一种铁路货车轮对轴承智能检测系统技术方案

一种铁路货车轮对轴承智能检测系统，包括轴承信息自动识别系统(1)、基于服役信息的轴承故障自动检测分析系统(2)和轴承电子履历系统(3)三个子系统各部分硬件装置分布安装在钢轨两侧，可同时检测多条轮对，三个子系统之间可进行信息交互、同步。通过本发明专利技术代替人工对货车轮对轴承进行基于轴承服役信息的振动数据分析故障检测。轴承信息自动识别系统可代替人工对段修轮对轴承的身份信息、配属信息、历史运用信息和检修信息进行快速识别采集；轴承故障自动检测分析系统可基于轴承型号和历史应用状况等为待检轴承计算适配阈值；轴承电子履历系统可为每个轴承建立独立的履历档案。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路货车轮对轴承智能检测系统
本专利技术涉及铁路货车轮轴承故障检测领域，尤其是一种铁路货车轮对轴承智能检测系统。
技术介绍
铁路货车是铁路货物运输的运载工具，而轮对轴承作为铁路车辆转向架重要部件，长期处于高速重载状态，容易产生疲劳、滚子裂纹、保持架断裂和压痕等故障，其技术状态直接影响列车的安全。因此，对轮对轴承全寿命周期内的故障监测和诊断的研究十分重要。根据现有技术规程，铁路货车定期检修分为厂修、段修、辅修和轴检四级修程(从高到低)，各级修程按规定周期进行。新造轴承从首次装用开始，使用时间或运行里程达到规定限度(如8年或80万km)时必须进行大修；经过一次大修的轴承的使用时间或运行里程达到规定限度时必须报废。各型新造轴承、大修轴承在货车厂修或段修发生轴承退卸时必须进行一般检修，若轴承存在一般检修无法修复的缺陷，则新造轴承送大修，大修轴承报废。目前，为实现货车轮轴造修技术全过程管理和全寿命周期内质量追溯，对于新造、大修或一般检修轴承，在轴承内外圈和标志板上刻打相应的制造或检修标记，实现轮轴管理。而对于轮对轴承的段修，轴承历史运用信息的获取主要通过肉眼识别轴承标志板内容，轴承的检修和故障诊断也主要靠人工“听、看、摸、转”等方式进行经验判断。近年来，随着货运列车的运行速度不断提高和编组书、牵引吨数逐渐加大，对车辆关键部位的安全性要求也随之不断提升，并且随着货车检修量的逐渐扩大和技术要求要求不断提高，单纯依靠人工的识别和检测方式无论在效率还是准确率等方面都越来越无法满足检修工作要求，亟待利用先进技术实现轮对轴承故障的自动化、智能化检测和分析诊断。在轴承信息的获取方面，除轴承内外圈刻打的标记外，轴承标志板是刻打轴承检修信息和判别运用时间的重要附件。轴承进行段修时，主要靠人眼识别刻打在轴承标志板上的标记，以获取轴承的制造装用和检修、轮对组装以及车轴制造等历史运用信息。而根据现行轮对组装检修和管理规则，在轴承因为检修发生退卸和重装时，必须更换新的轴承标志板并刻打上述标记。在轴承故障检测方面，何贞志等开发了一种基于LabVIEW的滚动轴承缺陷在线智能检测及分选系统，运用于轴承厂自动装配线中。该系统由机械装置和控制系统组成，可实现振动信号检测、智能分析和动作控制，采用工控机采集振动信号并智能诊断轴承缺陷，采用PLC实现动作控制，有效地在线识别多种轴承早期缺陷。赵丽霞提出了一种基于多传感器与驱动模块联用的车辆滚动轴承故障智能诊断系统，通过麦克风、振动传感器信号处理及分析，实现铁路段修轴承的故障诊断。该系统通过麦克风信号和共振解调技术识别轴承的剥离型故障，通过振动传感器和统计因子参数识别轴承的非剥离型故障，在提高轴承检测准确率的同时，大大降低轴承非剥离型故障的漏报率。公开号为CN109238716A的专利技术专利，提供了一种实时智能的机械轴承异常检测系统。该系统包括用于采集机械轴承振动数据的数据感知子系统、用于存储机械轴承振动数据的存储子系统、用于分析所述机械轴承振动数据的分析中心和与分析中心通信的用户终端，分析中心可在振动数据异常时向用户终端发送提示信息。现有技术在对货车轮对轴承进行故障检测时，获取轴承身份信息和历史运用信息的方式是通过人工识别轴承标记和标志板标记。为此，需要提前清洗轴承和标志板上的污物，清洗不干净或者刻打标记被破坏时便会影响识别的准确性，且部分位置的刻打标记在轴承不拆卸时观察不到，总体识别效率低下。现有技术在进行检测时，只存储本次检测的振动数据用于故障分析，不形成用于轴承运用信息管理的档案，使得检测数据未得到充分利用。