机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行评估装置和方法

摘要

本发明公开了机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行评估装置和方法，装置包括：信号采集模块、信号预处理模块、终端模块。本发明采用上述装置进行评估，对跑合试验台运行过程中多种参数进行实时采集、实时保存、实时分析，并建立数据库。结合历史及故障数据，进行全面分析，评估跑合试验台的运行状态等级；评估齿轮箱维修质量和轴承可靠性；评估齿轮箱、轴承是否存在故障，如果存在故障，进行故障报警。

说明书

技术领域：

一种机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的装置和方法，涉及一种机车转向架齿轮箱及轴承状态评估的装置和方法，主要用于评估齿轮箱维修后的维修质量和轴承的可靠性

背景技术：

机车转向架作为机车运行的重要组成部件，要求在运行过程中安全可靠，因此机车转向架在进行维修后，需要对维修后的质量进行评估，判断是否能够投入使用。为检验齿轮箱维修质量和轴承可靠性，通过在跑合试验台进行跑合试验，以此模拟转向架的实际运行状态。

长期以来，国内外都对转向架跑合试验台运行状态的评估进行了研究，但是从研究结果和运用现状来看，效果很难让人满意。对跑合试验台跑合状态评估的研究大多都针对单一参数进行，缺少对其他参数的监测，评估结果存在较高的不确定性，且都缺少量化指标，无法达到定量评估的目的。当前，在进行跑合试验时，主要依靠技术人员使用目视、耳听等手段来检查判断整个试验过程中轴承和齿轮箱的好坏，有较大的主观性，影响齿轮箱维修质量和轴承可靠性评估的准确性。目前，对转向架跑合试验台跑合状态定量评估的研究仍有很大的不足，为适应我国铁路运输的快速发展，进行进一步的研究改进就显得极为关键，。

经过研究发现，当前仍没有能够对转向架跑合试验台齿轮箱和轴承运行状态达到定量评估的方法和装置，当前的研究存在较大的局限性，尚没有和本发明相同的装置及方法。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是，提供一种机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的装置和方法，在跑合试验台运行时，可以同时实现对多种参数信号的实时采集、实时分析，对故障信息发出报警。实现对机车跑合试验台齿轮箱维修质量和轴承可靠性的定量评估，为维修后的转向架齿轮箱、轴承提供检修意见。

本发明提出了一种机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的装置，包括：信号采集模块、信号预处理模块、终端模块等三个主模块。

信号采集模块又分为声音信号采集、振动—温度信号采集、振动信号采集等三个子模块，实现对跑合试验台运行过程中轴承和齿轮箱声音、加速度、速度、温度信号的采集。

信号预处理模块对采集的信号进行初步处理，包括滤出不需要的干扰及波动、有效信号的筛选、将模拟量信号转换为数字量信号，并将信号传送到数据中心模块。

终端模块又分为数据中心模块、诊断分析模块、显示模块等三个子模块。

数据中心模块也称为数据库模块，进行数据的储存，包括历史数据及实时数据。

诊断分析模块实现对监测数据的分析，评估跑合试验台齿轮箱的维修质量和轴承的可靠性；评估齿轮箱、轴承是否存在故障，如果存在故障，实现对故障报警。

显示模块实现监控参数的实时变化、状态等级、报警状态等的显示。

本发明所述的信号采集模块，分为声音采集模块、振动—温度采集模块、振动采集模块等三个子模块，互不干扰，各自独立采集信号。

本发明所述的跑合试验台运行状态评估的装置还应用于对所采集信号的全面分析，进行齿轮箱维修质量和轴承可靠性的定量评估与故障报警。

一种机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的方法，采用以上所述的评估装置进行评估，对处于跑合试验中齿轮箱和轴承的温度、振动、噪声进行实时采集，实时记录，实时分析。评估齿轮箱的维修质量和轴承的可靠性。对故障状态进行报警，为齿轮箱、轴承的检修提供参考。主要步骤如下：

步骤一、预先设定轴箱和齿轮箱温度、加速度、速度、噪声定量评估的指标及报警上限值；

步骤二、在跑合试验台轴承箱箱体和电机轴承所在位置安装一体化振动和温度传感器；在齿轮箱箱体安装振动传感器；在轴承箱箱体、齿轮箱箱体通过支架安装非接触式声音传感器；

步骤三、数据采集模块的振动传感器采集速度、加速度数据；一体化振动和温度传感器采集温度、速度、加速度数据；声音传感器采集噪声数据，三个数据采集模块分工独立工作，互不干扰；

步骤四、信号预处理模块接受从数据采集模块传送的数据，进行数据的初步处理，滤除干扰，筛选有效信号，并将模拟量信号转换为数字量信号。之后，将处理后的数据传送终端模块。

终端模块又分为数据中心模块、诊断分析模块、显示模块等三个子模块。

步骤五、数据中心模块也称为数据库模块，包括历史数据及实时数据。将实时监测数据进行储存，方便日后的数据调取分析；

步骤六、诊断分析模块对得到的数据进行分析处理，结合历史及故障数据，进行全面分析，将齿轮箱和轴承实时监测数据与预先设定定量指标和报警值进行对比。当实时检测值超过报警值即发出报警，否则依据定量评估指标对齿轮箱和轴承进行状态等级划分。从而实现对跑合试验台齿轮箱维修质量和轴承可靠性的定量评估。

