[发明专利]一种高速列车轴承安全状态实时监测系统

权利要求书

1.一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，包括信号采集模块，所述信号采集模块包括用于采集轴承振动信号的加速度传感器，其特征在于：所述信号采集模块还包括与所述加速度传感器电连接的发射装置，用于将检测到的原始振动信号通过有线或无线方式传给快速诊断模块和损伤程度判定模块和故障类型判定模块；

所述快速诊断模块通过振动信号幅值的概率密度参数快速判定轴承是否存在故障，所述概率密度参数是概率密度函数幅值的3σ分布宽度与概率密度函数峰值的乘积；

所述损伤程度判定模块通过振动信号的时域特征参数分析判定轴承的磨耗状态和故障损伤程度；

所述故障类型判定模块包括概率密度函数判定子模块和频谱图判定子模块；

所述概率密度函数判定子模块通过分析振动信号幅 值的概率密度函数的正态分布期望和标准差判定轴承故障类型；所述频谱图判定子模块通过振动信号的功率谱判定轴承故障类别；故障类别包括轴承内圈故障、轴承外圈故障和轴承滚动体故障。

2.根据权利要求1所述的一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，其特征在于：所述信号采集模块包括安装于齿轮箱上的三个各项参数完全一致的加速度传感器，记为传感器一、传感器二、传感器三，传感器一和加速度传感二分别安装于从动齿轮左侧和从动齿轮右侧，采集的振动信号用于判定从动轴承的运行状态；传感器三安装于主动齿轮左侧，采集的振动信号用于判定主动轴承的运行状态。

3.根据权利要求2所述的一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，其特征在于：所述加速度传感器通过螺纹连接安装于齿轮箱上。

4.根据权利要求1所述的一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，其特征在于：所述快速诊断模块通过振动信号幅值的概率密度函数分析快速判定轴承是否存在故障的具体方法是：当概率密度函数幅值的3σ分布宽度与概率密度函数峰值的乘积值大于50时，判定轴承出现故障。

5.根据权利要求1所述的一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，其特征在于：所述损伤程度判定模块中所用的时域特征参数包括有效值，波形指标、脉冲指标和裕度指标。

6.根据权利要求1所述的一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，其特征在于：所述损伤程度判定模块通过对振动信号的有效值分析判定轴承的磨耗状态，通过对振动信号的有效值，波形指标、脉冲指标和裕度指标综合分析判定轴承故障损伤程度。

7.根据权利要求1所述的一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，其特征在于：所述概率密度函数判定子模块通过分析概率密度函数的正态分布期望和标准差判定轴承故障类型的具体方法是：以正常试样轴承振动信号幅值的概率密度函数的正态分布期望和标准差为标准：检测与正常试样轴承同型号待检测轴承时，如果正态分布期望变大，标准差变化不大，判定为待检测轴承滚动体故障，如果标准差变小，期望变化不大，判定为待检测轴承内外圈故障；如果正态分布期望变大，标准差变小，判定待检测轴承滚动体和内外圈均存在故障。

8.根据权利要求1所述的一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，其特征在于：所述频谱图判定子模块通过振动信号的功率谱判定轴承故障类别的具体方法是：将功率谱整个频域分为三个频段，高频段2000～5000Hz、中频段800～2000Hz和低频段0～800Hz，如果轴承振动信号的频谱信号分散分布在三个频段内，峰值极值出现在高频段，则判定轴承内圈故障；如果轴承振动信号的频谱信号分布在低频段和高频段，主要集中在高频段，峰值极值出现在高频段，则判定轴承滚动体故障；如果轴承振动信号的频谱信号集中在高频段，峰值极值出现在高频段，则判定轴承外圈故障。