本發(fā)明涉及軌道車輛故障檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)軌道車輛向高速重載方向的發(fā)展，車輛產(chǎn)品的制造質(zhì)量越來(lái)越受到車輛制造廠、車輛運(yùn)用部門，甚至社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。軸箱裝置作為車輛的關(guān)鍵部件，其制造、組裝質(zhì)量直接關(guān)系到車輛高速運(yùn)行時(shí)的安全性，其核心為軸箱軸承。

軸箱軸承主要結(jié)構(gòu)由外圈、內(nèi)圈、滾子和保持架四部分組成。內(nèi)圈通過(guò)液壓過(guò)應(yīng)力與軸徑進(jìn)行過(guò)盈裝配，運(yùn)行時(shí)與輪軸同步旋轉(zhuǎn)；外圈被安裝在軸箱或軸承座孔內(nèi)，起支撐車體的作用；滾子位于內(nèi)圈、外圈之間，當(dāng)內(nèi)圈與輪對(duì)一同旋轉(zhuǎn)時(shí)，外圈保持不動(dòng)，滾子與外圈、內(nèi)圈產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，使其一方面繞其軸心自轉(zhuǎn)，另一方面繞內(nèi)、外圈滾道滾轉(zhuǎn)。滾子的尺寸與個(gè)數(shù)決定了軸承承載力，保持架通過(guò)分割滾子使其各自位于均勻間隔的位置上，防止相互碰撞摩擦，能夠確保各滾動(dòng)體獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。

鐵路貨車軸箱軸承為分體式軸承，在組裝前為分體狀態(tài)，組裝時(shí)依次進(jìn)行內(nèi)圈組裝、外組件組裝、注脂、軸箱體密封等工作，其組裝作業(yè)相對(duì)于整體軸承較為復(fù)雜，若組裝狀態(tài)不良，或產(chǎn)品自身質(zhì)量存在缺陷，極易造成軸承故障。

軸承跑合試驗(yàn)是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鐵路客車輪軸組裝、檢修及管理規(guī)則》，模擬輪對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的試驗(yàn)。在一定條件(轉(zhuǎn)速和時(shí)間)下，對(duì)使裝車前的貨車輪對(duì)進(jìn)行跑合，使?jié)櫥坎季鶆?，并檢測(cè)軸承的溫升、振動(dòng)或異音情況，以此來(lái)檢驗(yàn)軸承的生產(chǎn)及組裝質(zhì)量。軸承跑合試驗(yàn)有助于防止因軸承生產(chǎn)及組裝質(zhì)量問(wèn)題，而引發(fā)的輪對(duì)運(yùn)行早期的熱軸、燃軸事故，進(jìn)一步完善了對(duì)軸承生產(chǎn)及組裝質(zhì)量的檢測(cè)，對(duì)于鐵道車輛的安全運(yùn)行有著重要的意義。

軸承在跑合的過(guò)程中主要有四種特征頻率段的聲音，主要是保持架特征頻率、外圈的特征頻率、內(nèi)圈的特征頻率和滾子的特征頻率，當(dāng)軸承的上述的某一地方發(fā)生故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其頻率幅值發(fā)生變化，產(chǎn)生異音。異音信號(hào)為軸承的故障聲音信號(hào)，包含軸承的缺陷信息，通過(guò)對(duì)異音信號(hào)的檢測(cè)和分析，可以直觀地判斷軸承的生產(chǎn)和組裝質(zhì)量。

