[发明专利]一种高速列车轴承安全状态实时监测系统

说明书

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，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。该系统可不仅可以防止突发性故障带来的灾难性事故，保障列车正常运行，也可对渐变性故障进行预防，保障高速列车轴承在使用寿命内的精度和效率。

技术领域

本发明涉及一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，属于轨道交通安全检测领域。

背景技术

随着我国列车营运里程的不断积累，以及对运行时速和货运量等需求的不断提升，安全作为高速列车提速的首要前提，将对我国高速列车整体的安全性和可靠性提出了更高的要求。滚动轴承作为高速列车转向架的重要构件之一，起到减少摩擦和支撑负荷的作用，对列车的高效、可靠运转极为重要，其服役状态将直接影响列车能否安全行驶。现阶段对高速列车滚动轴承的检测仍以温度监测为主，并采用定期维护的方式，当列车运行一定里程后，将列车送回整机厂进行拆分、维护或更换。采用温度对轴承运行进行监测方式，通常在轴承故障处于劣化阶段才有效，且具有一定的迟滞性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速列车轴承安全状态实时监测系统，该系统可不仅可以防止突发性故障带来的灾难性事故，保障列车正常运行，也可对渐变性故障进行预防，保障高速列车轴承在使用寿命内的精度和效率。

本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：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；所述时域特征参数包括有效值，波形指标、脉冲指标和裕度指标；

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。

上述快速诊断模块的原理是：

申请人通过对轴承振动信号幅值的概率密度分布进行详细研究，提出概率密度参数，即概率密度函数幅值的3σ分布宽度与概率密度分布拟合峰值的乘积，正常轴承在不同载荷下，该参数均在特定范围内，而一旦轴承出现故障，不管故障类别或故障尺寸，该参数都会存在极大变化，所以采用概率密度参数进行快速诊断的诊断指标，诊断快速、准确。

进一步，本发明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。

试验验证，对于主动轴承的状态判定选择采用传感器三位置采集振动信号较为准确。对于从动轴承，则采用传感器一和传感器二振动信号的加和的平均值来判定其运行状态比较准确。

更进一步，本分明所述加速度传感器通过螺纹连接安装于齿轮箱上。螺纹连接可以使得齿轮箱的冲击脉冲衰减少，能更准确检测齿轮箱的冲击情况。