随着高速铁路技术的快速发展和高铁市场占有量不断增加,对高速动车组的可靠性和安全性等方面要求不断提高。轴承作为机械系统中重要的零部件,长期工作在恶劣环境条件下,其性能逐渐退化,运行状态直接影响整个车辆的运行状态,也影响到车辆的运行安全。轴承运行状态分析和剩余寿命预测不仅可以减少动车组故障发生率、提高动车组安全性和避免灾难性事故发生,同时可降低动车组维修成本,改善零部件利用效率低的现状。本文研究对象是已经使用四年的牵引电机风机轴承,预测其在四级修(已使用六年)时的剩余寿命。国际标准化组织提出的轴承寿命计算公式只能计算轴承的平均寿命,没有考虑到轴承个体的差异性。虽然有限元分析方法可以分析轴承剩余寿命,也可以模拟部分故障情况下轴承剩余寿命,但是模拟建模复杂,分析效率低。因此,本文提出基于深度学习的方法预测轴承剩余寿命。其主要研究内容如下:(1)介绍动车组检修修程,提出牵引电机风机轴承剩余寿命预测中的难点。讨论轴承剩余寿命预测方法研究现状、轴承加速寿命试验研究现状以及各种信号处理方法的优缺点。(2)研究牵引电机风机轴承工况和计算轴承剩余寿命。建立牵引电机风机力学模型,计算轴承承受的径向力。介绍L-P轴承寿命理论和I-H轴承寿命理论,考虑润滑、温度等因素对轴承寿命的影响,国际标准化组织提出轴承寿命计算公式,计算轴承在不同可靠度情况下轴承寿命,但是该公式计算结果代表轴承在工况条件下的平均寿命。(3)设计轴承加速寿命试验,处理轴承加速寿命试验数据,分析被预测轴承当前的运行状态。采用增加载荷的试验形式完成轴承加速寿命试验,采集轴承振动信号。使用变分模态分解方法处理轴承振动信号,计算加速寿命试验中样本轴承的全寿命周期的AR能量谱。使用K-means算法分析其中一个轴承的全寿命周期各个采样点的运行状态,以其运行状态分析结果为样本,使用SVM算法预测其余轴承的运行状态。(4)计算轴承寿命加速系数。建立热-瞬态动力学有限元分析模型模拟轴承真实工况,利用疲劳寿命分析模块求取轴承寿命加速系数。与轴承寿命理论构造的加速系数比较。(5)轴承剩余寿命预测。本文针对不同运行状态的预测起始点,提出不同的方法预测轴承剩余寿命。针对预测起始点的运行状态是衰退期的情况,利用MWLSTM网络对预测起始点后的AR能量变化进行预测,以能量界限值确定轴承剩余寿命。预测结果与真实结果之间的误差很小,预测方法具有很高的可靠性。针对预测起始点的运行状态是平稳期的情况,与预测起始点运行状态相似的时间点数量多且相似程度接近,基于三参数威布尔模型分析轴承的剩余寿命。预测结果与真实结果之间的误差很小,预测方法有效。根据轴承加速寿命系数将预测结果转化为轴承在实际工况条件下的剩余寿命。