專利名稱：用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置，更具體一些，是涉及一種無須將所述主電機(jī)解體便能檢測出軸承故障的軸承檢測裝置。
傳統(tǒng)上，鐵路主電機(jī)在使用一段時(shí)間以后要從車上拆下進(jìn)行檢查，看軸承或電機(jī)的其它部分是否有故障，如損壞或磨損，這種檢查通常在主電機(jī)解體后進(jìn)行。軸承的損壞或磨損是由主管檢查員憑視覺發(fā)現(xiàn)的，檢查中發(fā)現(xiàn)的典型故障包括由于撞擊其它物體引起的硬傷、與其它物體相嵌后留下的壓痕、由于放電引起的電腐蝕以及其它磨損。如果發(fā)現(xiàn)任何新軸承部件上不會(huì)形成的凹面或凸面，發(fā)現(xiàn)電腐蝕造成的軸承部件的模糊表面或者發(fā)現(xiàn)超過允許值的磨損，則要用替換的新軸承重新裝配主電機(jī)，再裝到鐵路車輛上去。
但是所述檢查方法有一個(gè)缺點(diǎn)，需要很多時(shí)間和人力來解體主電機(jī)，然后重新裝配，而且，檢查工作本身就有可能引起軸承故障。例如在重新裝配時(shí)，可能給軸承部件造成檢查前不曾發(fā)現(xiàn)的損傷。此外，由于檢查是憑視覺進(jìn)行的，不能完全消除忽略某一故障的可能性。反之，如果一個(gè)軸承外觀不良，而實(shí)際上沒問題，這樣的軸承部件會(huì)被更換，需要相應(yīng)的非必需換件的成本。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種不必解體主電機(jī)就能檢測出鐵路主電機(jī)軸承故障的軸承檢測裝置，以減少解體和裝配主電機(jī)所需的人力和時(shí)間，并避免在解體和裝配時(shí)給軸承部件造成的損壞。另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能找出目檢中可能漏檢的故障的軸承檢測裝置。此外，本發(fā)明的又一目的是提供一種能不拘其外觀而檢出真正需要更換的不良軸承的軸承檢測裝置。
第一項(xiàng)發(fā)明涉及一種用于檢查鐵路主電機(jī)軸承的軸承檢測裝置，所述軸承檢測裝置的特點(diǎn)在于包括一個(gè)能輸出表示所述軸承振動(dòng)的電信號的振動(dòng)檢測器，一個(gè)用于把所述振動(dòng)檢測器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為時(shí)域數(shù)據(jù)以提取所述振動(dòng)的有效值的振動(dòng)分析單元，以及一個(gè)用于將所述振動(dòng)分析單元在主電機(jī)以某一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提取的有效值與一預(yù)定的參考值相比較，并依比較結(jié)果確定所述軸承是否有故障的判定單元。
只要振動(dòng)檢測器能夠?qū)⒄駝?dòng)轉(zhuǎn)換成電信號，如振動(dòng)加速度傳感器和測速度型或測位移型振動(dòng)傳感器，則對其無限制。振動(dòng)分析單元是一已知裝置，它對于來自振動(dòng)檢測器的輸入信號應(yīng)用諸如放大處理和濾波處理的信號處理，以提取能表示軸承振動(dòng)的信號要素，并分析振動(dòng)的波形和頻率。判定單元在從振動(dòng)分析單元得到的分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行多種數(shù)據(jù)處理，舉例來說，判定單元可以由一已知的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。
在具有此種結(jié)構(gòu)的軸承檢測裝置中，被振動(dòng)檢測器轉(zhuǎn)換成電信號的振動(dòng)輸入到振動(dòng)分析單元，在其中以已知的信號處理技術(shù)為手段進(jìn)行波形處理，消除由軸承以外的某些部件的振動(dòng)等引起的噪聲，以提取所述軸承的振動(dòng)有效值。這里提取的有效值是代表軸承自身振動(dòng)水平的數(shù)據(jù)之一，軸承的振動(dòng)越大，有效值也越大。相應(yīng)地，如果振動(dòng)有效值大于某一參考值，就可以認(rèn)為發(fā)生了超過允許限度的振動(dòng)。判定單元就這樣將實(shí)際測到的振動(dòng)有效值與參考值比較，并在比較結(jié)果的基礎(chǔ)上決定所述軸承是否有故障。在允許限度附近的振動(dòng)有效值被選作參考值?；谒鲋荡_定所產(chǎn)生的振動(dòng)是否超過了允許限度。這一參考值可能是從很多樣本計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)值，或者是通過模型分析得到的理論值。
按照這種軸承檢測裝置，可以靠檢測所產(chǎn)生的振動(dòng)是否超過允許限度來決定軸承是否有故障，因此可以不必解體主電機(jī)而檢測出鐵路主電機(jī)的軸承故障。因而可以減少解體和裝配主電機(jī)所需的時(shí)間和人力，并且可以避免在解體和裝配中給軸承部件造成的損壞。此外，與目檢不同，可以理想地檢出一種振動(dòng)實(shí)質(zhì)性產(chǎn)生的問題。