對(duì)于跑合過(guò)程中的軸承異音檢測(cè)，現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備僅僅采集待測(cè)軸承箱的異音信號(hào)，而在檢測(cè)過(guò)程中，由于環(huán)境噪聲時(shí)刻變化，采集到的待測(cè)軸承箱的異音信號(hào)中不可避免地包含復(fù)雜的背景噪聲信號(hào)，尤其是與待測(cè)軸承箱相對(duì)的另一端的車輪的軸承產(chǎn)生的信號(hào)，這些背景噪聲會(huì)對(duì)軸承跑合異音的有效信號(hào)產(chǎn)生干擾和影響，從而難以得到準(zhǔn)確的軸承跑合異音信號(hào)分析結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的軸承異音檢測(cè)設(shè)備受到環(huán)境背景噪聲信號(hào)的干擾和影響而難以得到準(zhǔn)確的軸承跑合異音信號(hào)分析結(jié)果的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)和處理終端，試驗(yàn)臺(tái)包括車軸以及設(shè)置在車軸一端的參照軸承箱，車軸的另一端用于安裝待測(cè)軸承箱，軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)還包括：參照物傳感器組，與參照軸承箱對(duì)應(yīng)設(shè)置并與處理終端連接，用于在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中采集參照軸承箱發(fā)出的參照聲音信號(hào)并將參照聲音信號(hào)發(fā)送至處理終端；待測(cè)物傳感器組，與待測(cè)軸承箱對(duì)應(yīng)設(shè)置并與處理終端連接，用于在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中采集待測(cè)軸承箱發(fā)出的待測(cè)聲音信號(hào)并將待測(cè)聲音信號(hào)發(fā)送至處理終端；其中，處理終端用于將待測(cè)聲音信號(hào)與參照聲音信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷待測(cè)軸承箱是否存在故障。

進(jìn)一步地，參照物傳感器組包括：第一傳感器，第一傳感器的感應(yīng)探頭朝向參照軸承箱的端蓋設(shè)置；其中，參照聲音信號(hào)包括沿參照軸承箱的軸向傳播的第一參照聲音信號(hào)以及沿參照軸承箱的徑向傳播的第二參照聲音信號(hào)，第一傳感器用于采集第一參照聲音信號(hào)。

進(jìn)一步地，第一傳感器的感應(yīng)探頭處于參照軸承箱的中軸線上。

進(jìn)一步地，第一傳感器的感應(yīng)探頭與參照軸承箱的端蓋之間間距為3cm至7cm。

進(jìn)一步地，參照物傳感器組還包括：第二傳感器，第二傳感器的感應(yīng)探頭朝向參照軸承箱的側(cè)壁設(shè)置，用于采集第二參照聲音信號(hào)。

進(jìn)一步地，第二傳感器的感應(yīng)探頭處于參照軸承箱的徑向線的延伸線上。

進(jìn)一步地，第二傳感器的感應(yīng)探頭與參照軸承箱的側(cè)壁之間的間距為3cm至7cm。

進(jìn)一步地，待測(cè)物傳感器組包括：第三傳感器，第三傳感器的感應(yīng)探頭朝向待測(cè)軸承箱的端蓋設(shè)置；其中，待測(cè)聲音信號(hào)包括沿待測(cè)軸承箱的軸向傳播的第一待測(cè)聲音信號(hào)以及沿待測(cè)軸承箱的徑向傳播的第二待測(cè)聲音信號(hào)，第三傳感器用于采集第一待測(cè)聲音信號(hào)。

進(jìn)一步地，第三傳感器的感應(yīng)探頭處于待測(cè)軸承箱的中軸線上。

進(jìn)一步地，第三傳感器的感應(yīng)探頭與待測(cè)軸承箱的端蓋之間的間距為3cm至7cm。

進(jìn)一步地，待測(cè)物傳感器組還包括：第四傳感器，第四傳感器的感應(yīng)探頭朝向待測(cè)軸承箱的側(cè)壁設(shè)置，用于采集第二待測(cè)聲音信號(hào)。

