一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷裝置及其診斷方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛故障檢測技術領域，具體涉及一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承 故障診斷裝置及其診斷方法。
【背景技術】
[0002] 輪對滾動軸承作為鐵路貨車重要的機械部件，出現故障后將直接影響貨車的運行 安全。因此，對滾動軸承狀態(tài)的檢測一直是各路局車輛段安全檢測的重點內容。
[0003] 目前國內各車輛段對軸承故障的初步診斷，主要還是依靠操作工人的經驗，工人 手工旋轉軸承，人耳辨別軸承運轉中是否存在異音，手上感覺軸承運轉中是否有卡阻現象。 這種檢測方式對工人的操作經驗與技術能力要求很高，需要經過多年的訓練與實踐才能達 到較高的準確率。而且這種檢測方式由于沒有精確量化的檢測標準，檢測結果與工人當時 的工作狀態(tài)（心情、疲勞度等）直接相關，結果具有一定的主觀性和隨意性，很容易對存在 故障的軸承漏判。
[0004] 現有技術中，國內也有學者研宄利用故障軸承聲音特征進行故障診斷，多采用共 振解調法及在此基礎上的改進方法。
[0005] 共振解調法主要優(yōu)點是對局部剝離型軸承故障非常敏感，并且可以根據通過頻率 判斷剝離發(fā)生的部位，對軸承故障進行分類。但是共振解調法也有無法克服的缺點，該方法 只對軸承內部局域性缺陷敏感，而軸承的尺寸失配、滾道磨損、麻點、缺油等缺陷由于沒有 對應的缺陷通過頻率，很難利用共振解調法檢測出來，因此這類故障會被漏判為良好軸承。 按照《鐵路貨車段修規(guī)程》、《鐵路貨車無軸箱滾動軸承一般檢修規(guī)程》等文件要求，軸承上 這些故障如果達到了 C類缺陷就應該停止使用并報廢處理，這樣利用共振解調法檢測的良 好軸承有可能是要報廢處理的軸承；而且聲學信號采集易受環(huán)境噪聲干擾，特別是在嘈雜 的檢修車間。
[0006] 綜上所述，現有的軸承檢測方法難以對大量待檢軸承進行快速、準確的診斷。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出了一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故 障診斷裝置及其診斷方法。
[0008] -種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷裝置，包括輪對軸承磨合機組件、信 號調理電路、軸承振動診斷工作站和振動傳感器；
[0009] 輪對軸承磨合機組件包括2對輪對軸承和4個磨合機，每對輪對軸承均包括2個 車輪、2個軸承和1根輪軸；每個磨合機包括1個傳動輪、1個軸承外圈固定夾和1個軸承外 圈固定夾座；
[0010] 2個車輪對稱固定在輪軸兩側，每個車輪上固定安有1個傳動輪。2個車輪外側的 輪軸兩側分別對稱固定安裝2個軸承，軸承外圈固定夾通過軸承外圈固定夾座固定在地面 上，軸承外圈固定夾可自動開合，抱緊松開軸承外圈，軸承外圈通過輪對軸承外圈固定夾固 定不動，軸承內圈跟隨輪軸和車輪轉動。
[0011] 振動傳感器共有4個，分別通過磁鐵吸盤固定在4個軸承外圈固定夾上，用于采集 軸承的振動信號，并傳輸給信號調理電路。
[0012] 信號調理電路接收振動信號并轉換成電學模擬信號，經過濾波調理后輸入至軸承 振動診斷工作站。
[0013] 軸承振動診斷工作站包括振動信號采集卡，帶通數字濾波器，共振包絡解調判別 器、特征參量判別器和綜合判定系統(tǒng)；
[0014] 振動信號采集卡采集電學模擬信號，轉化為數字信號后輸入帶通數字濾波器，得 到濾波后信號同時輸入給共振包絡解調判別器和特征參量判別器；
[0015] 共振包絡解調判別器對濾波后信號進行處理，得到信號的包絡頻譜，輸入至綜合 判定系統(tǒng)；特征參量判別器計算得到濾波后信號的峭度因子，并送入綜合判定系統(tǒng)。
[0016] 綜合判定系統(tǒng)對峭度值設置閾值，并判斷是否存在故障。
[0017] 一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷方法，包括如下步驟：