第二項(xiàng)發(fā)明涉及一種用于檢查鐵路主電機(jī)軸承的軸承檢測裝置，所述軸承檢測裝置的特點(diǎn)在于包括一個(gè)能輸出表示所述軸承振動(dòng)的電信號的振動(dòng)檢測器，一個(gè)將所述振動(dòng)檢測器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為時(shí)域數(shù)據(jù)以提取所述振動(dòng)最大值的振動(dòng)分析單元，以及一個(gè)將所述振動(dòng)分析單元在所述主電機(jī)以一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提取的所述最大值與預(yù)定的參考值相比較，并依比較結(jié)果確定所述軸承是否有故障的判定單元。
本軸承檢測裝置與第一項(xiàng)發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)相同，只不過是利用軸承振動(dòng)的最大值作為判別準(zhǔn)則。振動(dòng)最大值也是表征軸承自身振動(dòng)水平的數(shù)據(jù)之一，振動(dòng)越大，其最大值也越大。因此，如果振動(dòng)最大值大于某一參考值，則可以認(rèn)為產(chǎn)生了超過允許限度的振動(dòng)。
按照這種軸承檢測裝置，可以靠檢測軸承振動(dòng)是否大于允許限度來決定軸承是否有故障。相應(yīng)地，與第一項(xiàng)發(fā)明的方式相同，可以不必解體主電機(jī)而檢測出鐵路主電機(jī)軸承的故障。
第三項(xiàng)發(fā)明涉及一種用于檢查鐵路主電機(jī)軸承的軸承檢測裝置，所述軸承檢測裝置的特點(diǎn)在于包括了一個(gè)能輸出表示所述軸承振動(dòng)的電信號的振動(dòng)檢測器，一個(gè)將所述振動(dòng)檢測器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為時(shí)域數(shù)據(jù)，再用所述振動(dòng)的最大值除以所述振動(dòng)的有效值得到其峰值系數(shù)的振動(dòng)分析單元，以及一個(gè)將所述振動(dòng)分析單元在所述主電機(jī)以一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提取的所述峰值系數(shù)與預(yù)定的參考值相比較，按比較結(jié)果決定所述軸承是否有故障的判定單元。
本軸承檢測裝置與第一項(xiàng)和第二項(xiàng)發(fā)明所述的裝置結(jié)構(gòu)形式相同，只不過是利用峰值系數(shù)作為判定準(zhǔn)則。峰值系數(shù)表征軸承自身振動(dòng)波形的沖擊水平，當(dāng)峰值系數(shù)大于某一參考值時(shí)，可以認(rèn)為軸承中存在某種故障。
按照這種軸承檢測裝置，可以靠檢測軸承振動(dòng)是否超過允許限度來決定軸承是否有故障。因此，與第一項(xiàng)和第二項(xiàng)發(fā)明的方法相同，不必解體主電機(jī)便可找出鐵路主電機(jī)的軸承的故障。
第四項(xiàng)發(fā)明涉及一種用于檢查鐵路主電機(jī)軸承的軸承檢測裝置，所述軸承檢測裝置的特點(diǎn)在于包括一個(gè)能輸出表示所述軸承振動(dòng)的電信號的振動(dòng)檢測器，一個(gè)通過對電信號施行消除軸承以外部件的振動(dòng)等產(chǎn)生的噪聲成分的波形處理以及其它諸如絕對值處理和包絡(luò)處理的波形處理以提取用某一預(yù)定的特定頻率成分的水平除以所有頻率成分水平的總和得到的占有度的方法將所述振動(dòng)檢測器的輸出信號轉(zhuǎn)換成頻域數(shù)據(jù)的振動(dòng)分析單元，以及一個(gè)將所述振動(dòng)分析單元在所述主電機(jī)以一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提取的占有度與預(yù)定的參考值相比較，按比較結(jié)果決定所述軸承是否有故障的判定單元。
本軸承檢測裝置與第一項(xiàng)至第三項(xiàng)發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)形式相同，只不過利用占有度作為判定準(zhǔn)則，而且振動(dòng)分析單元為了計(jì)算占有度要進(jìn)行頻率分析。
占有度表示某一特定頻率成分在軸承的整個(gè)振動(dòng)中所占的比例，如果某一特定周期的振動(dòng)是由軸承中某一部件的故障引起，則所對應(yīng)周期的占有度變大，相應(yīng)地，當(dāng)占有度超過某一參考值時(shí)，可以認(rèn)為振動(dòng)是由軸承的某一部件故障引起的。
