一种曲轴故障检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种曲轴故障检测方法及系统，方法包括：构建曲轴故障诊断数据库；将曲轴特征量和内部零件缺陷特征量与曲轴故障诊断数据库中对应的数据源作比对，获得曲轴初步故障信息；根据曲轴初步故障信息，对曲轴进行维修；在预定时间内，利用再次检测曲轴故障，若曲轴仍出现相同故障信息，则拆解该曲轴并利用进行封闭测试，将测试结果上传至所述曲轴故障诊断数据库，用于对数据库进行更新、修正。本发明专利技术有益效果是：具有自动化和和自学功能的车辆发动机曲轴诊断系统，提高了维修作业人员的故障诊断效率，降低了对维修作业人员的经验的赖和车辆发动机曲轴维修和维护成本，有助于及时发现相关故障，避免故障扩大带来更大的影响和经济损失。损失。损失。

【技术实现步骤摘要】
一种曲轴故障检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及故障检测领域，尤其涉及一种曲轴故障检测方法及系统。

技术介绍

[0002]曲轴是发动机中最重要的部件之一，它的作用是传递动力，将其转换为转矩带动其他部件运动。因此曲轴的稳定性将直接影响发动机动力输出平稳性，由于曲轴的工作环境较为恶劣，长期承受高负载的冲击载荷，因此也是发动机中最容易出现故障的零件。曲轴位于发动机内部，一旦出现故障，也难以直接检测；如果不能及时排除其问题，会使其连接件遭受剧烈磨损，使其他零件失效，带来经济损失。传统曲轴故障检测，是由经验丰富的维修人员通过发动机的运行状况并对其进行长时间的测试来分析具体故障原因。这种检测方法门槛较高、花费时间较长，检测效果受限于维修人员的经验丰富与否。如今可以借助数字技术手段，通过特定的测试方式，将测试结果与具体故障类型联系起来，将其整合作为故障判断数据库，这样通过反馈的测试结果与数据库中数据进行匹配，就可以提高故障判断效率。通过不断丰富数据库内容，就可以提高判断准确度。国外常见的一种检测方式是通过高精度摄像机获取图像信息，再经过图像处理将问题曲轴与正常曲轴进行比对，定位问题，但是这种设备费用高昂，且需要将曲轴拆解，对于现场测试、维修人员来说不够便利。
[0003]目前一种可靠度较高的测试方式是通过对曲轴的振动信号进行时域频域分解，分解结果的特征变化与曲轴的不同故障有极大的关联性，通过对大量故障数据进行特征提取，就可以对绝大多数故障问题进行覆盖，从而快速定位问题、解决问题；不断整合新的故障特征，就可以提高其通用性。
[0004]但是此种方法存在如下的问题：1.仅凭振动信号的特征量来判断具体故障问题准确度略显不足，需要有辅助手段提高识别准确度；2.无法对缺陷曲轴零件进行安全性，可靠性检测，缺陷零件再利用率低。