進(jìn)一步地，第四傳感器的感應(yīng)探頭處于待測(cè)軸承箱的徑向線的延伸線上。

進(jìn)一步地，第四傳感器的感應(yīng)探頭與待測(cè)軸承箱的側(cè)壁之間的間距為3cm至7cm。

應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)、處理終端、參照物傳感器組和待測(cè)物傳感器組，試驗(yàn)臺(tái)包括車軸以及設(shè)置在車軸一端的參照軸承箱，車軸的另一端用于安裝待測(cè)軸承箱，參照物傳感器組和待測(cè)物傳感器組與處理終端均連接。參照物傳感器組與參照軸承箱對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中采集參照軸承箱發(fā)出的參照聲音信號(hào)并將參照聲音信號(hào)發(fā)送至處理終端；待測(cè)物傳感器組與待測(cè)軸承箱對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中采集待測(cè)軸承箱發(fā)出的待測(cè)聲音信號(hào)并將待測(cè)聲音信號(hào)發(fā)送至處理終端；處理終端用于將待測(cè)聲音信號(hào)與參照聲音信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷待測(cè)軸承箱是否存在故障。從而在檢測(cè)待測(cè)軸承箱的故障時(shí)，能夠有效排除車軸上相對(duì)一端的軸承箱產(chǎn)生的干擾噪音信號(hào)的影響，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的軸承異音檢測(cè)設(shè)備受到環(huán)境背景噪聲信號(hào)的干擾和影響而難以得到準(zhǔn)確的軸承跑合異音信號(hào)分析結(jié)果的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例可選的一種軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例可選的一種軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)框圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、車軸；20、參照軸承箱；30、待測(cè)軸承箱；40、參照物傳感器組；41、第一傳感器；42、第二傳感器；50、待測(cè)物傳感器組；51、第三傳感器；52、第四傳感器；60、處理終端。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，包括試驗(yàn)臺(tái)和處理終端60，試驗(yàn)臺(tái)包括車軸10以及設(shè)置在車軸10一端的參照軸承箱20，車軸10的另一端用于安裝待測(cè)軸承箱30，軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)還包括：參照物傳感器組40和待測(cè)物傳感器組50，參照物傳感器組40與參照軸承箱20對(duì)應(yīng)設(shè)置并與處理終端60連接，用于在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中采集參照軸承箱20發(fā)出的參照聲音信號(hào)并將參照聲音信號(hào)發(fā)送至處理終端60；待測(cè)物傳感器組50與待測(cè)軸承箱30對(duì)應(yīng)設(shè)置并與處理終端60連接，用于在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中采集待測(cè)軸承箱30發(fā)出的待測(cè)聲音信號(hào)并將待測(cè)聲音信號(hào)發(fā)送至處理終端60；其中，處理終端60用于將待測(cè)聲音信號(hào)與參照聲音信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷待測(cè)軸承箱30是否存在故障。

應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)、處理終端60、參照物傳感器組40和待測(cè)物傳感器組50，試驗(yàn)臺(tái)包括車軸10以及設(shè)置在車軸10一端的參照軸承箱20，車軸10的另一端用于安裝待測(cè)軸承箱30，參照物傳感器組40和待測(cè)物傳感器組50與處理終端60均連接。參照物傳感器組40與參照軸承箱20對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中采集參照軸承箱20發(fā)出的參照聲音信號(hào)并將參照聲音信號(hào)發(fā)送至處理終端60；待測(cè)物傳感器組50與待測(cè)軸承箱30對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中采集待測(cè)軸承箱30發(fā)出的待測(cè)聲音信號(hào)并將待測(cè)聲音信號(hào)發(fā)送至處理終端60；處理終端60用于將待測(cè)聲音信號(hào)與參照聲音信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷待測(cè)軸承箱30是否存在故障。從而在檢測(cè)待測(cè)軸承箱的故障時(shí)，能夠有效排除車軸10上相對(duì)一端的軸承箱產(chǎn)生的干擾噪音信號(hào)的影響，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的軸承異音檢測(cè)設(shè)備受到環(huán)境背景噪聲信號(hào)的干擾和影響而難以得到準(zhǔn)確的軸承跑合異音信號(hào)分析結(jié)果的問(wèn)題。

具體實(shí)施時(shí)，軸承箱產(chǎn)生的異音一般沿軸承箱的端蓋以及側(cè)壁方向傳播出來(lái)，為了能夠?qū)⒄蛰S承箱20的發(fā)出的聲音信號(hào)進(jìn)行全方位檢測(cè)，從而提高檢測(cè)結(jié)果，具體地，參照物傳感器組40包括：第一傳感器41和第二傳感器42。

