一种在不落轮车床上用于轴承检测的装置及轴承检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种在不落轮车床上用于轴承检测的装置包括：机床本体、振动传感器、压紧支撑机构、数据采集模块、数据分析模块，压紧支撑机构与机床本体连接，压紧支撑机构还与振动传感器连接，压紧支撑机构通过振动传感器与车辆轴箱外壳压紧连接，数据采集模块分别与振动传感器和数据分析模块电连接。该检测装置通过数据分析模块能够有效排除运行线路状态、运行环境以及轮对自身故障对轴承故障判定的干扰。该装置还能够缩短轮对故障检修处理时间，提高检测工作的效率。该装置能够集成到现有的检修平台系统当中。通过该装置的振动检测能发现轴承的早期故障，提前实施预警，确保列车轴承的安全运行。

Device and method for bearing detection on non falling wheel lathe

The invention provides a wheel in lathe for bearing detection device comprises a machine tool body, vibration sensor, pressure supporting mechanism, data acquisition module, data analysis module, press the supporting mechanism is connected with the machine body, pressing supporting mechanism is connected with a vibration sensor, pressing the supporting mechanism is connected through the vibration sensor and the vehicle crankcase shell compression, data acquisition module is respectively connected with the electric vibration sensor and data analysis module. Through the data analysis module, the detection device can effectively eliminate the interference of the running line state, the running environment and the wheel self fault to the bearing fault diagnosis. The device can also shorten the processing time of the wheel repair and improve the detection efficiency. The device can be integrated into the existing platform system. By means of the vibration detection of the device, the early fault of the bearing can be found, and early warning can be carried out to ensure the safe operation of the train bearing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路车辆的机械测控与检测
，具体涉及一种在不落轮车床上用于轴承检测的装置，以及应用该装置对轴承检测的方法。
技术介绍
随着铁路的蓬勃发展，列车运营安全已成为铁路研究和运营中最为关注的问题。轮对轴承是列车走行系统中关键的旋转部件，轮对轴承除了支撑列车重量及车辆载重所构成的静态和动态的径向负荷外，在车轴方向还要承受额外的非稳定力，因此，轮对轴承的运行状态对列车行车安全有着至关重要的影响。列车运行速度的高速化发展，使得轮轨间的动载荷随速度的提高而逐渐增大，轮对轴承的振动服役环境更加复杂化，加剧了轮对轴承产生磨损、擦伤和失效等故障的进程。因此，对列车轮对轴承状态进行检测，以及确保轴承的运行品质，对于保障列车的安全运营具有重要意义。目前在铁路车辆的机械测控与检测