在第四項(xiàng)發(fā)明中，所述特定頻率成分包括(1)當(dāng)所述主電機(jī)以所述特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述軸承外圈存在一處故障時(shí)測到并對其進(jìn)行包絡(luò)處理的信號強(qiáng)烈顯現(xiàn)的一個(gè)頻率；(2)當(dāng)所述主電機(jī)以所述特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述軸承內(nèi)圈存在一處故障時(shí)測到的、且對其進(jìn)行包絡(luò)處理的電信號強(qiáng)烈顯現(xiàn)的一個(gè)頻率；(3)當(dāng)所述主電機(jī)以所述特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述軸承滾動(dòng)元件存在一處故障時(shí)測到的、且對其進(jìn)行包絡(luò)處理的信號強(qiáng)烈顯現(xiàn)的一個(gè)頻率；(4)對應(yīng)于所述主電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率的一個(gè)頻率成分；以及其它成分。在下文中將頻率成分水平(1)至(4)及它們更高的成分水平分別求和并除以所有頻率成分水平的總和得到的值分別稱為“外圈占有度”、“內(nèi)圈占有度”、“滾動(dòng)元件占有度”、以及“旋轉(zhuǎn)占有度”。
外圈占有度變大主要發(fā)生在軸承外圈有故障時(shí)，例如，如果由電腐蝕引起的故障或其它故障存在于外圈，此占有度趨向于增大，內(nèi)圈占有度變大主要發(fā)生在軸承內(nèi)圈有某種故障時(shí)，例如，如果內(nèi)圈有損傷或局部引起的其它故障，這一占有度趨向于增大。滾動(dòng)元件占有度增大一般發(fā)生在軸承滾動(dòng)元件有故障時(shí)，如果滾動(dòng)元件有損傷，或局部引起的其它故障，這一占有度趨向于增大。當(dāng)軸承的滾道表面磨損時(shí)，旋轉(zhuǎn)占有度變大。
在很多情況下，當(dāng)這些值超過參考值，就認(rèn)為軸承的某一部件有了故障，于是，按照本軸承檢測裝置，可以無須解體主電機(jī)而測出鐵路主電機(jī)軸承的故障，因?yàn)檩S承是否有故障可憑檢測軸承中是否發(fā)生某一部件故障引起的振動(dòng)來確定。
以上描述的第一項(xiàng)至第四項(xiàng)發(fā)明都涉及這樣構(gòu)成的一種從軸承振動(dòng)著眼來確定軸承是否有故障的裝置，而第五項(xiàng)和第六項(xiàng)發(fā)明的裝置則是從軸承潤滑脂中含有的一種元素著眼來設(shè)計(jì)的。
更具體地說，第五項(xiàng)發(fā)明涉及一種用于檢查鐵路主電機(jī)軸承的軸承檢測裝置，所述軸承檢測裝置的特點(diǎn)在于包括了一個(gè)能測量所述軸承中取出的潤滑脂樣品中的金屬含量的定量分析單元，以及一個(gè)將所述定量分析單元測定的金屬含量與一預(yù)定的參考值比較，按比較結(jié)果確定所述軸承是否有故障的判定單元。
對定量分析單元沒有限制，只要它至少能測量潤滑脂中金屬的含量，但是更希望這一單元有盡可能高的分析精度和處理速度?？紤]到這一方面，較理想的儀器例如可以是熒光X射線分析儀。判定單元基于從定量分析單元得出的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行多種數(shù)據(jù)處理，這一單元的構(gòu)成例如可以一臺已知的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
在具有此種結(jié)構(gòu)的軸承檢測裝置中，從軸承中取得的潤滑脂樣品中的金屬含量用定量分析單元來測定，當(dāng)軸承中的磨損和電腐蝕增大時(shí)，潤滑脂中的金屬元素增加，因此，如果潤滑脂中的金屬含量超過某一參考值時(shí)，就可以認(rèn)為存在異常的磨損或強(qiáng)烈的電腐蝕，判定單元就這樣將實(shí)際測得的金屬含量與參考值比較，并依比較結(jié)果判定所述軸承是否有故障。當(dāng)磨損或電腐蝕在允許限度附近時(shí)，潤滑脂中的金屬含量被選用為參考值，以此為基礎(chǔ)可以判定所引起的磨損或電腐蝕是否超過了允許限度。參考值可以是由大量樣本統(tǒng)計(jì)獲得的數(shù)值，或者可以是采用模型分析得到的理論值。
按照這種軸承檢測裝置，因?yàn)榭蓱{檢測潤滑脂中的金屬含量是否超過允許限度來確定軸承是否有故障，可以無須解體主電機(jī)而測出鐵路主電機(jī)的軸承故障。相應(yīng)地，可以減少解體和裝配主電機(jī)所需的時(shí)間和人力，并避免解體和裝配中給軸承部件造成損壞。此外，與目檢不同，可以有把握地找到實(shí)質(zhì)性存在的過量磨損問題。
