在相同工况下采用声发射(AE)技术对352226X2—2Z型铁路货车滚动轴承故障信息进行了采集与处理试验结果表明，将AE诊断法用于检测铁路货车滚动轴承故障具有一定的可行性。　　 
铁路货车轮对轴承的正常运转直接关系着车辆的安全行驶。因此，滚动轴承的状态检测一直是车辆段安全检测的重要内容。目前，国内普遍采用共振解调等振动法诊断轴承故障。实践表明，现有的解调分析方法存在某些局限性，采用这种技术原理研制的诊断系统对某些故障的诊断准确性较差。笔者在货车轮对轴承故障诊断课题的前期研究中亦采用了振动法，且已进入现场试验阶段。但现场试验中整个机械传动和电控系统较复杂，成本高，同时传动系统的振动易造成过载，系统泄漏的电荷对诊断结果有很大影响，从而造成误诊。因此，提出采用声发射技术对轴承的故障进行检测。 

1　轴承声发射诊断技术
声发射,是材料变形或破坏时储存的应变能释放产生弹性波的现象。根据对声发射传感器采集输出的电信号进行分析，可对声发射源做出正确的解释。
声发射(AE)传感器与传统的振动加速度传感器相比具有更多的潜在优势l¨。AE传感器不受结构与旋转动态振动噪声的影响，可以获取一系列的由轴承故障处产生的瞬时能量脉冲。因此，AE传感器特别适合于轴承的故障诊断·引。为了明确检出A真的特征，一般进行以下测：(1)频谱分析；(2)记数法；(3)有效值；(4)振幅分布等。其中，记数法、有效值和振幅分布为时域分析，具有一定的缺点。
考虑到能量在声发射研究中的重要性，提出对声发射信号进行频谱分析。

2　货车352226X2—22型滚动轴承故障特征频率的理论估计由于轴承损伤将以一定的轴承特征频率来“震响”AI传感器，可以以此为基础对轴承故障信号进行处理。当轴承出现损伤时，运转过程中不同的损伤部位会有其不同的特征频率。

保持架旋转频率为:

　由352226X2 —2Z 型滚动轴承的几何尺寸计算出的相应特征频率见表1 。

 

3 　试验系统及结果分析

3. 1 　试验系统

试验中对多套具有典型状态的352226X2 —2Z 型滚动轴承的AE 信号进行了测定,测试装置见图1 。被测轴承结构复杂,由2 列圆锥滚子(共42 个) 、2 个实体保持架、中间隔套、内外套圈和密封圈组成。

试验过程中将外圈加载固定,使主轴带动内圈以380 r/ min 左右的速度旋转,AE 传感器直接安放在其中一列滚子所对应的轴承外圈表面的贴片上。AE 传感器将被测轴承产生的AE 信号直接输入到泰克TDS3012 型示波器(采样频率25 MHz) 中,由示波器自带的分析模块进行频谱分析。

3. 2 　试验结果分析讨论

试验中对多套轴承(状态分别为正常、保持架损伤、滚子损伤和外圈损伤) 进行反复试验比较,其时域波形及频域波形见图2 。图中“@”代表实线光标所对应的坐标值。

由频谱图可以清楚地看出,各状态轴承的AE 信号能量都较集中,且峰值明显,其峰值出现的频率有很大的差异。通过试验室模拟以及现场的测试,所得到的不同状态轴承频域中峰值对应的频率见表2 。将试验所得不同状态频谱峰值与其理论特征频率进行了比较,发现滚子损伤和外圈损伤的轴承峰值频率集中在理论特征频率的84 倍频～88 倍频,而保持架损伤则多为理论特征频率的160 倍频～180 倍频,倍数大约为前2 种损伤的2 倍。正常轴承的频谱峰值多出现在主轴旋转频率的160 倍频左右。因此可以看出,所测各AE 信号频谱峰值所对应的频率与其理论特征频率是有着联系的,可以通过大量的试验来测定各状态轴承的峰值频率与特征频率的确定倍频范围,从而借助于专家判断系统来进行具体故障发生部位的判别。

 

图2 　不同状态轴承的AE 信号时域及频域波形

 

从现场应用角度来看,由于段修生产线在铁路运输线旁,检测系统工作环境恶劣。因此,需要很强的抗干扰能力和稳定的工作性能。AE 检测装置具有结构简单、可靠性高、抗干扰性好、使用方便等特点,更适合于现场的检测。另外,AE 传感器的安装位置没有严格的限制,甚至可以安装在轴向端面,这样也利于段修现场检测的使用。

4 　结束语

通过采用声发射技术对铁路货车滚动轴承所进行的检测的初步试验研究可以看出,不同状态的轴承所测取的信号特征有着明显的区别,并且和理论特征频率有着一定的关系,这对于进一步将AE 技术应用于铁路货车滚动轴承的在线不拆解故障诊断有着重要的意义。