一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法与流程

本发明涉及轴承与轴承结构的测试领域，具体为一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法。

背景技术：

1、动车组牵引电机为降低轴电压产生的轴电流对轴承的损伤，一般采用绝缘轴承结构，主要在轴承外圈的外表面喷镀优质覆膜，起到绝缘作用。牵引电机在线运行过程中，由于过分相时存在冲击电压，冲击会产生冲击轴电流，冲击电压越高所产生的轴电流越大；当轴电流超过某一数值时会对轴承产生不可逆损伤造成轴承绝缘结构失效及机械损伤（电蚀产生凹坑）；由于轴承绝缘结构的失效及机械损伤，造成轴承运行环境恶化，最终导致轴承功能失效引起故障。目前模拟牵引电机轴承在线运行的冲击电压无相关方案，这对于评估轴承及轴承结构的冲击电压耐受能力是目前存在的一个主要问题。

2、目前，轴承绝缘能力的检测主要兆欧表进行绝缘检测，用于以评估轴承的绝缘能力。但该种测试方法无法模拟在线轴承的冲击电压、无法确定冲击电压所产生的冲击电流数值。在之前的测试中，通过在线轴电压检测，轴电压存在冲击电压现象，波前时间为2μs，见图1，上半图为整个测试时段的波形图，下半图为10μs /div下的冲击波形图。为实现在线冲击电压的模拟、实现冲击电压、冲击电流检测，达到评估轴承及轴承结构的冲击电压耐受能力的目的，需要改进或者开发一种新的可以测试轴承及轴承结构的冲击电压耐受能力且方便操作的方法。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有的绝缘测试方法无法测试在线轴承及轴承结构的冲击电压耐受能力的问题，提供了一种新的轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法。

2、以下测试方法以此为测试背景，由于动车组牵引电机轴承在线运行时存在电蚀及击穿现象，因此通过在线波形捕捉，确定冲击电压的波形参数，电压上升时间为2μs。

3、本发明是通过如下技术方案来实现的：一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法，包括如下步骤：

4、1）测前准备：准备模拟冲击电压的信号发生设备、被测对象与信号采集器，所述信号发生设备为浪涌测试设备，模拟在线冲击电压；所述被测对象为轴承及轴承结构；所述信号采集器采用波形记录仪、电压探头、电流传感器进行冲击电压波形及冲击电流检测。选用浪涌测试设备作为模拟冲击电压的信号发生设备，理由如下：根据波形时间为2μs，存在电压正冲击、电压负冲击现象，选用设备为浪涌测试设备。标准《gb∕t 17626.5-2019 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验》规定了设备对由于开关和雷电瞬变过电压引起的单极性浪涌（冲击）的抗扰度要求，适用于电气和电子设备；该标准规定了发生器的性能，开路电压波形波前时间为1.2μs，与在线测试的冲击电压波前时间在同一数量级上，因此可采用浪涌测试设备对轴承及轴承结构进行模拟冲击电压耐受能力的测试；而且从未有任何公知技术中得到可采用浪涌测试设备对非电气和电子设备进行模拟冲击电压的信号发生的技术启示。选用波形记录仪的原因为：由于冲击电压的波形时间在μs级，采用示波器捕捉困难，需采用波形记录仪进行波形捕捉。

5、2）测试过程：将被测对象放置在绝缘垫子上，将浪涌测试设备的两根输出线分别接在轴承内圈或轴承结构等效位置、轴承外圈或轴承结构等效位置，等效位置意为当等效位置接受到浪涌测试设备所施加电压的位置时，则轴承内圈或外圈也就接受到浪涌测试设备所施加的电压。轴承内圈或轴承结构等效位置连接于电压探头的一端，轴承外圈或轴承结构等效位置连接于电压探头的另一端，电流传感器用于检测流过轴承内圈或轴承结构等效位置、轴承外圈或轴承结构等效位置的电流，电压探头与电流传感器均连接于波形记录仪；浪涌测试设备施加于轴承内圈或轴承结构等效位置、轴承外圈或轴承结构等效位置的电压的极性为正或负，可以模拟电压正冲击、电压负冲击。

6、3）测试结果分析：采用波形记录仪、电压探头进行在线轴电压捕捉，电压的上升时间、下降时间为2μs左右；通过步骤2），模拟了在线冲击电压，捕捉了冲击波电压形与电流的波形，确定峰值电压及峰值电流，实现了冲击轴电压、轴电流的捕捉，证明步骤2）可以模拟冲击轴电压、轴电流。

7、上述一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法，虽然浪涌测试设备是现有技术中已有设备，但是其应用多数针对于电气与电子设备，将浪涌测试设备用于轴承及轴承结构进行本发明中的测试，这种方法是从未应用过的，也没有被任何的公开文本公开过，因此本发明所提供的测试方法是具有创造性的。

8、与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法，实现了牵引电机轴承在线冲击电压的模拟验证，为评估轴承及轴承结构等对于实际运行工况的耐受能力提供一种评估方案；同时为解决提升轴承的耐冲击电压能力提供了一种检测方案，为解决降低冲击电压产生的轴电流导致的轴承故障提供了一种可检测方案；这对于轴承及轴承应用领域具有重大意义；同时对浪涌测试用于其他非电气及电子设备具有指导意义。

技术特征：

1.一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法，其特征在于：在线冲击电压的模拟，所采用的电压探头、电流传感器带宽满足测试等级要求。

3.根据权利要求1所述的一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法，其特征在于：所述波形记录仪测试时记录波形的采样频率满足测试等级要求。

4.根据权利要求1所述的一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法，其特征在于：所述测试方法用于轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的检测，包括检测电压正冲击、电压负冲击的耐受能力。

技术总结
本发明公开了一种轴承及轴承结构模拟冲击电压耐受能力的测试方法，涉及轴承与轴承结构的测试领域。将被测对象放置在绝缘垫子上，将浪涌测试设备的两根输出线分别接在轴承内圈或轴承结构等效位置、轴承外圈或轴承结构等效位置，轴承内圈或轴承结构等效位置连接于电压探头一端，轴承外圈或轴承结构等效位置连接于电压探头另一端，电流传感器用于检测流过轴承内圈或轴承结构等效位置、轴承外圈或轴承结构等效位置的电流，波形记录仪采集电压与电流数据；浪涌测试设备施加的电压的极性为正或负。本发明实现了牵引电机轴承在线冲击电压的模拟验证；解决了提升轴承的耐冲击电压能力的检测问题。

技术研发人员：廉永峰,许勇,薛秀慧,焦春霞,张磊,张维权,田林超
受保护的技术使用者：中车永济电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16