第六項(xiàng)發(fā)明涉及一種用于檢查鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置，所述軸承檢測裝置的特點(diǎn)在于包括了一個(gè)能測定所述軸承中取出的潤滑脂樣品中的金屬含量的定量分析單元，一個(gè)能存儲所述定量分析單元以前測定的金屬含量的數(shù)據(jù)存儲器，以及一個(gè)將存于所述數(shù)據(jù)存儲裝置中的金屬含量之和及所述定量分析系統(tǒng)新測定的金屬含量與預(yù)定的參考值相比較，按比較結(jié)果確定所述軸承是否有故障的判定單元。
本軸承檢測裝置與所述第五項(xiàng)發(fā)明所述的裝置的不同點(diǎn)在于將以前測定的金屬含量總和及新測定的值與參考值相比較。在檢查時(shí)，如果存在迅速的磨損或強(qiáng)烈的電腐蝕，新測定的金屬含量可能立即超過參考值，但是如果在數(shù)次更換潤滑脂時(shí)磨損是逐漸增加的，則存在含量保持在參考值之內(nèi)的可能性。另一方面，先前測定的金屬含量總和及新測定的含量反映了從軸承一開始使用直到測定時(shí)刻所引起的磨損，因此，如果總量大于某一參考值，可以推測逐漸增加的軸承磨損已經(jīng)超過了允許限度。判定單元就這樣將所述的總和與參考值比較，依比較的結(jié)果確定所述軸承是否有故障。磨損達(dá)到使用極限時(shí)，在軸承潤滑脂中包含的金屬含量累計(jì)值被選用作為參考值，以此為基礎(chǔ)，可以確定軸承是否已經(jīng)達(dá)到其使用極限。參考值可以是由許多樣本統(tǒng)計(jì)獲得的數(shù)值，也可以是采用樣本分析得到的理論值。
按照這種軸承檢測裝置，因?yàn)榭蓱{檢查所述的總和是否超過允許限度來決定軸承是否有故障，故可無須解體主電機(jī)而測出鐵路主電機(jī)軸承的使用極限。
在第六項(xiàng)發(fā)明所述的檢查裝置中，所述裝置最好包括一個(gè)更新裝置，因?yàn)槊看屋S承檢測裝置進(jìn)行檢查時(shí)，數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲裝置中自動(dòng)累加，如果所述判定單元確定所述軸承無故障，則用前述總和更新存儲于所述數(shù)據(jù)存儲裝置中的金屬含量。
當(dāng)從對應(yīng)于第一項(xiàng)至第六項(xiàng)發(fā)明的第一項(xiàng)至第六項(xiàng)檢查中選定兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上進(jìn)行檢查時(shí)，可能僅從一項(xiàng)檢查表示的“有故障”判定，或者從兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的檢查都得出“有故障”的結(jié)果而作出“有故障”的綜合判斷。
當(dāng)進(jìn)行兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上檢查時(shí)，最好至少有一項(xiàng)檢查選自第一項(xiàng)至第四項(xiàng)檢查，且至少有一項(xiàng)選自第五項(xiàng)和第六項(xiàng)檢查。從電腐蝕的高檢出率著眼，在第一項(xiàng)至第四項(xiàng)檢查中第一項(xiàng)檢查是適宜的，同時(shí)，從局部引起的損壞如磨損的出色檢出率著眼，第四項(xiàng)檢查是最好的。尤其是，如果在第四項(xiàng)檢查中選用所述的內(nèi)圈占有度和滾動(dòng)元件占有度作為參數(shù)，則很容易設(shè)定參考值，還可得到更準(zhǔn)確的判斷，因?yàn)檫@項(xiàng)檢查的結(jié)果與實(shí)際故障有極高的一致性。按照檢查目的或其它條件可選多項(xiàng)合并檢查，同時(shí)，也可以給多項(xiàng)檢查的結(jié)果加權(quán)而得到綜合判斷。對應(yīng)于“有故障”的判斷，其決策可能不僅是需要立刻更換，而且可能是需要進(jìn)一步的目檢。


圖1是一張表示按照本發(fā)明的優(yōu)選的用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置的簡圖，其能夠通過檢查軸承振動(dòng)來檢測軸承故障。圖2是一張表示按照本發(fā)明的優(yōu)選的用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置的簡圖，其能夠通過檢測軸承潤滑脂中包含的一種元素來檢測軸承故障。
現(xiàn)參考附圖介紹一個(gè)按照本發(fā)明的用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置實(shí)例，以更詳盡地解釋本發(fā)明。
圖1是一張表示能靠檢查軸承的振動(dòng)而檢測軸承故障的軸承檢測裝置的簡圖。
軸承檢測裝置包括振動(dòng)檢測器1、振動(dòng)分析單元3以及判斷單元5。
振動(dòng)檢測器1固定在鐵路主電機(jī)裝的軸承B上，當(dāng)軸承B因主電機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)檢測器1輸出一個(gè)表示此振動(dòng)的電信號。在此例中，選用了一個(gè)能測定振動(dòng)加速度的壓電式振動(dòng)加速度傳感器作為振動(dòng)檢測器1。但是振動(dòng)檢測器1也可以是非壓電型振動(dòng)加速度傳感器，速度檢測型或位移檢測型振動(dòng)傳感器。從振動(dòng)傳感器1輸出的電信號輸入振動(dòng)分析單元3。