步骤七、将实时数据和诊断分析结果呈现在显示屏，实现监控参数实时变化、评估等级、报警状态等的显示。

一种机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的方法，其特征在于，采用本发明所述装置进行评估；在评估装置内构造数据库，包括故障数据库，历史数据库等；对所采集信号的变化关系进行对比分析；评估跑合试验台齿轮箱维修质量和轴承可靠性；评估齿轮箱、轴承是否存在故障，如果存在故障，实现故障报警。

本发明的优点在于：

1.本发明所述的评估装置不会对现有的信号采集系统造成影响，原有装置均可以正常工作。

2.本发明所述的评估装置可以手工设置定量评估指标，可根据不同的环境的试验台设置不同的定量评估指标，兼容性较好。

3.运行数据可以进行长时间的保存，方便日后的调取分析，提供检修意见。

5.实现对声音、振动、温度等三个方面进行监测，监控参数更全面。

4.利用噪声、温度、速度、加速度等四种参数进行状态评估，评估结果更准确。

6.自动化程度高，可以实现信号自动化采集，自动化分析、自动化显示、自动化报警，提高了数据的可靠性及自动采集性。

7.历史数据可以通过txt，excel等格式导出，便于日后的进一步分析。

8.本发明可以实现机车跑合试验台齿轮箱维修质量和轴承可靠性的多级评估。

附图说明：

图1跑合试验台跑合状态定量评估装置流程图

图2跑合试验台传感器种类及布置位置图

图3齿轮箱温度监测定量评估流程图

具体实施方式

为使本发明的实时目的和技术方案更加清晰，以下将结合本发明附图对本发明所述的评估方法和装置进行更为清楚和完整的展示。展示是针对本发明的一部分进行，并不是进行全部的展示。

附图1，本发明提出了一种机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的装置，包括：信号采集模块、信号预处理模块、终端模块等三个主模块。

信号采集模块又分为声音信号采集、振动—温度信号采集、振动信号采集等三个子模块，实现对跑合试验台运行过程中轴承和齿轮箱声音、加速度、速度、温度信号的采集。

信号预处理模块对采集的信号进行初步处理，包括滤出不需要的干扰及波动、有效信号的筛选、将模拟量信号转换为数字量信号，并将信号传送到数据中心模块。

终端模块又分为数据中心模块、诊断分析模块、显示模块等三个子模块。

数据中心模块也称为数据库模块，进行数据的储存，包括历史数据及实时数据。

诊断分析模块实现对监测数据的分析，评估跑合试验台齿轮箱的维修质量和轴承的可靠性；评估齿轮箱、轴承是否存在故障，如果存在故障，实现对故障报警。

显示模块实现监控参数的实时变化、状态等级、报警状态等的显示。

附图2，一种机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的方法，采用以上所述的评估装置进行评估，主要步骤如下：

步骤一、预先设定轴箱和齿轮箱温度、加速度、速度、噪声定量评估的指标及报警上限值；

步骤二、在跑合试验台轴承箱箱体和电机轴承所在位置安装一体化振动和温度传感器；在齿轮箱箱体安装振动传感器；在轴承箱箱体、齿轮箱箱体通过支架安装非接触式声音传感器；

步骤三、数据采集模块的振动传感器采集速度、加速度数据；一体化振动和温度传感器采集温度、速度、加速度数据；声音传感器采集噪声数据，三个数据采集模块分工独立工作，互不干扰；

步骤四、信号预处理模块接受从数据采集模块传送的数据，进行数据的初步处理，滤除干扰，筛选有效信号，并将模拟量信号转换为数字量信号。之后，将处理后的数据传送终端模块。

终端模块又分为数据中心模块、诊断分析模块、显示模块等三个子模块。

步骤五、数据中心模块也称为数据库模块，包括历史数据及实时数据。将实时监测数据进行储存，方便日后的数据调取分析；

步骤六、诊断分析模块对得到的数据进行分析处理，结合历史及故障数据，进行全面分析，将齿轮箱和轴承实时监测数据与预先设定定量指标和报警值进行对比。当实时检测值超过报警值即发出报警，否则依据定量评估指标对齿轮箱和轴承进行状态等级划分。从而实现对跑合试验台齿轮箱维修质量和轴承可靠性的定量评估。

步骤七、将实时数据和诊断分析结果呈现在显示屏，实现监控参数实时变化、评估等级、报警状态等的显示。

附图3，本发明所述的评估方法可以实现齿轮箱和轴承跑合状态的定量评估，分别包括：不合格、合格、优良等三种跑合状态。针对三种不同的跑合状态，分别设定不同的定量评估指标。例如，齿轮箱温度因状态等级不同，分别设定温度定量评估指标A和B，其中B>A，在齿轮箱上设置的传感器实时采集齿轮箱温度为D。当D<A时，则齿轮箱运行状态优秀；当A<D<B时，则齿轮箱运行状态合格；当D>B时，则齿轮箱运行状态不合格，即维修质量不达标。采取相同的方法，分别对齿轮箱和轴承箱的温度、振动、噪声进行监测，以此达到对齿轮箱维修质量和轴承可靠性定量评估的目的。

本发明所述的机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的装置和方法通过对振动、温度、噪声等三种信号进行采集，可以同时实现对速度、加速度、温度、噪声等四种数据进行分析处理。

本发明所述的机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的装置和方法可以实现故障预警。

本发明所述的机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的装置和方法可以实现跑合状态的实时查看。通过显示屏查看轴承箱和齿轮箱的加速度、速度、温度、噪声的实时变化。

本发明所述的机车转向架齿轮箱和轴承跑合试验台运行状态评估的装置和方法，可以对所采集到的所有数据进行全面的分析。