一种轴承跑合异音检测系统的制作方法

文档序号:9764728
一种轴承跑合异音检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于轴承跑合试验中检测轴承生产及组装质量的轴承跑合异音 检测系统,属于轨道交通安全检测领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国轨道车辆向高速重载方向的发展,车辆产品的制造质量越来越受到车辆 制造厂、车辆运用部口,甚至社会各界的广泛关注。轴箱装置作为车辆的关键部件,其制造、 组装质量直接关系到车辆高速运行时的安全性,其核屯、为轴箱轴承。轴箱轴承主要结构由 外圈、内圈、滚子和保持架四部分组成。内圈通过液压过应力与轴径进行过盈装配,运行时 与轮轴同步旋转;外圈被安装在轴箱或轴承座孔内,起支撑车体的作用;滚子位于内圈、外 圈之间,当内圈与轮对一同旋转时,外圈保持不动,滚子与外圈、内圈产生滚动摩擦,使其一 方面绕其轴屯、自转,另一方面绕内、外圈滚道滚转。滚子的尺寸与个数决定了轴承承载力, 保持架通过分割滚子使其各自位于均匀间隔的位置上,防止相互碰撞摩擦,能够确保各滚 动体独立运动。铁路客车轴箱轴承为分体式轴承,在组装前为分体状态,组装时依次进行内 圈组装、外组件组装、注脂、轴箱体密封等工作,其组装作业相对于整体轴承较为复杂,若组 装状态不良,或产品自身质量存在缺陷,极易造成轴承故障。
[0003] 轴承跑合试验是按照国家标准《铁路货车轮轴组装、检修及管理规则》,模拟轮对 运转情况的试验。在一定条件(转速和时间)下,对使装车前的货车轮对进行跑合,使润滑脂 涂布均匀,并检测轴承的溫升、振动或异音情况,W此来检验轴承的生产及组装质量。轴承 跑和试验有助于防止因轴承生产及组装质量问题,而引发的轮对运行早期的热轴、燃轴事 故,进一步完善了对轴承生产及组装质量的检测,对于铁道车辆的安全运行有着重要的意 义。
[0004] 分体式轴承的最终组装工作由轴箱组装单位完成,而非轴承生产厂家进行,为验 证轴承自身及组装质量,分体式轴承组装后须进行跑合试验。轴承在跑合的过程中主要有 四种特征频率段的声音,主要是保持架特征频率、外圈的特征频率、内圈的特征频率和滚子 的特征频率,当轴承的上述的某一地方发生故障时,会导致其频率幅值发生变化,产生异 音。异音信号为轴承的故障声音信号,包含轴承的缺陷信息,通过对异音信号的检测和分 析,可W直观地判断轴承的生产和组装质量。
[0005] 对于跑合过程中的轴承异音检测,目前的方法是人工倾听检测,结果判定具有一 定的主观性,检测数据没有准确的量化评价结果。另外轴承跑合现场不可避免地存在外界 声音干扰,且跑合试验台运行及合格轴承跑合本身也不可避免地产生一定声音,因此人工 分辨轴承异音也有一定的难度,需有一定经验的工作人员才能胜任。另外,人工检测的原始 数据不能保存,对单个工件检测结果不能进行准确的数据记录。轴承作为车辆的核屯、部件, 目前的异音检测是其组装过程中质量控制的瓶颈环节之一,迫切需要开展相关检测技术的 研究工作。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的是提供一种轴承跑合异音检测系统,该系统有助于工作人员直观、 简单地掌握轴承跑合试验的异音状况和其他安全状况,快速准确地判断跑合试验结果。
[0007] 本发明实现其发明目的所采取的技术方案是:一种轴承跑合异音检测系统,包括 信号采集模块,所述信号采集模块包括用于检测跑合过程中轴承发出的声音信号的声音传 感器,其结构特点是:所述信号采集模块还包括与所述声音传感器电连接的发射装置,用于 将检测到的原始声音信号通过有线或无线方式传给判定模块和数据存储模块;
[0008] 所述判定模块包括声音判定模块,所述声音判定模块包括时域判定子模块和频域 判定子模块;所述时域判定子模块用于对原始声音信号的峰值因子、峭度和偏度进行判定, 若所述峰值因子、偏度、峭度S个值都不在设定的阔值范围内,则判定轴承出现故障,发出 警报并将所述故障声音信号转化为故障声音频谱图传给专家系统模块;所述频域判定子模 块用于对原始声音信号转化得到的声音频谱图进行判定,若声音频谱图的特征频率段和非 特征频率段的声压均大于设定的声压阔值,则判定轴承出现故障,发出警报并将所述故障 声音频谱图传给专家系统模块;
[0009] 所述专家系统模块中包含专家系统数据库,所述专家系统数据库中储存有不同轴 承故障类型的标准声音频谱图;专家系统模块对判定模块传过来的故障声音频谱图进行扫 描,与专家系统数据库中各种故障类型的标准声音频谱图进行对比,判定故障类型;若没有 对应的标准声音频谱图,无法确定故障类型,则工作人员对存在故障的轴承进行检查确定 故障类型,将故障声音频谱图作为该故障类型的标准声音频谱图存储于专家系统数据库 中,更新专家系统数据库数据;
[0010] 所述数据存储模块用于储存试验基本信息和信号采集模块采集到的原始数据信 息。
[0011] 本发明中所述原始声音信号的峰值因子、峭度、偏度可由式(1)、(2)、(3)计算而 得:
[001引式中X功原始声音信号,i = l~N,i为声音采样点序号,N为声音采样总点数,Ximax 为原始声音信号的声压最大值,Ximin为原始声音信号的声压最小值;E(Xi)为原始声音信号 Xi的数学期望值;£如二,式中.