振動(dòng)分析單元3是一個(gè)信號處理裝置，它能分析振動(dòng)檢測器1測到的振動(dòng)波形和頻譜。振動(dòng)分析單元3包括一個(gè)放大從振動(dòng)檢測器輸入的信號的放大器10、一個(gè)通過消除來自放大器10輸入的信號中噪聲成分而提取軸承B振動(dòng)的濾波器12，一個(gè)對來自濾波器12的輸入信號進(jìn)行絕對值處理或包絡(luò)處理以提取強(qiáng)調(diào)軸承故障引起的振動(dòng)的振動(dòng)波形的振動(dòng)波形分析器14，一個(gè)對來自振動(dòng)波形分析器14的時(shí)域信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換以提取頻譜作為頻域數(shù)據(jù)的頻率分析器16，一個(gè)存儲由振動(dòng)波形分析器14或頻率分析器16提取的每一個(gè)數(shù)據(jù)的提取數(shù)據(jù)存儲器18，以及其它部分。提取數(shù)據(jù)存儲器18中的每一個(gè)數(shù)據(jù)都在必要時(shí)提供給判定單元5。
判定單元5例如可以由一臺已知計(jì)算機(jī)構(gòu)成。判定單元5包括一個(gè)數(shù)據(jù)處理器20將存在上述振動(dòng)分析單元3的提取數(shù)據(jù)存儲器18中的數(shù)據(jù)與作為門限值的數(shù)據(jù)相比較，依比較結(jié)果決定軸承B是否有故障，一個(gè)顯示器22顯示從數(shù)據(jù)處理器20得到的判斷結(jié)果，以及一個(gè)門限值存儲器24存儲在上述數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行判斷過程中用作門限值的數(shù)據(jù)。
判定單元5可以具有附加功能而成為控制振動(dòng)分析單元3的功能的控制器，而且，這一控制振動(dòng)分析單元3的控制器可能包含在振動(dòng)分析單元3自身之內(nèi)，從這里只有必要的數(shù)據(jù)供給判定單元5。
下面描述軸承檢測裝置的操作。
首先，振動(dòng)檢測器1附著到軸承B上，且主電機(jī)以固定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在此例中主電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定在每分鐘1400轉(zhuǎn)。主電機(jī)轉(zhuǎn)速最好設(shè)置得使頻譜的譜峰外觀與后面描述的各種故障相對應(yīng)，盡量避免互相重疊。實(shí)際的轉(zhuǎn)數(shù)可取決于各種因素而改變，比如主電機(jī)的結(jié)構(gòu)。
在這種情況下，來自振動(dòng)檢測器1的電信號輸出被輸入到振動(dòng)分析單元3中，振動(dòng)分析單元3在放大器10、濾波器12、振動(dòng)波形分析器14、以及頻率分析器16中執(zhí)行已知的信號處理，然后把輸入電信號轉(zhuǎn)換成軸承B的振動(dòng)波形和頻譜。下一步，從對應(yīng)于振動(dòng)波形的數(shù)據(jù)中提取振動(dòng)的有效值、最大值(峰值)、峰值系數(shù)(最大值/有效值)、及其它數(shù)值，然后這些提取出來的數(shù)值存入提取數(shù)據(jù)存儲器18。
因?yàn)轭l譜表示某一特定頻率成分的振動(dòng)水平，振動(dòng)分析單元3計(jì)算在軸承外圈有故障條件下突出顯現(xiàn)的頻率成分的占有度(外圈占有度)、在軸承內(nèi)圈有故障條件下突出顯現(xiàn)的頻率成分的占有度(內(nèi)圈占有度)、在軸承滾動(dòng)元件有故障條件下突出顯現(xiàn)的頻率成分的占有度(滾動(dòng)元件占有度)、以及主電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率(每秒轉(zhuǎn)數(shù))對應(yīng)的頻率成分的占有度，像這樣得到的數(shù)值存儲在提取數(shù)據(jù)存儲器18中。
本裝置中，在軸承外圈有故障條件下突出顯現(xiàn)的頻率fo，在軸承內(nèi)圈有故障條件下突出顯現(xiàn)的頻率fi，以及在軸承滾動(dòng)元件有故障條件下突出顯現(xiàn)的頻率fb，是按下列方程計(jì)算的fo=fr2(1-dDcosα)z]]>fi=fr2(1+dDcosα)z]]>fb=fr2·Dd[1-(dD)2cos2α]]]>在所述方程中，fr是主電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率(Hz)，按上述觀點(diǎn)可以任意設(shè)置；D是軸承的節(jié)圓直徑(毫米)，即通過滾動(dòng)元件的滾動(dòng)，滾動(dòng)元件的旋轉(zhuǎn)中心畫出的圓形軌跡的直徑；a是接觸角(度)，即滾動(dòng)元件的旋轉(zhuǎn)中心軸與內(nèi)圈的旋轉(zhuǎn)中心軸之間形成的角；以及z是滾動(dòng)元件數(shù)目。