中，对于轴承的检测主要手段是车载在线振动检测。车载在线振动检测是在列车正常运行过程中对轴承实施检测，但由于轴承振动与线路状态、运营环境和转向架耦合作用明显，因此，在这种多干扰和强噪声环境中，车载轴承检测的准确性一直得不到保障，更不能准确检测轴承的早期故障，这在高速列车轮对轴承检测过程中体现的更为明显，现有的高速列车轮对轴承并没有采取车载振动检测，而是运用在时间上相对滞后的温度检测方法。另外，如果将轴承拆卸后进行检测，那么不仅使轴承检测的及时性得不到保障，同时还需要消耗大量的人力和物力，存在工作效率较低的问题。综上，发展高效、准确、便捷的列车轮对轴承检测装置势在必行。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种在不落轮车床上用于轴承检测的装置，其包括：一机床本体，用于承载车辆轮对，以及带动所述车辆轮对旋转；一振动传感器，用于将车辆轴箱的振动转化为振动信号；一压紧支撑机构，用于压紧所述车辆轴箱；一数据采集模块，用于提取所述车辆轴箱内轴承的振动信号；一数据分析模块，用于分析振动信号，以及判定所述车辆轴箱内轴承的工作状态；所述压紧支撑机构与所述机床本体连接，所述压紧支撑机构还与所述振动传感器连接，所述压紧支撑机构通过所述振动传感器与所述车辆轴箱外壳压紧连接，所述数据采集模块分别与所述振动传感器和所述数据分析模块电连接。较佳的，所述数据采集模块包括预处理模块、信号提取模块、信号处理模块、匹配模块、判定模块和参考模块；所述预处理模块与所述数据采集模块电连接；所述信号提取模块与所述预处理模块电连接，所述信号提取模块还与所述信号处理模块电连接，用于提取经预处理后的信号；所述匹配模块与所述信号处理模块电连接，所述匹配模块还与所述参考模块连接，用于将所述信号处理模块的输出与所述参考模块内的参考值进行匹配；所述判定模块与所述匹配模块电连接，用于诊断所述车辆轴箱内轴承状态。较佳的，所述信号处理模块包括输入模块、分析模块和输出模块；所述输入模块与所述信号提取模块连接，所述输入模块还与所述分析模块连接；所述输出模块与所述分析模块连接，所述输出模块还与所述匹配模块连接。较佳的，所述判定模块还与所述参考模块连接，用于增加所述参考模块内的参考值集合的数量。较佳的，其还包括交互模块，所述交互模块分别与所述数据采集模块和所述判定模块连接，所述交互模块用于显示所述数据采集模块采集的原始数据，还用于显示所述判定模块输出的判定结果。较佳的，所述机床本体包括机床传动装置和滚轮，所述机床传动装置与所述滚轮可拆卸连接，所述机床传动装置通过所述滚轮带动所述车辆轮对转动。较佳的，其还包括机床控制模块，所述机床控制模块与所述交互模块电连接；所述机床控制模块还与所述机床传动装置，所述机床控制模块通过所述机床传动装置控制所述车辆轮对转动频率。本专利技术还提供一种轴承检测方法，其包括：步骤S1，获取车辆轴箱的振动信号X(t)；步骤S2，对所述车辆轴箱的振动信号X(t)进行预处理；步骤S3，获取关键信息，关键信息包括：振动信号的X(t)的时域面积、振幅最大值、振幅平均值、振动波形的平均值、峰值系数、包络A(t)、瞬时相位函数ψ(t)和频域信号G(f)；步骤S4，对步骤S3中获得的关键信息，进行数据分析，进而得出输出Ok；步骤S5，将输出Ok与参考值进行匹配；步骤S6，对步骤S5中匹配的结果进行判定。较佳的，所述步骤2中预处理步骤为：步骤S211，对X(t)进行数字带通滤波，滤波后的信号表示为Y(t)；步骤S212，对经过数字带通滤波器的信号Y(t)进行调制，调制后的信号为S(t)，调制后的信号S(t)可表示为：S(t)＝A(t)cos[2πf0t+φ(t)]其中A(t)表示信号S(t)的包络，f0表示瞬时频率，φ(t)表示相位函数；步骤S213，对调制后的信号S(t)进行希尔伯特变换，得到可表示为：步骤S214，根据调制信号S(t)和希尔伯特变换后的函数构建解析信号Z(t)，解析信号Z(t)可表示为：Z(t)＝A(t)cos[2πf0t+φ(t)]+jA(t)cos[2πf0t+φ(t)]Z(t)＝A(t)ejψ(t)其中，ψ(t)表示瞬时相位；步骤S215，获取S(t)信号的包络A(t)，通过调制信号S(t)和希尔伯特变换后的函数来获取包络A(t)，包络A(t)表示为：步骤S216，获取瞬时相位函数ψ(t)，通过调制信号S(t)和希尔伯特变换后的函数获取ψ(t)，瞬时相位ψ(t)表示为：S217，对属于时域信号的Y(t)进行傅里叶变换，获得相应的频域信号G(f)，频域信号G(f)表示为：较佳的，所述步骤4中数据分析步骤为：步骤S401，确定输入模块节点数n、分析模块节点数l、输出模块节点数m，其中输入模块节点数n与步骤3中提取的关键信号数量相同；步骤S402，将输入模块和分析模块的连接权值ωuv初始化，其中u表示1到n之间的正整数，v表示1到l之间的正整数，ωuv表示各输入模块节点和分析模块节点之间的权值；步骤S403，将分析模块和输入模块的连接权值ωvk初始化，其中k表示1到m之间的正整数，ωvk表示各分析模块节点和输入模块节点之间的权值；步骤S404，初始化分析模块各节点阈值av和输出模块各节点阈值bk，v表示1到l之间的正整数，k表示1到m之间的正整数；步骤S405，获取分析模块的输出Hv，T(d)＝1/(1+e-d)其中u表示1到n之间的正整数，v表示1到l之间的正整数，Cu表示关键信号，T(d)表示激励函数；步骤S406，获取输出模块的输出Ok，其中，v表示1到l之间的正整数，k表示1到m之间的正整数；步骤S407，获取误差Dk，其中，k表示1到m之间的正整数，Rk表示期望输出；步骤S408，依据误差判断是否更新权值和阈值，若判定不需要更新权值和阈值，则直接输出Ok，否则更新权值和阈值；步骤S409，更新权值，ωI+1vk＝ωIvk+HvDk其中，ωI+1uv表示更新后