參照軸承箱20發(fā)出的參照聲音信號(hào)包括沿參照軸承箱20的軸向傳播的第一參照聲音信號(hào)以及沿參照軸承箱20的徑向傳播的第二參照聲音信號(hào)，第一傳感器41的感應(yīng)探頭朝向參照軸承箱20的端蓋設(shè)置，用于采集第一參照聲音信號(hào)；第二傳感器42的感應(yīng)探頭朝向參照軸承箱20的側(cè)壁設(shè)置用于采集第二參照聲音信號(hào)。從而保證將參照軸承箱20各個(gè)方位發(fā)出的異音信號(hào)全部有效采集，為待測(cè)軸承箱30的故障判斷提供更為精確的背景噪音樣本。

為了提高第一傳感器41和第二傳感器42對(duì)參照軸承箱20發(fā)出的聲音信號(hào)的采集精度，進(jìn)一步地，第一傳感器41的感應(yīng)探頭處于參照軸承箱20的中軸線上，第二傳感器42的感應(yīng)探頭處于參照軸承箱20的徑向線的延伸線上。同時(shí)，保證第一傳感器41的感應(yīng)探頭與參照軸承箱20的端蓋之間間距以及第二傳感器42的感應(yīng)探頭與參照軸承箱20的側(cè)壁之間的間距均為3cm至7cm。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，3-7cm的距離可以最有效精確地檢測(cè)軸承是否存在異音情況。

為了能夠?qū)⒋郎y(cè)軸承箱30的發(fā)出的聲音信號(hào)進(jìn)行全方位檢測(cè)，從而提高檢測(cè)結(jié)果，具體地，待測(cè)物傳感器組50包括：第三傳感器51和第四傳感器52。

待測(cè)軸承箱30的發(fā)出的待測(cè)聲音信號(hào)包括沿待測(cè)軸承箱30的軸向傳播的第一待測(cè)聲音信號(hào)以及沿待測(cè)軸承箱30的徑向傳播的第二待測(cè)聲音信號(hào)，第三傳感器51的感應(yīng)探頭朝向待測(cè)軸承箱30的端蓋設(shè)置，用于采集第一待測(cè)聲音信號(hào)；第四傳感器52的感應(yīng)探頭朝向待測(cè)軸承箱30的側(cè)壁設(shè)置，用于采集第二待測(cè)聲音信號(hào)。從而保證將待測(cè)軸承箱30各個(gè)方位發(fā)出的異音信號(hào)全部有效采集，為待測(cè)軸承箱30的故障判斷提供更為精確的待測(cè)噪音樣本。

為了提高第三傳感器51和第四傳感器52對(duì)待測(cè)軸承箱30發(fā)出的聲音信號(hào)的采集精度，進(jìn)一步地，第三傳感器51的感應(yīng)探頭處于待測(cè)軸承箱30的中軸線上，第四傳感器52的感應(yīng)探頭處于待測(cè)軸承箱30的徑向線的延伸線上。同時(shí)，第三傳感器51的感應(yīng)探頭與待測(cè)軸承箱30的端蓋之間的間距為3cm至7cm；第四傳感器52的感應(yīng)探頭與待測(cè)軸承箱30的側(cè)壁之間的間距為3cm至7cm。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，3-7cm的距離可以最有效精確地檢測(cè)軸承是否存在異音情況。

本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種可消除背景噪聲的軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效消除軸承箱跑合異音診斷時(shí)車軸10相對(duì)的另一端的軸承箱產(chǎn)生的背景噪音，有助于工作人員直觀、簡(jiǎn)單地掌握軸承跑合試驗(yàn)的異音狀況和其他安全狀況，快速準(zhǔn)確地判斷跑合試驗(yàn)結(jié)果。

