本發(fā)明屬于列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測，特別涉及基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法。

背景技術：

1、目前列車軸箱軸承的潤滑狀態(tài)一般利用安裝在軸箱上的溫度傳感器進行監(jiān)測，當軸承溫升高于設定閾值時監(jiān)測系統(tǒng)進行報警。該方法存在報警滯后的問題，無法在軸承早期潤滑不良進行報警，容易造成軸承損壞和列車晚點。本發(fā)明旨利用振動對軸承潤滑狀態(tài)的敏感性提出一種列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)在線監(jiān)測方法，能夠根據(jù)該方法計算出的潤滑狀態(tài)指標實現(xiàn)軸箱軸承早期潤滑不良報警，從而在早期發(fā)現(xiàn)列車軸承潤滑不良，以便維護人員能夠及時加注軸承潤滑油或潤滑脂。

2、使用溫度傳感器檢測列車軸箱的溫度或溫升可以獲取軸承的潤滑狀態(tài)，溫度過高或溫升過快則說明軸承的潤滑質量下降，但是該方法需要軸承在欠潤滑狀態(tài)下工作較長時間。由于列車始終處于高速運動中，因此溫度和溫升檢測值容易受到空氣對流的影響，導致潤滑不良狀態(tài)下溫升緩慢，因此該方法的報警時效性受到限制，往往報警時軸承已經(jīng)出現(xiàn)燒蝕或缺陷。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術問題是列車軸箱軸承的潤滑狀態(tài)的監(jiān)測受到限制，本發(fā)明提供基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，通過得到的兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之比判斷列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

3、基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，包括如下步驟：

4、步驟一：采集列車上同軸的兩個軸箱各自的振動加速度信號；

5、步驟二：使用高通數(shù)字濾波器提取每秒采集的各個振動加速度信號，得到兩個高通數(shù)字濾波信號；

6、步驟三：使用全波整流法對每個高通數(shù)字濾波信號進行計算，得到各個高通數(shù)字濾波信號的包絡解調信號；

7、步驟四：根據(jù)列車車輪直徑將車速換算為車輪每秒的旋轉頻率，使用零極點對消法設計車輪轉頻下的幅值放大的數(shù)字濾波器，并使用數(shù)字濾波器對各個包絡解調信號進行濾波；

8、步驟五：計算各個包絡解調信號濾波后的信號有效值，并將每個信號有效值作為軸承潤滑狀態(tài)表征指標，計算一個軸承潤滑狀態(tài)表征指標與同軸的另一個軸承潤滑指標之比；

9、步驟六：判斷兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之間的比值是否超過閾值，若超過閾值則報警，軸承潤滑不良，軸承加注潤滑油。

10、可選的，在步驟一中，在車速50km/h以上采集列車上同軸的兩個軸箱各自的所述振動加速度信號，振動加速度信號為周期性采集，振動加速度信號采樣頻率不低于10000hz，采樣量程不低于500g，采集車速信號，車速信號的采樣頻率為1hz。

11、可選的，在步驟二中，采用所述高通數(shù)字濾波器對所述振動加速度信號進行濾波時，濾濾波器通帶頻率為2000hz以上，通帶波紋為0-3db。

12、可選的，在步驟三中，利用公式(1)-公式(2)的所述全波整流算法計算每秒的所述高通數(shù)字濾波信號，以得到所述包絡解調信號y(n)：

13、y(0)＝0??(1)；

14、

15、公式(1)是包絡解調信號在0時刻的取值為0；

16、公式(2)是周期性的采集到的振動加速度信號的離散信號為x，采樣周期為ts，x(n)表示在第n×ts秒時采集到的振動加速度信號，n為某個振動加速度信號的采樣周期的序列號；rc為濾波參數(shù)，濾波參數(shù)根據(jù)所需解調的信號成分所在頻段確定。

17、可選的，在步驟四中，根據(jù)車輪直徑d將車速換算為車輪每秒的旋轉頻率f，設定車輪每秒的車速為v(單位km/h)，軸箱的振動加速度信號的采樣頻率為fs，零極點對消法設計車輪轉頻下以進行的信號幅值放大算法為公式(3)和公式(4)：

18、z(n)＝1.99cos(ω)z(n-1)-0.99z(n-2)+k·y(n-2)??(3)；

19、

20、其中，y(n)為包絡解調信號，ω為車輪旋轉頻率的歸一化數(shù)字角頻率，cos(ω)表示對ω的計算結果取余弦，sin(ω)表示對ω的計算結果取正弦，k表示信號的濾波增益，n為某個振動加速度信號的采樣周期的序列號，z(n)為放大的信號幅值。

