[發明專利]測量機械軸承振蕩的方法和裝置

在審

• 申請號: 201380031896.3
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN104395725A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: J.厄斯金;K.漢密爾頓;G.麥古甘;T.史密斯;A.湯姆森;A.C.范德哈姆;S.齊格勒
• 申請（專利權）人: SKF公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M17/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 郝娟君

技術領域

實施例涉及一種測量機械軸承振蕩的方法和裝置，該振蕩特別發生車輪旋轉時，比如火車的轉向架或載重架的車輪。

背景技術

機械軸承可以支承車輪(例如，其沿著鐵路滾動和傳播)所連接的旋轉軸。可以期望的是在操作期間監測軸承的狀態。由此，在狀態監測中，可以期望的是測量例如源于滾動元件軸承(例如，具有成形為部分的圓錐體、圓柱體或球體的滾動元件的軸承)的振動或振蕩。傳統上，振動傳感器可以通過粘接劑粘合或通過壓配合而連接成靠近振動源，以確保目標和傳感器表面之間振動的良好傳輸。

鑄鐵通常可用于具有復雜幾何形狀和高產量的部件(比如內燃機的發動機機體)。由于鑄鐵抗氧化，所以其非常受歡迎并得到經常使用。然而，由于微結構內的碳晶體，鑄鐵結構具有相當高的減振性能。火車輪端蓋通常由鑄鐵制成。然而，鑄鐵(特別是在用作火車輪端蓋時)的減振性能或阻尼性能是不利的。特別地，在到達振動傳感器之前，減振性能削減了軸承振動的幅度。因此，常規系統中的振動傳感器因振蕩經由涉及鑄鐵結構的傳遞路徑的衰減而僅接收相對強烈地減弱的信號幅度。

在這些情況下，通常使用的是具有相對高的增益且昂貴和復雜的信號處理電路的傳感器來測量軸承振蕩并獲得相應的測量信號。

需要一種可能會減少至少一些上述問題的測量機械軸承振蕩的裝置和方法。特別地，需要一種在存在的材料或結構對機械振蕩或振動(特別是在超聲頻率范圍內)具有相對較高的減震性能的情況下測量機械軸承振蕩的裝置和方法。

發明內容

這樣的需要正是通過分別針對一種測量機械軸承振蕩的方法和裝置的獨立權利要求而得到解決的。從屬權利要求具體說明了所述方法和/或裝置的特定實施例。

應當理解的是，單獨地或以任何組合形式公開、描述、說明或提供的測量機械軸承振蕩的方法的特征同樣是適用的，或者可以用于根據本發明實施例的測量機械軸承振蕩的裝置，反之亦然。

根據第一方面，提供了一種在軸承內測量機械軸承振蕩的方法的實施例，其中，該軸承支承聯接至軸承內圈的旋轉軸。由此，所述方法包括通過所述軸承振蕩來激發螺栓的螺栓振蕩，所述螺栓設置成與軸承的外圈壓配合，以便實現機械聯接，用于將所述軸承振蕩傳遞至螺栓。此外，所述方法包括通過使用機械地聯接至螺栓的傳感器來記錄所述螺栓振蕩，該螺栓振蕩表示所述軸承振蕩。

所述外圈可以在操作期間被固定，也就是說，該外圈不旋轉而是連接到車輛的轉向架，其具有車輪所連接的、作為旋轉軸線的軸。特別地，所述內圈可以隨著該軸旋轉，從而相對于外圈旋轉。滾動元件可以在所述外圈和內圈之間產生軸承振蕩。所述螺栓可以被擰緊至軸承的外圈，使得軸承振蕩作為螺栓振蕩被傳遞至螺栓。反過來，螺栓振蕩可以由傳感器記錄，傳感器可以(直接)連接至所述螺栓或者可以通過一個或多個中間結構間接地聯接至所述螺栓。特別地，所述傳感器可以在操作期間不旋轉，而可以相對于軸承的外圈以及相對于鞍適配器(saddle?adapter)是靜止的。由此，傳感器并不需要靠近軸承，而是可以布置在為了維護而更容易接近的位置。此外，所述螺栓可以將軸承振蕩有效地傳向傳感器，以便能夠精確地測量軸承振蕩。

所述軸承(從內圈徑向向外)包括外圈，其在軸旋轉時表示固定元件(即非旋轉元件)。在所述內圈和外圈之間可以布置多個滾動元件，這些滾動元件在軸旋轉時起作用并且可以激發軸承振蕩，特別是在超聲頻率范圍內，比如在100kHz和500kHz之間的頻率范圍內。軸承的外圈可以固定在列車的轉向架或車廂的鞍適配器，該鞍適配器又可以固定在列車的車廂的轉向架。從所述軸承沿軸向(即，在所述軸的軸線的方向上)向內，車輪(特別是在同一根軸上的兩個車輪)可以被固定地連接至所述軸，使得車輪與軸同步旋轉。此外，軸承的內圈與軸的旋轉同步旋轉。軸承振蕩可能是由于滾動元件在軸承的內圈和外圈之間的滾動。軸承振蕩可能涉及外圈的振蕩、滾動元件的振蕩和/或內圈的振蕩。軸承振蕩可能因螺栓和軸之間的聯接而被傳遞至螺栓作為螺栓振蕩。軸承振蕩通過螺栓被傳遞至傳感器可以通過外圈和螺栓之間以及螺栓和傳感器之間相應的堅固緊密的聯接并且通過使用用于外圈、螺栓和螺栓與傳感器之間的任何中間結構的合適材料來實現。

特別地，所述螺栓可以用于將來自鋼部件的振動或振蕩經由鑄鐵結構橋接至傳感器單元。由此，用于傳遞振動的必要表面最好至少應為內螺紋直徑的0.5倍。第一表面之間的力應當優選地至少為400N/mm²乘以螺栓內徑的表面。因此，傳感器單元可以設置在軸承單元的外部，從而可以允許很容易地更換傳感器單元。特別地，所述傳感器單元可以不經修改而被改進。