本發(fā)明實(shí)施例的具體技術(shù)方案是：軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)包括軸承跑合試驗(yàn)臺(tái)、參照物傳感器組40、待測(cè)物傳感器組50和試驗(yàn)監(jiān)測(cè)箱，試驗(yàn)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)設(shè)置有處理終端60，軸承跑合試驗(yàn)臺(tái)為一側(cè)安裝有參照軸承箱20的車軸10，車軸10的另一端用于安裝待測(cè)軸承箱30。

參照物傳感器組40包括布置在參照軸承箱20周圍的第一傳感器41和第二傳感器42；待測(cè)物傳感器組50包括布置在待測(cè)軸承箱30周圍的第三傳感器51和第四傳感器52。

第一傳感器41布置在參照軸承箱20外側(cè)、車軸10的軸線方向上，第二傳感器42布置在參照軸承箱20的半徑方向上；第三傳感器51布置在待測(cè)軸承箱30外側(cè)、車軸10的軸線方向上，第四傳感器52布置在待測(cè)軸承箱30的半徑方向上；第一傳感器41與參照軸承箱20端蓋的距離等于第三傳感器51與待測(cè)軸承箱30端蓋的距離，第二傳感器42與參照軸承箱20側(cè)壁的距離等于第四傳感器52與待測(cè)軸承箱30側(cè)壁的距離。

本發(fā)明實(shí)施例的軸承異音檢測(cè)系統(tǒng)工作過(guò)程是：裝配待測(cè)軸承箱30，按照輪對(duì)軸承裝配標(biāo)準(zhǔn)流程，在同一根車軸10上與參照軸承箱20相對(duì)的另一端安裝待測(cè)軸承箱30；將裝配完成的跑合輪對(duì)放置在跑合試驗(yàn)臺(tái)上，保證車軸10左右兩端的參照軸承箱20和待測(cè)軸承箱30處于同一水平面上，軸線在同一水平線上；在參照軸承箱20周圍布置第一傳感器41和第二傳感器42，在待測(cè)軸承箱30周圍布置第三傳感器51和第四傳感器52。進(jìn)行輪對(duì)軸承跑合試驗(yàn)，將第三傳感器51和第一傳感器41采集到原始信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，用第三傳感器51采集的原始信號(hào)減去第一傳感器41采集的原始信號(hào)，得到待測(cè)軸承箱30軸向方向上的去除背景噪聲后的聲音信號(hào)；將第四傳感器52采集的原始信號(hào)減去第二傳感器42采集的原始信號(hào)，得到待測(cè)軸承箱30徑向方向上的去除背景噪聲后的時(shí)域聲音信號(hào)；對(duì)待測(cè)軸承箱30軸向方向上去除背景噪聲后的聲音信號(hào)和待測(cè)軸承箱30徑向方向上去除背景噪聲后的聲音信號(hào)進(jìn)行處理并判定待測(cè)軸承箱30是否故障。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)聲音傳感器布置在軸承徑向和軸向兩個(gè)方向，能夠全面的采集軸承跑合時(shí)的聲音信號(hào)，可以更加完整、準(zhǔn)確診斷軸承的狀態(tài)，提高了后續(xù)判斷軸承故障的準(zhǔn)確性。

(2)四個(gè)聲音傳感器的環(huán)境，參數(shù)，狀態(tài)完全一致。待測(cè)軸承箱30一端的聲音傳感器的信號(hào)減去參照軸承箱20一端的聲音傳感器的信號(hào)，對(duì)軸承跑合異音檢測(cè)的背景噪聲進(jìn)行有效的消除，從而減少了背景噪音對(duì)軸承跑合異音檢測(cè)的干擾和影響。減少了因背景噪音引起的不確定因素，使得診斷軸承跑合故障或缺陷有效信號(hào)更為精確。

(3)利用消除背景噪聲后的有效聲音信號(hào)，使得后期聲音信號(hào)數(shù)據(jù)處理更加簡(jiǎn)單、容易，有助于簡(jiǎn)化后續(xù)繁瑣的軸承有效異音信號(hào)的提取。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。