影响,会有很多轴箱轴承性能试验测试合格,但在实际装车运用时却达不到要求,为此,研制一种能够模拟车辆实际动态载荷的试验机。在分析轴箱轴承运行参数,以及相关标准规定的基础上,确定试验机设计要求。详细阐述试验机构成、功能和试验原理,并对试验机各项参数、误差和功能进行验证。验证结果表明:试验机转速、径向载荷、轴向载荷、风速、最低和最高温度、水的流量及其误差等均达到设计指标。试验机能满足目前各种转速轴箱轴承的试验要求。

摘要：针对传统时域分析方法识别滚动轴承故障滚动体数量和相位信息容易失效的问题,建立了存在多个故障滚动体的滚动轴承振动模型,并提出了基于包络谱和卷积平均思想的故障滚动体定位方法。所提模型综合考虑了包括轴承几何结构、轴转速、轴承载荷分布、传递函数、振动的指数衰减和滚动体随机滑动等多个因素。结合所提模型,推导出不同滚动体缺陷激发的最大冲击的时间间隔受缺陷在滚动体上的位置分布的影响,导致该时间间隔存在较大波动。阐述了传统时域分析中,采用最大冲击间隔定位故障滚动体容易失效的原因。应用高速列车轴箱轴承试验数据验证了所提模型的准确性和所提缺陷定位方法的有效性,结果表明,所提模型对理解滚动体故障轴承的振动机理和对设计具体的分析和诊断工具有所帮助,所提缺陷定位方法能有效识别故障滚动体的数量和间隔信息,相比传统时域分析方法,缺陷定位的效率和抗噪声干扰能力得到了显著提高。

摘要：高速列车轴箱轴承是高铁转向架的关键部件,其性能好坏直接影响列车的安全行驶,而轴承温度的升高直接影响轴承寿命,因此轴承温度是列车在线监测系统重点监测的对象之一。本文对高速列车轴箱轴承温度场进行了三维建模与理论分析计算,确定了高铁轴承温度的整体分布及不同程度故障的轴承温度分布。设计并搭建了试验平台,通过正交试验对影响轴承温度的因素进行分组分析。试验结果显示:轴承温度的分布与仿真及理论计算结果相符合;影响轴承温度的最大因素是轴承的润滑,其次是受力,第三是轴承早期的表面损伤。本文研究对高速列车轴箱轴承在线故障预警提供了理论及试验依据。

摘要：受陪试工业轴承性能的限制,传统试验台只能开展速度500 km/h及以下轴箱轴承性能测试。为在实验室内开展600 km/h及以上速度轴箱轴承测试,研究满足TB/T 3017.1—2016《机车车辆轴承台架试验方法第1部分:轴箱滚动轴承》试验条件的600 km/h轴箱轴承试验台的设计方案。通过创新试验轴系的布局和轴向力施加方式,轴箱轴承性能测试时不需要工业陪试轴承,使得600 km/h轴箱轴承试验台测试的最高速度只取决于被测试轴箱轴承性能。介绍600 km/h轴箱轴承试验台的设计要求和设计思路,详细阐述600 km/h轴箱轴承试验台组成及各部分功能,并计算验证工装轴强度和临界转速、机架频率。利用600 km/h轴箱轴承试验台,可进行最高速度为700 km/h的轴箱轴承试验。