[发明专利]一种齿轮箱轴承故障检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮箱轴承故障检测方法及系统，属于轨道交通安全检测领域。

背景技术

我国的轨道事业已经进入了完全工业化和现代化时期，高铁技术已经处于世界领先地位。齿轮箱体作为高铁运输机械上的关键部件，保障其安全服役性能，防止严重失效，非常必要。目前齿轮箱轴承故障诊断的方法依靠振动与噪声检测方法。随着信号检测技术、计算机技术、数字信号处理技术、人工智能技术的迅速发展，轴承故障诊断已经成为融合数学、物理、力学等自然科学和计算机技术、数字信号处理技术、人工智能技术的综合学科。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。其核心为轴箱轴承。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，使其一方面绕其轴心自转，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，能够确保各滚子独立运动。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。

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，并试验轴承的温升、振动或异音情况，以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。

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会产生冲击脉冲信号，包含轴承的缺陷信息，通过对冲击脉冲信号的检测和分析，可以直观地判断轴承的生产和组装质量。

目前滚动轴承的振动诊断方法主要有频谱分析法、包络分析法。频谱分析法和包络分析法需要专业人员进行分析，诊断的准确率依赖于诊断人员的经验及水平，而且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。因此迫切需要开展无须专业人员进行分析、可以直接得到轴承损伤的程度并且可以轻易获得轴承早期的故障信息的相关检测技术研究工作。

发明内容

本发明的第一发明目的是提供一种齿轮箱轴承故障检测方法。该方法能够检测并预测齿轮箱轴承是否存在故障的情况，使用该方法有助于工作人员直观、简单地掌握齿轮箱轴承跑合试验的安全服役情况，快速准确地判断跑合试验结果。

本发明实现其第一发明目的所采取的技术方案是：一种齿轮箱轴承故障检测方法，包括以下步骤：

S1、在故障判定模块中设置不同型号轴承在轴承跑合试验中四个位置的分贝阈值，建立缺陷数据库；所述四个位置分别为齿轮箱的风机侧主动轴附近预留孔处、风机侧从动轴附近预留孔处、电机侧主动轴附近预留孔处和电机侧从动轴附近预留孔处，四个位置的分贝阈值分别为风机侧主动轴分贝阈值、风机侧从动轴分贝阈值、电机侧主动轴分贝阈值和电机侧从动轴分贝阈值；

S2、在轴承跑合试验中，采集试验轴承的风机侧主动轴振动加速度值、风机侧从动轴振动加速度值、电机侧主动轴振动加速度值和电机侧从动轴振动加速度值，并将所述四个位置处振动加速度数据实时传输给信号转化模块；

S3、信号转化模块对传输来的试验轴承四个位置处振动加速度数据进行计算处理，将风机侧主动轴振动加速度值经计算转化为风机侧主动轴最大标准分贝值、风机侧从动轴振动加速度值经计算转化为风机侧从动轴最大标准分贝值、电机侧主动轴振动加速度值经计算转化为电机侧主动轴最大标准分贝值，电机侧从动轴振动加速度值经计算转化为电机侧从动轴最大标准分贝值，然后将所述四个位置的振动的冲击脉冲波的最大标准分贝值实时传输给故障判定模块；