CN105910824A - 一种基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统，所述系统包括顶升装置、摩擦轮、传感器、数据采集器以及计算机，所述顶升装置是用于在被测车辆处于离线状态下顶起被测车辆的轮对，使轮轨分离；所述摩擦轮与被测车辆的轮对驱动连接，用于驱动被测车辆的轮对旋转；所述传感器设置于被测车辆的转向架上，用于测定轴向轴承、牵引电机轴承的振动加速度信号；所述数据采集器与所述传感器相连接，收集采集到的振动加速度信号；所述计算机与所述数据采集器相连接，所述计算机将振动加速度信号的统计特征量作为响应协变量与可靠度之间建立比例故障率模型，并通过比例故障率模型计算出轴承故障率和可靠度。
Description
技术领域
本发明是涉及一种基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统，属于地铁车辆安全检测技术领域。
背景技术
作为保证车辆正常运行的关键部件，转向架不仅用于牵引和引导车辆行驶，还起着传递并缓和来自车体及线路的载荷与冲击的作用。轴箱轴承作为城市轨道交通车辆转向架关键部件之一，其性能的好坏直接影响转向架乃至车辆的运行状态。同时在车辆运行过程中，轴箱轴承往往需要承受巨大的载荷以及轨道路线引起异常的振动和冲击，可能会造成轴承的疲劳、磨损、剥离等故障，是列车上最容易引发故障的部件之一。故障轴承在运行中会产生周期性的脉冲力，如不能够及时发现，最终将导致燃轴、切轴这样的严重故障，因此轨道车辆轴箱轴承的可靠性评估受到了广泛的关注。牵引电机是车辆传动系统的重要设备，而电机轴承是牵引电动机的重要组成部件之一，它不仅承载着转子的重量，还要承受牵引力、制动力以及相当剧烈的轮轨冲击和齿轮啮合不良引起的附加载荷。目前，部分线路牵引电机多次出现正线轴承损坏，严重影响了车辆的运行安全性。因此，为了保证牵引电机高可靠，长寿命运行，避免一些重大事故的发生，需要开展滚动轴承可靠度的评估。传统的可靠度评估方法，利用大量的具有概率重复性的失效样本，以确定失效分布类型，从而获得宏观意义上一批同类设备共性的平均可靠度。这种可靠性研究方法大多基于统计学和概率理论，得到的是设备的总体可靠性，而对单一的部件的可靠性研究较少。目前，信号采集方法又分为离线和在线两种。车辆在线时，由于轮轨接触产生的激励以及运行环境的影响，给振动信号采集增加了很大的难度，同时在线检测存在着运行维护量大，成本高等问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种低成本、高效率、高可靠性，可基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统，包括顶升装置、摩擦轮、传感器、数据采集器以及计算机，所述顶升装置用于在被测车辆处于离线状态下顶起被测车辆的轮对，使轮轨分离；所述摩擦轮与被测车辆的轮对驱动连接，用于驱动被测车辆的轮对旋转；所述传感器设置于被测车辆的转向架上，用于测定轴向轴承、牵引电机轴承的振动加速度信号；所述数据采集器与所述传感器相连接，收集采集到的振动加速度信号；所述计算机与所述数据采集器相连接，所述计算机将振动加速度信号的统计特征量作为响应协变量与可靠度之间建立比例故障率模型，并通过比例故障率模型计算出轴承故障率和可靠度。
作为一种实施方式，所述系统还包括信号调理器，所述信号调理器连接在所述传感器与所述数据采集器之间。
作为一种实施方式，所述传感器包括两个单向振动加速度传感器，设置于与被测车辆的轴承外圈配合的轴箱壁底部，两个三向振动加速度传感器，设置于被测车辆的电机前后两个轴承外壳底部。
作为一种实施方式，所述顶升装置顶起被测车辆的轮对5mm以上。
相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于：
采用本发明提供的基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明借助车辆顶升装置，使轮轨分离，此方法有效地避免了地铁车辆在线运行时轮轨接触激励干扰以及其他部位振源的干扰，降低了噪声的影响，避免了轴承在线检测时成本高、维护量大等问题；对轴承可靠性模型利用实测数据进行更新、训练，较目前试验台数据更为准确、可靠。
