一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统，所述方法包括：获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据，根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。本发明专利技术实施例提供的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统，可以快速精确的完成联轴器的振动检测，同时操作简单、易于实现，能够广泛的应用于轨道交通装备实际运行现场。

A Vibration Detection Method and System for Coupling of Permanent Magnet Direct Drive Electric Locomotive

【技术实现步骤摘要】
一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统
本专利技术涉及计算机
，具体涉及一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统。
技术介绍
作为新兴技术代表，永磁直驱技术是公认的下一代驱动技术，此技术已经在风机等多个应用场景得到应用，并取得了很好的效果。目前永磁直驱技术也应用在轨道交通中，在大功率交流传动电力机车上实现应用，成功研制出国内首台永磁直驱电力机车。永磁直驱电力机车是我国继“快速客运电力机车“和“重载电力机车”之后，在交流电力机车领域又一新的突破，机车总效率将提升3％以上，每小时可节约电能200度，并具有维护成本低、绿色环保、静音等显著特点。同时，永磁直驱电力机车采用了直接驱动轮对技术，取消了传统的传动齿轮箱，结构简单，不仅有效降低机械能耗损失，驱动系统部件维护周期更是长达200万公里，为用户节省大量维保费用，产品综合经济效益优势显著。永磁直驱电力机车取消了传统的齿轮箱结构，采用以空心轴挠性板联轴器作为转向架驱动结构，这种新型驱动结构不仅轻巧可靠，而且整体实现“钢性”联结，避免齿轮箱油污、橡胶等处理不当对环境的损害，更加绿色环保。同时，机车较其他交流电力机车产品噪声降低15％以上，司机室内更显安静，静音效果明显。但是也由于此结构的原因，联轴器作为永磁直驱技术的关键部件，其振动特性对整个机车的安全运行具有重大的影响，需要对联轴器的振动情况进行深入分析。解决上述方法最有效的方法就是采集联轴器振动信号，进行振动分析，确定联轴器对振动的传递和衰减特性。通常对于列车关键部位的振动分析是通过部署有线传感器，获取不同位置的振动数据从而进行后续的振动分析。但是联轴器等旋转部件，在实际车辆运行过程中由于时刻处于高速旋转状态，无法在部件上直接部署有线传感器，从而无法获取其振动数据。因此，针对永磁直驱联轴器的振动采集和分析，目前只能采用这几种传统检测与分析方法：(1)间接振动测量方法；(2)噪声/激光非接触式测试法；(3)仿真/模拟试验台测试的方法。但是这几种传统检测与分析方法存在以下几种缺陷：(1)间接振动测量方法。此方法是在联轴器附近的非转动位置部署有线振动传感器，如轴箱、电机等位置，采集附近位置的振动情况从而间接推算出旋转部件的振动情况。此种方法对间接测量的位置选取提出了非常高的要求，往往需要大量的仿真分析/试验结论以及工程经验，且受列车实际运行过程复杂环境的影响，在实际应用中准确度较差，难以实现。(2)噪声/激光非接触式测试法。此类方法通过收集联轴器的声学/光学等信号，判断旋转部件的运行状态。此方法需要的测试系统较为精密，成本较高，部署复杂，在环境恶劣的工业现场适用性较低。另外相比较于振动信号，此方法收集的信号不够丰富，分析方法不够成熟完善。(3)仿真/模拟试验台测试的方法。为了测试联轴器的振动情况，传统方法通常将联轴器加载到振动试验台上，根据相关标准加入三向激励进行试验。但是由于联轴器处于非旋转状态，并且试验台的模拟环境与实际线路相差巨大，无法反应部件真实情况，造成与实际情况偏差较大。另外联轴器由于采取的是叠片式，叠片之前的摩擦情况很难通过仿真来实现，理论与实际差距较大。除此之外，一些试验人员为了测量旋转部件的振动情况，在部件上进行一些打孔、开槽等处理，对原有结构造成损伤，操作较为复杂，无法在列车实际运行状态下实施。综上所述，传统的测试方法测试结果不够准确，操作复杂，难以应用于实际工业现场。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术实施例提供一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法及系统，用以解决上述问题中的至少一个。第一方面，本专利技术实施例提供了一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，包括：获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据；根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。进一步地，所述根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据，具体包括：根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；Fvib_v表示所述联轴器的垂向振动数据；Fvib_h表示所述联轴器的纵向振动数据；NX表示所述联轴器在X轴上的振动数据；NY表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。进一步地，所述Y轴与竖直方向的夹角θ通过下面第三关系模型获取：其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，包括：处理器、联轴器以及安装在所述联轴器上的三轴无线振动传感器；所述三轴无线振动传感器用于采集所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，并将采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据发送给所述处理器；所述处理器用于根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；所述处理器还用于根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。进一步地，所述处理器具体用于根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；Fvib_v表示所述联轴器的垂向振动数据；Fvib_h表示所述联轴器的纵向振动数据；NX表示所述联轴器在X轴上的振动数据；NY表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。进一步地，所述Y轴与竖直方向的夹角θ通过下面第三关系模型获取：其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。进一步地，所述联轴器的三个预设位置分别安装有所述三轴无线振动传感器；第一个预设位置为车轮与所述联轴器连接处，第二个预设位置为所述联轴器轴身处，第三个预设位置为所述联轴器的传力盘处；其中，每个所述预设位置处等角度安装有三个所述三轴无线振动传感器；对于每个所述预设位置，其中一个所述三轴无线振动传感器采集的振动数据用于发送给所述处理器进行数据处理以获取所述联轴器的横向振动数据、所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据，另两个所述三轴无线振动传感器采集的振动数据用于进行数据验证。进一步地，所述处理器，还用于：根据所述三个预设位置处的三轴无线振动传感器采集的振动数据获取与所述三个预设位置分别对应的联轴器横向振动数据、垂向振动数据和纵向振动数据；根据与所述三个预设位置分别对应的联轴器横本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，其特征在于，包括：获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据；根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。