每個(gè)占有度是用上述個(gè)各個(gè)頻率的振動(dòng)水平值(對應(yīng)于每個(gè)頻率位置上的頻譜的高度)除以所有頻率上振動(dòng)水平的總和(頻譜的整個(gè)面積)得到的。
如前所述，振動(dòng)分析單元3中得到的有效值、最大值、峰值系數(shù)、外圈占有度、內(nèi)圈占有度、滾動(dòng)元件占有度以及旋轉(zhuǎn)占有度由判定單元5讀出，判定單元5的數(shù)據(jù)處理器20把振動(dòng)分析單元3提供的每一個(gè)測量值與存儲在門限值存儲器24中的參考值相比較。
參考值的確定是基于目檢判斷結(jié)果和經(jīng)上面檢查得到的測值之間進(jìn)行的圖形相關(guān)，用目檢和所述的方式檢查了許多樣本以得到此相關(guān)性，如此確定的參考值存儲在門限值存儲器24中。
如果所提供的各個(gè)測值中有任何一個(gè)超過了參考值，判定單元5的數(shù)據(jù)處理器20就判定有異常狀況，并且在顯示器22上發(fā)出警告表明此狀況。因此，主管檢查員可以依判定單元5的顯示器22顯示的判斷結(jié)果決定軸承B是否有故障，這樣就可以不進(jìn)行主電機(jī)的解體檢查而發(fā)現(xiàn)軸承B的故障。
下面描述按照本發(fā)明的鐵路主電機(jī)軸承檢查裝置的另一個(gè)實(shí)例。
圖2是一張簡圖，表示按照本發(fā)明的優(yōu)選的鐵路主電機(jī)軸承檢測裝置，它能夠靠檢查軸承潤滑脂中包含的一種元素來發(fā)現(xiàn)軸承的故障。
所述軸承檢測裝置包括一個(gè)定量分析單元30和一個(gè)判定單元32。
定量分析單元30是一個(gè)能分析軸承B中取出的潤滑脂樣品中包含的某一特定元素的含量的裝置。定量分析單元30包括一個(gè)用熒光X射線分析手段進(jìn)行定量分析的熒光X射線分析儀40，一個(gè)存儲熒光X射線分析儀40中提取的各種數(shù)據(jù)的提取數(shù)據(jù)存儲器42，以及其它部件。存于提取數(shù)據(jù)存儲器42中的每個(gè)數(shù)據(jù)都在必要時(shí)提供給判定單元32。
判定單元32例如可以一臺已知的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。判定單元32的組成包括一個(gè)數(shù)據(jù)處理器50，用于將上述定量分析單元30的提取數(shù)據(jù)存儲器42中所存數(shù)據(jù)與門限值數(shù)據(jù)相比較，并依比較結(jié)果判定軸承B是否有故障，一個(gè)顯示器52，用于顯示數(shù)據(jù)處理器50作出的判定結(jié)果，一個(gè)門限值存儲器54，用于存儲所述數(shù)據(jù)處理器50在判斷過程中使用的門限值數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)據(jù)累加器56，能存儲對應(yīng)多個(gè)軸承B的維修數(shù)據(jù)，并將上述定量分析單元30先前測定的金屬含量累計(jì)值作為維修數(shù)據(jù)之一存儲起來，以及其它部件。
判定單元32可以具有附加的功能而成為控制定量分析單元30的控制器，這一用于控制定量分析單元30的控制器可以包含在定量分析單元30自身之內(nèi)，從中只向判定單元32提供必要的數(shù)據(jù)。
下面解釋軸承檢查裝置的操作。
首先，從軸承B取少量潤滑脂樣品(大約0.1克)，放入定量分析單元30，定量分析單元30可以由多種市售的裝置組成，分析操作的過程就按照所包括的各個(gè)裝置的操作過程。
定量分析單元30在熒光X射線分析儀40上進(jìn)行熒光X射線分析，提取潤滑脂中鐵、銅以及其它金屬的含量，把含量存在提取數(shù)據(jù)存儲器42中。在此應(yīng)當(dāng)注意，因?yàn)檩S承B的每一部件都是由鋼或銅的合金組成，故鐵和銅的含量是專門提取的。如果軸承B的每一部件都是用含有大量其它金屬材料(如鋁和鈦)的合金制造的，則可能檢查這些金屬的含量。
如前所述，在定量分析單元30得到的鐵和銅的含量被判定單元32讀出，判定單元32的數(shù)據(jù)處理器50將定量分析單元30測定的每個(gè)值與存于門限值存儲器54中的參考值相比較。
參考值的確定是基于目檢判斷結(jié)果和經(jīng)上面檢查得到的檢測之間進(jìn)行的圖形相關(guān)，為了得到所述相關(guān)，用目檢和上述的方式檢查了許多樣本，如此確定的參考值存在門限值存儲器54中。
如果至少所提供的鐵和銅的含量累計(jì)值之一超過參考值，判定單元32的數(shù)據(jù)處理器50就判斷有異常情況，并且在顯示器52上發(fā)出警告，表明這種情況。因此，主管檢察員可以依判定單元32的顯示器52顯示的判斷結(jié)果決定軸承B是否有故障，這樣就可以不進(jìn)行主電機(jī)的解體檢查而發(fā)現(xiàn)軸承的故障。