的分析模块和输入模块的连接权值，ωIuv表示更新前的分析模块和输入模块的连接权值，ωI+1uv表示更新后的分析模块和输出模块的连接权值，ωIuv示更新前的分析模块和输出模块的连接权值；步骤S410，更新阈值，bkI+1＝bkI+Dk其中，avI+1表示更新后的分析模块各节点阈值，avI表示更新前的分析模块各节点阈值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在不落轮车床上用于轴承检测的装置，其特征在于，其包括：一机床本体，用于承载车辆轮对，以及带动所述车辆轮对旋转；一振动传感器，用于将车辆轴箱的振动转化为振动信号；一压紧支撑机构，用于压紧所述车辆轴箱；一数据采集模块，用于提取所述车辆轴箱内轴承的振动信号；一数据分析模块，用于分析振动信号，以及判定所述车辆轴箱内轴承的工作状态；所述压紧支撑机构与所述机床本体连接，所述压紧支撑机构还与所述振动传感器连接，所述压紧支撑机构通过所述振动传感器与所述车辆轴箱外壳压紧连接，所述数据采集模块分别与所述振动传感器和所述数据分析模块电连接。

【技术特征摘要】
1.一种在不落轮车床上用于轴承检测的装置，其特征在于，其包括：一机床本体，用于承载车辆轮对，以及带动所述车辆轮对旋转；一振动传感器，用于将车辆轴箱的振动转化为振动信号；一压紧支撑机构，用于压紧所述车辆轴箱；一数据采集模块，用于提取所述车辆轴箱内轴承的振动信号；一数据分析模块，用于分析振动信号，以及判定所述车辆轴箱内轴承的工作状态；所述压紧支撑机构与所述机床本体连接，所述压紧支撑机构还与所述振动传感器连接，所述压紧支撑机构通过所述振动传感器与所述车辆轴箱外壳压紧连接，所述数据采集模块分别与所述振动传感器和所述数据分析模块电连接。2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述数据采集模块包括预处理模块、信号提取模块、信号处理模块、匹配模块、判定模块和参考模块；所述预处理模块与所述数据采集模块电连接；所述信号提取模块与所述预处理模块电连接，所述信号提取模块还与所述信号处理模块电连接，用于提取经预处理后的信号；所述匹配模块与所述信号处理模块电连接，所述匹配模块还与所述参考模块连接，用于将所述信号处理模块的输出与所述参考模块内的参考值进行匹配；所述判定模块与所述匹配模块电连接，用于诊断所述车辆轴箱内轴承状态。3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括输入模块、分析模块和输出模块；所述输入模块与所述信号提取模块连接，所述输入模块还与所述分析模块连接；所述输出模块与所述分析模块连接，所述输出模块还与所述匹配模块连接。4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述判定模块还与所述参考模块连接，用于增加所述参考模块内的参考值集合的数量。5.如权利要求3或4所述的检测装置，其特征在于，其还包括交互模块，所述交互模块分别与所述数据采集模块和所述判定模块连接，所述交互模块用于显示所述数据采集模块采集的原始数据，还用于显示所述判定模块输出的判定结果。6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述机床本体包括机床传动装置和滚轮，所述机床传动装置与所述滚轮可拆卸连接，所述机床传动装置通过所述滚轮带动所述车辆轮对转动。7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，其还包括机床控制模块，所述机床控制模块与所述交互模块电连接；所述机床控制模块还与所述机床传动装置，所述机床控制模块通过所述机床传动装置控制所述车辆轮对转动频率。8.一种轴承检测方法，其特征在于，包括：步骤S1，获取车辆轴箱的振动信号X(t)；步骤S2，对所述车辆轴箱的振动信号X(t)进行预处理；步骤S3，获取关键信息，关键信息包括：振动信号的X(t)的时域面积、振幅最大值、振幅平均值、振动波形的平均值、峰值系数、包络A(t)、瞬时相位函数ψ(t)和频域信号G(f)；步骤S4，对步骤S3中获得的关键信息，进行数据分析，进而得出输出Ok；步骤S5，将输出Ok与参考值进行匹配；步骤S6，对步骤S5中匹配的结果进行判定。9.如权利要求6所述的轴承检测方法，其特征在于，所述步骤2中预处理步骤为：步骤S211，对X(t)进行数字带通滤波，滤波后的信号表示为Y(t)；步骤S212，对经过数字带通滤波器的信号Y(t)进行调制，调制后的信号为S(t)，调制后的信号S(t)可表示为：S(t)＝A(t)cos[2πf0t+φ(t)]其中A(t)表示信号S(t)的包络，f0表示瞬时频率，φ(t)表示相位函数；步骤S213，对调制后的信号S(t)进行希尔伯特变换，得到可表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冠华，陈刚，许思思，张卫华，周宁，李瑞平，
申请(专利权)人：北京海冬青机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11