机械工程学报

作者：刘文朋, 杨绍普, 刘永强, 顾晓辉, 王久健

单位：1. 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室 石家庄 050043;2. 石家庄铁道大学机械工程学院 石家庄 050043

关键词：高速列车,轴箱轴承,故障诊断,轮轨激励,中值峭度,倒频谱预白化；

基金：国家自然科学基金(12032017，12393780，11902205)和河北省教育厅科学技术研究(QN2023071，JZX2024006)资助项目。

受轮轨激励和复杂振动传递路径的干扰，轴箱轴承的微弱故障特征易被强背景噪声所湮没，难以有效提取。为此，基于高速列车单轴滚振台，开展轮轨激励下轴箱振动响应特征及故障诊断方法的研究。首先，通过开展速度等级在50～300 km/h范围内的高频激励试验，采集轴承健康状态、踏面损伤、轴承含外圈故障等条件下轴箱垂向振动响应数据，并对其时域波形、傅里叶频谱和包络谱等特征进行对比分析。分析结果表明：随着速度等级升高，系统的背景噪声逐渐增强，轴箱轴承故障特征逐渐被湮没；踏面损伤会激起周期性的瞬态冲击，在频域具有明显的稀疏性，表征为以转频为间隔的谐波簇，进一步加剧了轴承故障特征提取的难度。随后，在此基础上，提出一种倒频谱预白化与快速谱中值峭度图相结合的方法，用于轴箱轴承故障特征的最优共振参数识别，可以同时避免随机冲击和踏面损伤诱发的周期性冲击的影响。最后，通过试验信号对所提方法的有效性进行了验证。

来源：2025年第6期

《机械工程学报》期刊编辑部

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