【技术特征摘要】
1.一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，其特征在于，包括：获取安装在联轴器上的三轴无线振动传感器采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据；根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。2.根据权利要求1所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，其特征在于，所述根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据，具体包括：根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：其中，θ表示Y轴与竖直方向的夹角，θ的取值范围为0～2π；Fvib_v表示所述联轴器的垂向振动数据；Fvib_h表示所述联轴器的纵向振动数据；NX表示所述联轴器在X轴上的振动数据；NY表示所述联轴器在Y轴上的振动数据；g表示重力加速度；m表示所述三轴无线振动传感器的重量；R表示所述三轴无线振动传感器到所述联轴器中心的距离；v表示所述联轴器的转动速度。3.根据权利要求2所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测方法，其特征在于，所述Y轴与竖直方向的夹角θ通过下面第三关系模型获取：其中，M表示所述联轴器在X轴或Y轴上的振动数据中两个峰峰值之间的采样个数；k表示在X轴或Y轴上得到的第k个振动数据，表示在X轴或Y轴上得到第k个振动数据时θ的取值。4.一种永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，其特征在于，包括：处理器、联轴器以及安装在所述联轴器上的三轴无线振动传感器；所述三轴无线振动传感器用于采集所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据，并将采集的所述联轴器在X轴、Y轴和Z轴上的振动数据发送给所述处理器；所述处理器用于根据所述联轴器在Z轴上的振动数据获取所述联轴器的横向振动数据；所述处理器还用于根据所述联轴器在X轴和Y轴上的振动数据以及预设关系模型，获取所述联轴器的垂向振动数据和所述联轴器的纵向振动数据。5.根据权利要求4所述的永磁直驱电力机车联轴器振动检测系统，其特征在于，所述处理器具体用于根据下面第一关系模型获取所述联轴器的垂向振动数据：以及，根据下面第二关系模型获取所述联轴器的纵向振动数据：其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：咸晓雨，龚明，唐海川，田寅，孙帮成，刘琦，
申请(专利权)人：中车工业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11