技术实现思路

[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术提出一种曲轴故障检测方法，该方法能够提高曲轴故障检测的准确度。
[0006]本专利技术通过在曲轴连接杆处加装加速度传感器获取故障发动机运转时的振动信号，利用FPGA对振动信号进行时频相干分析获取振动特征变量；再通过超声波探头获取曲轴内部缺陷特征信息，将这两个特征量与故障数据库中数据进行匹配，获得匹配度最高的故障信息作为初步诊断结果。根据初步诊断结果进行维护，如果不再出现问题，即可认为此次诊断有效；如果仍然出现此类问题，则需要测试人员对其进行拆解测试，将测试结果上传至数据库中，对其进行数据更新、修正，这样不断丰富数据内容提高故障识别准确度。
[0007]本申请提供的一种曲轴故障检测方法，包括以下步骤：S1：构建曲轴故障诊断数据库；所述曲轴故障诊断数据库包括振动特征数据源和
内部零件缺陷特征数据源；S2：将加速度传感器安装于曲轴连接杆，通过加速度传感器获取曲轴振动特征量；S3：将超声波探头对准曲轴工作区域，通过超声波探头获取曲轴内部零件缺陷特征量；S4：将曲轴特征量和内部零件缺陷特征量与曲轴故障诊断数据库中对应的振动数据源、内部零件特征缺陷数据源作比对，获得曲轴初步故障信息；S5：根据曲轴初步故障信息，对曲轴进行维修；维修后再次投入使用；S6：在预定时间内，利用步骤S4再次检测曲轴故障，若曲轴仍出现相同故障信息，则拆解该曲轴并利用进行封闭测试，将测试结果上传至所述曲轴故障诊断数据库，用于对数据库进行更新、修正。
[0008]进一步地，所述振动特征数据源的获取方式包括三种，分别为：对常见曲轴故障类型进行相应工况下的振动测试，获取振动特征信息和对应故障类型，并标记绑定；通过信号模拟器对常见故障类型进行不同设置，反获取其对应的振动特征信息，并将振动特征信息和故障类型进行标记绑定；通过对故障类型判断有误的曲轴进行测试，获取振动特征信息，再将该振动信息与当前曲轴故障诊断数据库中最高匹配度的故障类型进行标记绑定。
[0009]进一步地，所述内部零件缺陷特征数据源的获取方式包括两种，分别为：对常见曲轴工况进行循环测试，获取内部零件缺陷特征，并将对应工况与内部零件缺陷特征进行标记绑定；对故障类型判断有误的曲轴进行测试，获取内部零件缺陷特征，再将该内部零件缺陷特征与当前曲轴故障诊断数据库中最高匹配度的故障类型进行标记绑定。
[0010]进一步地，步骤S2中获取振动特征量的具体方式为：利用FPGA记录振动信号的时域信息；根据时域信息，通过傅里叶变换，得到频域信息；根据时域信息或频域信息，将振动信号按周期长短或者按不同频率阶次、幅值作为振动特征量。
[0011]进一步地，步骤S4中进行数据比对时，具体过程如下：取振动特征量和内部零件缺陷特征量各一半，在曲轴故障诊断数据库中进行数据匹配；当数据匹配相似度超过第一阈值时，匹配到的故障类型作为曲轴初步故障信息；当数据匹配相似度处于第二阈值和第三阈值之间时，扩充数据源，取出完整振动特征量和内部零件缺陷特征量，进行二次匹配，若二次匹配后，数据匹配相似度提高，则提高后匹配到的故障类型作为曲轴初步故障信息；若二次匹配后，数据匹配相似度不变，则拆解曲轴，分析新的故障类型，并将新的故障类型作为初步故障信息，同时将新故障类型上传更新至曲轴故障诊断数据库；其中1>第一阈值>第二阈值>第三阈值>0。
[0012]一种曲轴故障检测系统，所述系统包括：曲轴故障诊断数据库构建模块；所述曲轴故障诊断数据库包括振动特征数据源和
内部零件缺陷特征数据源；曲轴振动特征量获取模块：将加速度传感器安装于曲轴连接杆，通过加速度传感器获取曲轴振动特征量；曲轴内部零件缺陷特征量获取模块：将超声波探头对准曲轴工作区域，通过超声波探头获取曲轴内部零件缺陷特征量；数据比对模块：将曲轴特征量和内部零件缺陷特征量与曲轴故障诊断数据库中对应的振动数据源、内部零件特征缺陷数据源作比对，获得曲轴初步故障信息；故障处理模块：根据曲轴初步故障信息，对曲轴进行维修；维修后再次投入使用；数据库更新模块：在预定时间内，利用步骤S4再次检测曲轴故障，若曲轴仍出现相同故障信息，则拆解该曲轴并利用进行封闭测试，将测试结果上传至所述曲轴故障诊断数据库，用于对数据库进行更新、修正。
[0013]一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述曲轴故障检测方法的步骤。
[0014]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述曲轴故障检测方法的步骤。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：具有自动化和和自学功能的车辆发动机曲轴诊断系统，提高了维修作业人员的故障诊断效率，降低了对维修作业人员的经验的赖和车辆发动机曲轴维修和维护成本，有助于及时发现相关故障，避免故障扩大带来更大的影响和经济损失。
附图说明
[0016]图1是本专利技术方法的流程图；图2是采用第二种方式获取振动特征数据源的流程示意图；图3是内部零件缺陷特征来源的示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲轴故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：构建曲轴故障诊断数据库；所述曲轴故障诊断数据库包括振动特征数据源和内部零件缺陷特征数据源；S2：将加速度传感器安装于曲轴连接杆，通过加速度传感器获取曲轴振动特征量；S3：将超声波探头对准曲轴工作区域，通过超声波探头获取曲轴内部零件缺陷特征量；S4：将曲轴特征量和内部零件缺陷特征量与曲轴故障诊断数据库中对应的振动数据源、内部零件特征缺陷数据源作比对，获得曲轴初步故障信息；S5：根据曲轴初步故障信息，对曲轴进行维修；维修后再次投入使用；S6：在预定时间内，利用步骤S4再次检测曲轴故障，若曲轴仍出现相同故障信息，则拆解该曲轴并利用进行封闭测试，将测试结果上传至所述曲轴故障诊断数据库，用于对数据库进行更新、修正。2.如权利要求1所述的一种曲轴故障检测方法，其特征在于：所述振动特征数据源的获取方式包括三种，分别为：对常见曲轴故障类型进行相应工况下的振动测试，获取振动特征信息和对应故障类型，并标记绑定；通过信号模拟器对常见故障类型进行不同设置，反获取其对应的振动特征信息，并将振动特征信息和故障类型进行标记绑定；通过对故障类型判断有误的曲轴进行测试，获取振动特征信息，再将该振动信息与当前曲轴故障诊断数据库中最高匹配度的故障类型进行标记绑定。3.如权利要求1所述的一种曲轴故障检测方法，其特征在于：所述内部零件缺陷特征数据源的获取方式包括两种，分别为：对常见曲轴工况进行循环测试，获取内部零件缺陷特征，并将对应工况与内部零件缺陷特征进行标记绑定；对故障类型判断有误的曲轴进行测试，获取内部零件缺陷特征，再将该内部零件缺陷特征与当前曲轴故障诊断数据库中最高匹配度的故障类型进行标记绑定。4.如权利要求1所述的一种曲轴故障检测方法，其特征在于：步骤S2中获取振动特征量的具体方式为：利用FPGA记录振动信号的时域信息；根据时域信息，通过傅里叶变换，得到频域信息；根据时域信息或频域信息，将振动信号按周期长短或者按不同频率阶次、幅值作为振动特征量。5.如权利要求1所述的一种曲轴故障检测方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，郑砚龄，杨寅鹏，
申请(专利权)人：中电科创智联武汉有限责任公司，
类型：发明
国别省市：