此外，判定單元32的數(shù)據(jù)處理器50把定量分析單元30中得到的測定值加到數(shù)據(jù)累加器56中的累計(jì)值上，并將這些值的和與存在門限值存儲器54中的參考值相比較。數(shù)據(jù)累加器56包含與多個(gè)軸承對應(yīng)的維修數(shù)據(jù)，因此主管檢查員事先向判定單元32輸入一個(gè)標(biāo)識符以指定受檢查的軸承B，數(shù)據(jù)處理器50就按事先輸入的標(biāo)識符指定了軸承B并從數(shù)據(jù)累加器56中讀出適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。
如果至少鐵或銅的含量累計(jì)值之一超過參考值，判定單元32的數(shù)據(jù)處理器50就判定有異常情況，并且在顯示器52上發(fā)出警告，表明這種情況。因此，主管檢查員可以依判定單元32的顯示器52顯示的判斷結(jié)果決定軸承是否有故障，這樣就可以不必進(jìn)行主電機(jī)的解體檢查而發(fā)現(xiàn)軸承B的故障。
按照本發(fā)明的軸承檢查裝置實(shí)例已經(jīng)描述完畢，但是并不意味著本發(fā)明僅限于所述的具體實(shí)例。
作為例子，按照上面的實(shí)例，已分別描述了兩種軸承檢查裝置，但是，由于在每個(gè)軸承檢查裝置中的判定單元5和32都是由一臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它具有相似結(jié)構(gòu)的裝置構(gòu)成的，從振動(dòng)分析單元3和定量分析單元30來的數(shù)據(jù)可以輸進(jìn)一個(gè)公共的判定單元，因而可以在兩種數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上綜合檢測軸承的故障。在其它情況下，可以通過局域網(wǎng)聯(lián)結(jié)，由判定單元5或32之一來作出綜合判斷，而無須將判定單元5和32統(tǒng)一成一個(gè)公用的判定單元，而且也可由另一臺通過局域網(wǎng)聯(lián)結(jié)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作出綜合判定。
另外，按上面的描述，如果在任何一個(gè)檢查項(xiàng)目中有了異常狀況，每個(gè)軸承檢查裝置都可以判定所述軸承有故障，但是，因?yàn)榕卸?zhǔn)確度隨參考值如何確定及用何種檢查項(xiàng)目而變化，可能要將參考值改變幾個(gè)到幾十個(gè)百分點(diǎn)來加以適當(dāng)?shù)臋?quán)或者在兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)異常狀況時(shí)作出“有故障”的判定。
如上所述，按本發(fā)明作的鐵路主電機(jī)軸承檢查裝置能夠檢測鐵路主電機(jī)的軸承故障，而無須解體主電機(jī)，因此減少了解體和裝配主電機(jī)所需的時(shí)間和人力，防止了解體或裝配給軸承部件帶來損壞，由于工作量的減少，結(jié)果在鐵路維修工廠中獲得了更高的工作速度和改進(jìn)的工作可靠性。
權(quán)利要求
1.一種用于檢查鐵路主電機(jī)的軸承的軸承檢測裝置，包括一個(gè)能輸出表示所述軸承振動(dòng)的電信號的振動(dòng)檢測器，一個(gè)用于把所述振動(dòng)檢測器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為時(shí)域數(shù)據(jù)以提取所述振動(dòng)有效值的振動(dòng)分析單元，以及一個(gè)用于將所述振動(dòng)分析單元在主電機(jī)以某一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提取的有效值與一預(yù)定的參考值相比較，并依比較結(jié)果確定所述軸承是否有故障的判定單元。
2.一種用于檢查鐵路主電機(jī)軸承的軸承檢測裝置，包括一個(gè)能輸出表示所述軸承振動(dòng)的電信號的振動(dòng)檢測器，一個(gè)將所述振動(dòng)檢測器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為時(shí)域數(shù)據(jù)以提取所述振動(dòng)最大值的振動(dòng)分析單元，以及一個(gè)將所述振動(dòng)分析單元在所述主電機(jī)以一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提取的所述最大值與預(yù)定的參考值相比較，并依比較結(jié)果確定所述軸承是否有故障的判定單元。