[0018] 步驟一、安裝輪對軸承磨合機組件，并固定安裝振動傳感器；
[0019] 每個車輪上固定安有1個傳動輪，每個軸承外圈固定夾座裝有軸承外圈固定夾， 用來固定軸承的外圈，4個振動傳感器通過磁鐵吸盤分別固定在4個軸承外圈固定夾上。
[0020] 步驟二、利用輪對軸承磨合機組件驅動車輪；
[0021] 輪對軸承磨合機組件通過傳動輪驅動車輪、輪軸高速旋轉，軸承外圈被軸承外圈 固定夾固定不動，軸承內圈跟隨輪軸和車輪轉動。
[0022] 步驟三、振動傳感器采集軸承振動信號，輸送給信號調理電路，生成電學模擬信號 輸送至軸承振動診斷工作站；
[0023] 步驟四、軸承振動診斷工作站結合共振包絡解調算法和特征統(tǒng)計參量算法綜合判 定，有效判斷識別軸承各類故障。
[0024] 具體包括如下步驟：
[0025] 步驟401、振動信號采集卡采集電學模擬信號，轉化為數字信號后輸入帶通數字濾 波器；
[0026] 步驟402、帶通數字濾波器將數字信號進行濾波，將濾波后信號同時輸入給共振包 絡解調判別器和特征參量判別器；
[0027] 步驟403、共振包絡解調判別器對濾波后信號進行處理，得到信號包絡波形進行傅 立葉變換，得到濾波后信號的包絡頻譜，輸入至綜合判定系統(tǒng)。
[0028] 步驟404、特征參量判別器計算得到濾波后信號的峭度因子，并送入綜合判定系 統(tǒng)。
[0029] 步驟405、綜合判定系統(tǒng)對峭度值設置兩個閾值A、B，并進行判斷是否存在故障， 其中閾值A〈B。
[0030] 如果軸承的峭度值小于閾值A時，判斷軸承完好。
[0031] 如果軸承的峭度值在閾值A到閾值B之間時，進一步查看軸承包絡頻譜，判斷在某 故障通過頻率處是否存在明顯的尖峰，如果存在，則由故障通過頻率來確定軸承故障類型： 尖峰若在3-4之間為滾子剝離故障，尖峰若在8-10之間為外圈剝離故障，尖峰若在10-13 之間為內圈剝離故障。否則，認定軸承無故障。
[0032] 如果軸承的峭度值大于閾值B時，認定軸承故障，同時進一步根據軸承包絡頻譜 判斷軸承故障類型，如果包絡譜中無明顯的尖峰，則表明軸承無剝離型故障，故障類型可能 為尺寸失配、滾道磨損、麻點或者缺油故障。否則，根據尖峰所在位置判定為滾子剝離故障、 內圈剝離故障或者外圈剝離故障。
[0033] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0034] (1)本發(fā)明一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷裝置，該裝置為接觸檢測， 振動傳感器體積小并且安裝簡潔，特別適合工作環(huán)境惡劣的軸承檢修車間。
[0035] (2)本發(fā)明一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷裝置，是在現有的輪對軸 承磨合機上增加振動信號采集和分析裝置，可以同時對輪對軸承磨合機上多個軸承進行振 動診斷。
[0036] (3)本發(fā)明一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷裝置，在輪對軸承磨合機 工作的同時進行診斷，不增加輪對檢修流水線的工作時間。
[0037] (4)本發(fā)明一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷方法，采用共振包絡解調 法與特征統(tǒng)計參量法綜合判定，有效判斷軸承各類故障，可對軸承剝離型故障、缺油故障、 麻點、擦傷類損傷等進行診斷。
[0038] (5)本發(fā)明一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷方法，通過采集轉動軸承 的振動信號，結合共振包絡解調法與特征統(tǒng)計參量法綜合判別軸承的各類故障。
【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明一種與輪對軸承磨合機聯(lián)用的軸承故障診斷裝置的結構框圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明輪對軸承磨合機組件局部放大圖；
[0041] 圖3是本發(fā)明軸承振動診斷工作站局