,则巧X,) = ,即E(Xi)为原始声音信号 Xi的平均声压值;RMS为原始声音信号Xi的均方根,指是对N个采样点的原始声音信号Xi的平 方均值求二次根,即
[0016] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0017] -、系统通过分析时域和频域特征来诊断轴承是否故障,比人工判定的准确性更 加高,且对工人技能水平的要求不高,方便易操作。
[0018] 二、系统可W将采集到数据存入数据库中,并通过数据不断提高专家系统判定轴 承故障类型的准确度,同时数据还可W导入其他分析软件,方便二次利用数据。进一步,本 发明所述时域判定子模块设定的峰值因子阔值范围为2~5,峭度阔值范围为2.5~3.5,偏 度阔值范围为-0.02~0.02。
[0019] 进一步,本发明所述频域判定子模块设定的特征频率段和非特征频率段的声压阔 值分别为0. 〇67pa和0.014pa。
[0020] 上述声压阔值和阔值范围的设置有助于准确判断轴承是否出现故障。
[0021] 进一步,本发明所述专家系统模块对判定模块传过来的故障声音频谱图进行扫 描,与专家系统数据库中各种故障类型的标准声音频谱图进行对比,判定故障类型的具体 做法是:专家系统模块对判定模块传过来的故障声音频谱图进行扫描,与专家系统数据库 中各种故障类型的标准声音频谱图进行逐点一一对比,若频谱图中所有对应点的整体重合 度达到设定值(对应点的误差在0.1% W内,则判定对应点重合),则判定故障类型即为所述 标准声音频谱图对应的故障类型,若故障声音频谱图与多个标准声音频谱图的重合度均达 到设定值,则判定故障类型为与所述故障声音频谱图重合度最高的标准声音频谱图对应的 故障类型;若没有与所述故障轴承的声音频谱图重合度达到设定值的标准声音频谱图,贝U 判定没有对应的故障类型,无法确定故障类型。
[0022] 运样可W简单准确地判断故障声音的故障类型。
[0023] 更进一步,本发明所述专家系统模块对判定模块传过来的故障声音频谱图进行扫 描,与专家系统数据库中各种故障类型的标准声音频谱图进行逐点一一对比判定故障类型 的重合度设定值为90 %~95 %。
[0024] 上述重合度设定值有助于准确判断轴承故障类型。
[0025] 更进一步,本发明所述信号采集模块还包括分布于跑合轮对左右两个轴承箱的上 表面,用于检测跑合过程中轴承箱表面的实时溫度的溫度传感器,所述溫度传感器与发射 装置电连接,发射装置将检测到的原始溫度信号通过有线或无线方式传给判定模块和数据 存储模块;所述判定模块还包括溫度判定模块,所述溫度判定模块用于对原始溫度信号进 行判定,若溫度超过设定的溫升阔值,则判定轴承出现故障并将故障声音信号转化为故障 声音频谱图传给专家系统模块;所述数据存储模块储存的原始数据信息包括原始声音信号 和原始溫度信号。
[00%]再进一步,本发明所述溫度判定模块设定的溫升阔值为40°C。
[0027] 通过溫度的监测有助于整体判断轴承的安全状况。
[0028] 更进一步,本发明所述信号采集模块还包括分布于跑合轮对左右两个轴承箱的上 表面,用于检测跑合过程中轴承箱表面的环境湿度的湿度传感器,所述湿度传感器与发射 装置电连接,发射装置将检测到的原始湿度信号通过有线或无线方式传给数据存储模块; 所述数据存储模块储存的原始数据信息包括原始声音信号和原始湿度信号。
[0029] 通过湿度的监测有助于整体判断轴承的安全状况。
[0030] 进一步,本发明所述数据存储模块储存的试验基本信息包括检测时间、跑合轮对 型号、跑合时长。
【附图说明】
[0031 ]图1为本发明实施例一的整体系统整体结构框图。
[0032]图2为本发明实施例一的系统传感器布设状态示意图。
【具体实施方式】
[00削实施例一
[0034] 图1,2示出,本发明的一种【具体实施方式】是:一种轴承跑合异音检测系统,包括信 号采集模块,所述信号采集模块包括用于检测跑合过程中轴承发出的声音信号的声音传感 器,所述信号采集模块还包括与所述声音传感器电连接的发射装置,用于将检测到的原始 声音信号通过有线或无线方式传给判定模块和数据存储模块;
[0035] 所述判定模块包括声音判定模块,所述声音判定模块包括时域判定子模块和频域 判定子模块;所述时域判定子模块用于对原始声音信号的峰值因子、峭度和偏度进行判定, 若所述峰值因子、偏度、峭度S个值都不在设定的阔值范围内,则判定轴承出现故障,发出 警报并将所述故障声音信号转化为故障声音频谱图传给专家系统模块;所述频域判定子模 块用于对原始声音信号转化得到的声音频谱图进行判定,若声音频谱图的特征频率段和非 特征频率段的声压均大于设定的声压阔值,则判定轴承出现故障,发出警报并将所述故障 声音频谱图传给专家系统模块;本例中声音信号的采样率48000,采样点数4096,转化为频 谱图为11.7化Z-个点。
[0036] 所述专家系统模块中包含专家系统数据库,所述专家系统数据库中储存有不同轴 承故障类型
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