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城轨列车走行部滚动轴承运行可靠性分析方法的研究

云婷  
【摘要】:摘要:滚动轴承在城轨列车走行部中起着承受载荷、传递载荷的作用,其可靠与否直接影响列车整体的性能,一旦发生故障,将带来人民生命和财产的巨大损失。传统可靠性分析方法未考虑运行状态对滚动轴承可靠性的影响,忽视个体与整体的差异。因此,探究城轨列车走行部滚动轴承运行状态与可靠性之间的关系,并配合已有的在线状态监测技术,实时评估滚动轴承的运行可靠性具有重要的理论和现实意义。 比例风险模型通过在设备运行状态协变量与可靠性统计学之间建立联系,从而不断地更新设备可靠度指标,并为预防性维修决策提供依据。据此,本文以比例风险模型为理论依据,按照数据采集-协变量选择和计算-模型假定检验-参数估计的总体思路,设计了滚动轴承比例故障率模型,在丰富可靠性理论研究的同时,将运行可靠性应用于轴承的视情维修的决策过程。主要研究内容如下: (1)根据滚动轴承振动试验所得失效寿命和振动数据,在集成失效数据可靠性建模技术和轴承振动信号特征分析的基础上,提出将具有普遍意义和明显趋势性变化的振动特征峭度和方均根作为协变量引入比例风险模型中,形成了基准分布为威布尔的滚动轴承运行可靠性评估的新模型—威布尔比例故障率模型(WPHM)。通过对协变量进行PH假定检验,证明模型的有效性。运用极大似然估计方法得到参数估计值,绘制出走行部滚动轴承的运行可靠度和失效率曲线。 (2)针对多参数威布尔比例故障率模型参数估计困难且复杂的问题,考虑到极大似然估计方法的诸多优点,本文以极大似然函数为目标函数,通过改进收缩因子粒子群优化算法(CFPSO),实现了参数估算的更快收敛,满足了运行可靠性评估过程高效和计算结果稳定性的要求。 (3)运行可靠性计算结果最主要就是应用在视情维修决策中,本文在比例故障模型评估轴承运行可靠性的基础上,以最大可用度为目标,得到视情维修决策故障率阈值和决策曲线,从而判断轴承的运行状态是否满足预防性维修要求,最大程度地发挥滚动轴承的使用价值。


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