21、可選的，在步驟五中，各個包絡解調信號濾波后的信號有效值的計算方式如下公式(5)：

22、

23、其中，r為包絡解調信號濾波后的信號有效值，振動加速度信號的采樣頻率為fs，n為某個振動加速度信號的采樣周期的序列號，z(n)為放大的信號幅值。

24、進一步的，計算一個軸承潤滑狀態(tài)表征指標與同軸的另一個軸承潤滑指標之比，為如下公式(6)或如下公式(7)：

25、

26、在公式(6)中，r1為一個軸承潤滑狀態(tài)表征指標，r2為同軸的另一個軸承潤滑指標，i1為一種方式的一個軸承潤滑狀態(tài)表征指標與同軸的另一個軸承潤滑指標之比；

27、在公式(7)中，i2為另一種方式的一個軸承潤滑狀態(tài)表征指標與同軸的另一個軸承潤滑指標之比。

28、可選的，在步驟六中，將一個所述軸承潤滑狀態(tài)表征指標與同軸的另一個軸承潤滑指標之比與閾值進行比較，若兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之比大于1.5的閾值，則軸承潤滑不良，觸發(fā)報警。

29、本發(fā)明的有益效果：

30、本發(fā)明使用全波整流法對每個高通數(shù)字濾波信號進行計算，得到各個高通數(shù)字濾波信號的包絡解調信號，根據(jù)列車車輪直徑將車速換算為車輪每秒的旋轉頻率，使用零極點對消法設計車輪轉頻下的幅值放大的數(shù)字濾波器，并使用數(shù)字濾波器對各個包絡解調信號進行濾波，計算各個包絡解調信號濾波后的信號有效值，并將每個信號有效值作為軸承潤滑狀態(tài)表征指標，計算一個軸承潤滑狀態(tài)表征指標與同軸的另一個軸承潤滑指標之比，判斷兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之間的比值是否超過閾值，通過得到的兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之比判斷列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)。

技術特征：

1.基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，在所述步驟一中，在車速50km/h以上采集列車上同軸的兩個軸箱各自的所述振動加速度信號，振動加速度信號為周期性采集，振動加速度信號采樣頻率不低于10000hz，采樣量程不低于500g，采集車速信號，車速信號的采樣頻率為1hz。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，在所述步驟二中，采用所述高通數(shù)字濾波器對所述振動加速度信號進行濾波時，濾波器通帶頻率為2000hz以上，通帶波紋為0-3db。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，在所述步驟三中，利用公式(1)-公式(2)的所述全波整流算法計算每秒的所述高通數(shù)字濾波信號，以得到所述包絡解調信號y(n)：

5.根據(jù)權利要求1所述的基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，在所述步驟四中，根據(jù)車輪直徑d將車速換算為車輪每秒的旋轉頻率f，設定車輪每秒的車速為v，所述軸箱的振動加速度信號的采樣頻率為fs，所述零極點對消法設計車輪轉頻下以進行的信號幅值放大算法為公式(3)和公式(4)：

6.根據(jù)權利要求1所述的基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，在所述步驟五中，各個所述包絡解調信號濾波后的信號有效值的計算方式如下公式(5)：

7.根據(jù)權利要求6所述的基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，計算一個所述軸承潤滑狀態(tài)表征指標與同軸的另一個軸承潤滑指標之比，為如下公式(6)或如下公式(7)：

8.根據(jù)權利要求1所述的基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，在所述步驟六中，將一個所述軸承潤滑狀態(tài)表征指標與同軸的另一個軸承潤滑指標之比與閾值進行比較，若兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之比大于1.5的閾值，則軸承潤滑不良，觸發(fā)報警。

技術總結
本發(fā)明涉及基于振動和全波整流法的列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測方法，屬于列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測技術領域，包括如下步驟：步驟一：采集列車上同軸的兩個軸箱各自的振動加速度信號；步驟二：使用高通數(shù)字濾波器得到兩個高通數(shù)字濾波信號；步驟三：使用全波整流法得到各個高通數(shù)字濾波信號的包絡解調信號；步驟四：使用零極點對消法設計車輪轉頻下的幅值放大的數(shù)字濾波器，對各個包絡解調信號進行濾波；步驟五：計算各個包絡解調信號濾波后的信號有效值，計算兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之比；步驟六：判斷兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之間的比值；本發(fā)明的有益效果：通過得到的兩軸承潤滑狀態(tài)表征指標之比判斷列車軸箱軸承潤滑狀態(tài)。

技術研發(fā)人員：胡永旭
受保護的技術使用者：成都大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5