[發明專利]一種鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統

有效

• 申請號: 202010914608.0
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112098090B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 李立;王國建;葉霖;宋習;王宜偉;白正方;聶磊;岳永生;申灝;武小鵬
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司金屬及化學研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國鐵路鄭州局集團有限公司;北京中鐵科新材料技術有限公司;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045;G06K7/00
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 黃慶芳

1.一種鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統，包括軸承信息自動識別系統(1)、基于服役信息的軸承故障自動檢測分析系統(2)和軸承電子履歷系統(3)三個子系統，其特征在于，所述三個子系統各部分硬件裝置分布安裝在鋼軌兩側，并包括檢測位，鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統的檢測方法為，

輪對進入檢測位的支撐座后，在軸承信息自動識別系統控制終端上的軟件操作界面控制射頻模塊開始工作，軸承檢修工段時觸發傳感器，上位機接收到傳感器信號后向射頻模塊發送指令，射頻模塊控制射頻天線識別并獲取車軸兩端電子標簽中存儲的信息，并將信息上傳至控制終端，完成軸承信息識別；

輪對在檢測位上落位后，由驅動裝置驅動輪對旋轉到設定轉速，傳感器開始采集軸承振動信號并輸出至數據預處理模塊，后者將處理后的數據上傳至軸承故障自動檢測分析系統控制終端進行應用分析并給出判定結果，完成軸承故障檢測及判斷，傳感器選用加速度傳感器，并通過彈簧壓縮方式與軸承外圈接觸以采集輪軸旋轉時產生的振動信號，數據預處理模塊對獲取的原始信號進行放大和調質濾波并輸出給軟件進行分析，終端軟件對振動波形進行時域分析、頻域分析、功率譜分析和包絡譜分析，且在每種分析中設定軸承的合格閾值，如果被測軸承的實測值大于合格閾值，即可判定為故障軸承；

軸承電子履歷系統以軸承身份信息為索引，檢索對照整個履歷系統的數據庫；若數據庫已有此套軸承履歷，則將軸承故障自動檢測分析系統的本次檢測數據和結果存入履歷；若數據庫無此套軸承履歷，則為之新建履歷并存入本次檢修數據和結果，軸承電子履歷系統可將交互獲取到的軸承任務和里程信息存儲并發送到軸承故障自動檢測分析系統用于計算適配閾值，基于此包括軸承身份信息、配屬信息、運用信息和檢修信息的履歷子系統數據庫，可對軸承全壽命周期內的服役信息進行管理和追溯，并進行分析應用；

三個子系統的控制軟件之間可進行數據實時共享和交互，高效綜合待檢軸承各類信息并給出診斷結果。

2.根據權利要求1所述的鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統，其特征在于，三個子系統的控制終端軟件部署在控制終端(4)上，控制終端(4)中包括軸承信息自動識別系統控制終端軟件(41)、軸承故障自動檢測分析系統控制終端軟件(42)和軸承電子履歷系統控制終端軟件(43)，所述軟件之間可進行信息交互、同步。

3.根據權利要求1所述的鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統，其特征在于，所述軸承信息自動識別系統(1)由軸承信息自動識別系統控制終端軟件(41)、射頻模塊(12)、射頻天線(13)和電子標簽式軸承標志板(14)組成，電子標簽式軸承標志板(14)設置于輪對(5)的軸承端蓋上，并通過射頻天線(13)和射頻模塊(12)與軸承信息自動識別系統控制終端(41)通訊。

4.根據權利要求1所述的鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統，其特征在于，所述軸承故障自動檢測分析系統(2)由軸承故障自動檢測分析系統控制終端軟件(42)、驅動裝置(21)、傳感器(22)、數據預處理模塊(23)組成，其中，驅動裝置(21)位于輪對(5)上，傳感器(22)設置于輪對(5)上的軸承(6)上，其采集的振動數據經數據預處理模塊(23)處理后上傳至軸承故障自動檢測分析系統控制終端(42)。

5.根據權利要求1所述的鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統，其特征在于，所述軸承電子履歷系統(3)通過軸承電子履歷系統控制終端(43)軟件同步獲取軸承信息自動識別系統(1)識別到的軸承身份信息、檢修信息和配屬信息，并可通過與國鐵集團統一信息系統的交互獲取軸承的運輸任務信息和里程信息。

6.根據權利要求3所述的鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統，其特征在于，所述電子標簽式軸承標志板(14)中，電子標簽(143)一端設置金屬背板(144)并通過固化密封膠(145)封裝；另一端通過電子標簽封裝上殼(142)封裝，并固定于沖型金屬板(141)上。

7.根據權利要求1所述的鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統，其特征在于，所述檢測位為多個。

8.根據權利要求1所述的鐵路貨車輪對軸承智能檢測系統的檢測方法，其特征在于，

軸承故障自動檢測分析系統在獲取軸承型號、運用信息基礎數據后，可實時計算待檢軸承適配閾值，為其故障診斷提供參考值；其中，軸承各階段的適配閾值為：

其中，批量新造軸承出廠時的振動有效值閾值為T_X，磨損后適配閾值為T_P，大修軸承出廠時的振動有效值閾值為T_D，報廢時適配閾值為T_B；服役期間的載荷F和運行里程M，軸承入段檢測時，其適配閾值為：

其中，T_X為新造軸承出廠時的閾值，ΔT_j為軸承第j個一般檢修期內振動有效值閾值增量；ΔT_Yj為第j次一般檢修后閾值的回落量；ΔT_N為最近一次一般檢修到本次檢測區間內的閾值增量；

ΔT_j與軸承一般檢修期內的各次運輸任務有關，表示為：

其中，k_i為第j個一般檢修期內第i次運輸任務的磨損退化速度，ΔM_i為第i次運輸任務的運行里程；磨損速率即閾值增速描述為：

k_i＝AF_i^B+C?????????????????????????????(3)

其中，A、B、C為磨損常數，F_i為第i次運輸任務的載荷；

ΔT_Yj與檢修技術相關，檢修對于上一個運用周期內軸承的磨損退化的可修復比例將逐次減少；則：

ΔT_Yj＝f(j)·ΔT_j(4)

其中，f(j)為第j次一般檢修的可修復比例，

ΔT_N計算與ΔT_j表示為：

其中，k_Ni為最近一次一般檢修到本次檢測區間內第i次運輸任務的閾值增速，ΔM_Ni為相應運輸任務的里程。