[發(fā)明專利]一種診斷軸承軸向擦傷和擴(kuò)展故障及減少該故障的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611162130.0
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN108225768B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐德堯;王智
• 申請（專利權(quán)）人: 唐智科技湖南發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 長沙明新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43222
• 代理人: 徐新

一種診斷軸承軸向擦傷和擴(kuò)展故障及減少該故障的方法，針對軸承的外環(huán)和內(nèi)環(huán)，實(shí)現(xiàn)是否存在均布軸向擦傷、擦傷擴(kuò)展為剝離、擦傷引發(fā)斷裂的深層次診斷，從而可以對僅出現(xiàn)均布擦傷但尚未擴(kuò)展到剝離或斷裂者，實(shí)現(xiàn)利用其剩余壽命的繼續(xù)使用，而在出現(xiàn)擦傷擴(kuò)展為剝離或斷裂時立即更新軸承。達(dá)到既能充分利用擦傷軸承的剩余壽命、提高經(jīng)濟(jì)效益，又能及時識別、更新故障擴(kuò)展軸承，防止引發(fā)事故，并指導(dǎo)合理選擇替換軸承，防止均布擦傷及后續(xù)故障頻繁發(fā)生，提高裝備可靠性的目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軌道交通車輛故障診斷、安全保護(hù)與可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種診斷軸承軸向擦傷和擴(kuò)展故障及減少該故障的方法。

背景技術(shù)

軌道交通在我國迅速發(fā)展，并且進(jìn)入國際市場。高速、重載是其主旋律。但隨之而發(fā)生的問題是，所使用的軸承，包括車輪軸箱軸承、在車軸上懸掛電動機(jī)的抱軸軸承、齒輪箱軸承和電機(jī)軸承故障率比較高，其中，所用的圓錐滾子軸承由于以內(nèi)、外環(huán)及滾子的滾動工作面承受軸向大載荷，取代了使用圓柱滾子軸承時因以滾子端部的滑動工作面承載的方式，而大幅度地降低了故障率。但其特殊的故障現(xiàn)象(內(nèi)環(huán)、外環(huán)、滾子軸向擦傷、剝離)仍然多發(fā)，嚴(yán)重地危害著走行部的安全。

走行部的圓錐滾子軸承的損傷，往往在其遠(yuǎn)離壽命期時發(fā)生，其特征現(xiàn)象是：內(nèi)環(huán)、外環(huán)多發(fā)沿著軸向的長條形擦傷，傷痕數(shù)等于軸承的滾子數(shù)Z，這樣的擦傷有時出現(xiàn)多組，每組中每道傷痕的間距等于滾子的間距，擦傷印痕在滾道的小直徑端有金屬堆積；滾子則在滾動工作面發(fā)生沿軸向的貫穿性擦傷，有的每組兩條擦傷準(zhǔn)確分布在圓周對稱位置，有的還有多組擦傷；內(nèi)外環(huán)的擦傷則擴(kuò)展為剝離或嚴(yán)格沿著軸線斷裂，在發(fā)生擦傷的內(nèi)環(huán)內(nèi)孔還出現(xiàn)并不等于滾子數(shù)的軸向擦傷和周向擦傷，而發(fā)生斷裂的內(nèi)環(huán)內(nèi)孔則沒有周向和軸向擦傷。

由于一旦出現(xiàn)內(nèi)外環(huán)軸向均布擦傷，則在隨后的運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)滾子在承載區(qū)通過業(yè)已存在擦傷的滾道時，便發(fā)生強(qiáng)烈的沖擊，引起基于廣義共振/共振解調(diào)技術(shù)的軸承檢測裝置發(fā)生報(bào)警；而經(jīng)典的、由材料局部缺陷所致的缺損剝離和斷裂卻通常僅在單處發(fā)生，也將引發(fā)軸承檢測裝置發(fā)生報(bào)警。但所述均布擦傷的危害遠(yuǎn)小于單處損傷的危害，前者尚有較長的、可以利用的剩余壽命，而后者則沒有，并將很快引發(fā)事故。因此，需要通過診斷識別：單處損傷(剝離、裂紋、斷裂)、均布擦傷、均布擦傷發(fā)展成的剝離或斷裂，以便指導(dǎo)視情維修。

故障診斷機(jī)理分析所揭示的信號規(guī)律是：單處損傷與均布擦傷所引發(fā)的沖擊共振解調(diào)信號不同。例如內(nèi)環(huán)，其損傷只有在運(yùn)轉(zhuǎn)到軸承的承載區(qū)時，才會與2～4個滾子沖擊，發(fā)生沖擊信號，這是因?yàn)檩S承存在徑向的游隙，并且該游隙總是集中在非承載區(qū)，內(nèi)環(huán)損傷在轉(zhuǎn)到非承載區(qū)時，雖然也接觸滾子，但有油膜緩沖，并不產(chǎn)生沖擊。所以，單處損傷、斷裂的內(nèi)環(huán)，在軸轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi)，僅有在損傷通過承載區(qū)時產(chǎn)生的2～4個沖擊脈沖，即出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸對內(nèi)環(huán)故障沖擊的幅度調(diào)制，其頻譜不僅有等于內(nèi)環(huán)故障特征頻率fnei＝(D0+d)*fn*Z/(2*D0)的主譜，還在主譜的兩邊出現(xiàn)與主譜的頻率相差為轉(zhuǎn)軸頻率fn之整倍數(shù)的邊頻譜fnb＝fnei±(n*fn)，式中，D0為軸承的中徑，d為滾子直徑，Z為滾子數(shù)量，n位自然數(shù)，還出現(xiàn)頻率等于轉(zhuǎn)頻fn之整倍數(shù)的調(diào)制譜fnd＝n*fn，如附圖1；但內(nèi)環(huán)擦傷所致的、均布的、數(shù)量等于滾子數(shù)的損傷在通過承載區(qū)時，雖然每一處損傷引起的沖擊脈沖也只有2～4個，但均與相鄰的、隨后通過承載區(qū)的擦傷所產(chǎn)生的2～4個沖擊脈沖相繼疊加，以致整體的沖擊便是在軸轉(zhuǎn)動一周時幾乎沒有出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸對內(nèi)環(huán)故障沖擊的幅度調(diào)制，如附圖2。

因此，經(jīng)典的識別均布擦傷與單處損傷的方法是基于頻譜分析的識別方法：若存在內(nèi)環(huán)主譜fnei并且還有邊頻譜和調(diào)制譜，則是內(nèi)環(huán)單個或少量故障；若存在內(nèi)環(huán)主譜而沒有(明顯的)邊頻譜和調(diào)制譜，則是均布擦傷故障。