(2)区别于传统的整体可靠度属性，通过计算转向架轴承的个体可靠性，实现有针对性的轴承预防性维修。
另外，本发明操作简单，实现成本低，方便推广应用，因此具有显著性应用价值。
附图说明
图1是本发明所述顶升装置及摩擦轮的工作示意图；
图2是本发明提供的一种基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统的结构示意图；
图3是本发明所述系统的工作流程图；
图中标号示意如下：1-被测车辆；101-轮对；2-顶升装置；3-摩擦轮；4-电机；5-传感器；6-信号调理器；7-数据采集器；8-计算机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细描述。
如图1和图2所示，本发明提供的一种基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统，包括顶升装置2、摩擦轮3、电机4、若干传感器5、信号调理器6、数据采集器7以及计算机8。
如图3所示，本发明的工作步骤如下：
当被测车辆1处于离线状态时，利用顶升装置2顶起被测车辆1的轮对101，使轮轨101处于轮轨分离状态，在本实施例中，通过顶升装置2顶起被测车辆1的轮对101的高度为5mm以上，但本发明对此不做限制。摩擦轮3与被测车辆1的轮对101驱动连接，电机4驱动摩擦轮3旋转，从而带动被测车辆1的轮对101旋转。
布置传感器5。本试验在被测车辆1的1个转向架上，测定轴向轴承、牵引电机轴承振动加速度信号，具体的方案如下：
2×轴箱：与轴承外圈配合的轴箱壁底部，单向振动加速度传感器2个；
电机轴承：电机前后两个轴承外壳底部；三向振动加速度传感器2个。
传感器5采集到的振动加速度信号通过信号调理器6的调理，输入数据采集器7，计算机8与数据采集器7相连接，通过信号分析与处理系统及可靠性评价系统分析轴承振动数据，将振动加速度信号的统计特征量作为响应协变量与可靠度之间建立比例故障率模型，并通过模型计算出轴承故障率和可靠度，实现状态监测、运行可靠性分析的有机结合。
本发明利用顶升装置2顶起轮对101，使轮轨分离，采用摩擦轮3驱动轮对101旋转，传感器5采集到的振动加速度信号通过信号调理器6的调理，输入数据采集器7，计算机8与数据采集器7相连接，通过实时采集的振动加速度信号作为响应协变量与可靠度之间建立比例故障率模型，通过实测的振动加速度信号对比例故障率模型进行更新、训练，并通过模型计算出轴承故障率和可靠度，实现状态监测、运行可靠性分析的有机结合，数据更为准确、可靠，且通过计算转向架轴承的个体可靠性，实现有针对性的轴承预防性维修。
本发明操作简单，实现成本低，方便推广应用，因此具有显著性应用价值。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于离线状态振动特征评价转向架滚动轴承可靠性的系统，其特征在于：包括顶升装置、摩擦轮、传感器、数据采集器以及计算机，所述顶升装置是用于在被测车辆处于离线状态下顶起被测车辆的轮对，使轮轨分离；所述摩擦轮与被测车辆的轮对驱动连接，用于驱动被测车辆的轮对旋转；所述传感器设置于被测车辆的转向架上，用于测定轴向轴承、牵引电机轴承的振动加速度信号；所述数据采集器与所述传感器相连接，收集采集到的振动加速度信号；所述计算机与所述数据采集器相连接，所述计算机将振动加速度信号的统计特征量作为响应协变量与可靠度之间建立比例故障率模型，并通过比例故障率模型计算出轴承故障率和可靠度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括信号调理器，所述信号调理器连接在所述传感器与所述数据采集器之间。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器包括两个单向振动加速度传感器，设置于与被测车辆的轴承外圈配合的轴箱壁底部，两个三向振动加速度传感器，设置于被测车辆的电机前后两个轴承外壳底部。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述顶升装置顶起被测车辆的轮对5mm以上。
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