3.一種用于檢查鐵路主電機(jī)軸承的軸承檢測裝置，包括一個(gè)能輸出表示所述軸承振動(dòng)的電信號的振動(dòng)檢測器，一個(gè)將所述振動(dòng)檢測器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為時(shí)域數(shù)據(jù)，再用所述振動(dòng)的最大值除以所述振動(dòng)的有效值得到其峰值系數(shù)的振動(dòng)分析單元，以及一個(gè)將所述振動(dòng)分析單元在所述主電機(jī)以一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提取的所述峰值系數(shù)與預(yù)定的參考值相比較，并依比較結(jié)果決定所述軸承是否有故障的判定單元。
4.一種用于檢查鐵路主電機(jī)的軸承的軸承檢測裝置，包括一個(gè)能輸出表示所述軸承振動(dòng)的電信號的振動(dòng)檢測器，一個(gè)轉(zhuǎn)換所述振動(dòng)檢測器的輸出信號以提取用某一預(yù)定的特定頻率成分的水平除以所有頻率成分水平的總和得到的占有度的振動(dòng)分析單元，以及一個(gè)將所述振動(dòng)分析單元在所述主電機(jī)以一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)提取的占有度與預(yù)定的參考值相比較，按比較結(jié)果決定所述軸承是否有故障的判定單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置，其中，在所述主電機(jī)以某一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而所述軸承外圈有故障的條件下，所述特定頻率成分突出顯現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置，其中，在所述主電機(jī)以某一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而所述軸承內(nèi)圈有故障的條件下，所述特定頻率成分突出顯現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置，其中，在所述主電機(jī)以某一預(yù)定的特定轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而所述軸承的一個(gè)滾動(dòng)元件有故障的條件下，所述特定頻率成分突出顯現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置，其中，所述特定頻率成分與所述主電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率相對應(yīng)。
9.一種用于檢查鐵路主電機(jī)軸承的軸承檢測裝置，包括一個(gè)能測量從所述軸承中取出的潤滑脂樣品中的金屬含量的定量分析單元，以及一個(gè)將所述定量分析單元測定的金屬含量與一預(yù)定的參考值比較，按比較結(jié)果確定所述軸承是否有故障的判定單元。
10.一種用于檢查鐵路主電機(jī)的軸承的軸承檢測裝置，包括一個(gè)能測定從所述軸承中取出的潤滑脂樣品中的金屬含量的定量分析單元，一個(gè)能存儲所述定量分析單元以前測定的金屬含量的數(shù)據(jù)存儲器，以及一個(gè)將存于所述數(shù)據(jù)存儲裝置中的金屬含量之和及所述定量分析單元新測定的金屬含量與預(yù)定的參考值相比較，按比較結(jié)果確定所述軸承是否有故障的判定單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種用于鐵路主電機(jī)的軸承檢測裝置，包括一個(gè)更新裝置，如果所述判定單元判定所述軸承無故障，則用所述總和更新存儲于所述數(shù)據(jù)存儲裝置中的金屬含量。
全文摘要
一個(gè)軸承檢測裝置包括一個(gè)振動(dòng)檢測器1、一個(gè)振動(dòng)分析單元3、以及一個(gè)判定單元5,振動(dòng)探測器1可測出軸承B的一種振動(dòng),振動(dòng)分析單元3可測定一個(gè)有效值、一個(gè)最大值、一個(gè)峰值系數(shù)、一個(gè)外圈占有度、一個(gè)內(nèi)圈占有度、一個(gè)滾動(dòng)元件占有度、一個(gè)旋轉(zhuǎn)占有度以及其它數(shù)值。判定單元5靠檢查這些測定值是否超過參考值來判定軸承B是否有故障。當(dāng)軸承檢測裝置由一個(gè)定量分析單元30和一個(gè)判定單元32構(gòu)成時(shí),在定量分析單元30中測得從軸承B取出的潤滑脂樣品中的金屬含量,判定單元32依照這樣測得的值是否大于參考值來判定軸承B是否有故障。
文檔編號G01N23/22GK1246921SQ98800106
公開日2000年3月8日 申請日期1998年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月16日
發(fā)明者鈴木広之, 酒井啟光, 有賀達(dá)也, 內(nèi)田充則, 池田伸一, 矢島一樹 申請人:東海旅客鐵道株式會(huì)社