现有技术对轴承进行故障分析时，只能根据当时检测到的轴承振动情况进行故障判断，这种技术只适用于两种情况，一是全新的轴承完成制造后，因为新出厂轴承的质量标准是统一的，可以通过统一振动分析标准进行判断。二是运用中的轴承在特定位置上产生了典型缺陷，如剥离，裂纹等，可以通过典型缺陷的特征频率进行判断。但是铁路货车轮对轴承在判断是否需要检修时，都是在服役一定时期后，并且同一批检测的轴承，其服役时间和服役历程并不相同，另外，轴承在判断是否需要检修时，主要是因为轴承出现润滑脂泄漏、润滑脂污染、常规或异常磨损等故障，一旦产生典型缺陷，绝大部分情况下是只能报废处理，无法通过检修修复，所以，对于铁路货车轮对轴承的故障判断，不能只检测轴承是否产生了典型缺陷，更不能通过统一的标准来进行判断，而需要结合轴承的运用情况进行智能检测，即同一批检测的轴承因其运用情况不同而判断标准不同，同一个轴承在不同的服役时期，判断标准也不同，而这是现有的技术无法实现的。
技术实现思路
为克服现有的缺陷，本专利技术提出了一种铁路货车轮对轴承智能检测系统。一种铁路货车轮对轴承智能检测系统，包括轴承信息自动识别系统、基于服役信息的轴承故障自动检测分析系统和轴承电子履历系统三个子系统，所述三个子系统各部分硬件装置分布安装在钢轨两侧，并包括检测位。所述检测位为多个。三个子系统的控制终端软件部署在控制终端上，控制终端中包括轴承信息自动识别系统控制终端软件、轴承故障自动检测分析系统控制终端软件和轴承电子履历系统控制终端软件，所述软件之间可进行信息交互、同步。轴承信息自动识别系统由轴承信息自动识别系统控制终端、射频模块、射频天线和电子标签式轴承标志板组成，电子标签式轴承标志板设置于轮对的轴承端盖上，并通过与射频天线和射频模块与轴承信息自动识别系统控制终端通讯。轴承故障自动检测分析系统由轴承故障自动检测分析系统控制终端、驱动装置、传感器、数据预处理模块组成，其中，驱动装置位于对轮上，传感器设置于对轮上的轴承上，并通过数据预处理模块组与轴承故障自动检测分析系统控制终端通讯。轴承电子履历系统部署在轴承电子履历系统控制终端上，用于同步获取识别轴承电子履历系统识别到的轴承身份信息、检修信息和配属信息，并可通过与国铁集团统一信息系统的交互获取轴承的运输任务信息和里程信息。电子标签式轴承标志板中，电子标签一端设置金属背板并通过固化密封胶封装；另一端通过电子标签封装上壳封装，并固定于冲型金属板上。轮对进入检测位的支撑座后，在轴承信息自动识别系统控制终端上的软件操作界面控制射频模块开始工作，轴承检修工段时触发传感器，上位机接收到传感器信号后向射频模块发送指令，射频模块控制射频天线识别并获取车轴两端电子标签中存储的信息，并将信息上传至控制终端，完成轴承信息识别；轮对在检测位上落位后，由驱动装置驱动轮对旋转到设定转速，传感器开始采集轴承振动信号并输出至数据预处理模块，后者将处理后的数据上传至轴承故障自动检测分析系统控制终端进行应用分析并给出判定结果，完成轴承故障检测及判断，传感器选用加速度传感器，并通过弹簧压缩方式与轴承外圈接触以采集轮轴旋转时产生的振动信号，数据预处理模块对获取的原始信号进行放大和调质滤波并输出给软件进行分析，终端软件对振动波形进行时域分析、频域分析、功率谱分析和包络谱分析等，且在每种分析中设定轴承的合格阈值，如果被测轴承的实测值大于合格阈值，即可判本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路货车轮对轴承智能检测系统，包括轴承信息自动识别系统(1)、基于服役信息的轴承故障自动检测分析系统(2)和轴承电子履历系统(3)三个子系统，其特征在于，所述三个子系统各部分硬件装置分布安装在钢轨两侧，并包括检测位。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁路货车轮对轴承智能检测系统，包括轴承信息自动识别系统(1)、基于服役信息的轴承故障自动检测分析系统(2)和轴承电子履历系统(3)三个子系统，其特征在于，所述三个子系统各部分硬件装置分布安装在钢轨两侧，并包括检测位。


2.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴承智能检测系统，其特征在于，三个子系统的控制终端软件部署在控制终端(4)上，控制终端(4)中包括轴承信息自动识别系统控制终端软件(41)、轴承故障自动检测分析系统控制终端软件(42)和轴承电子履历系统控制终端软件(43)，所述软件之间可进行信息交互、同步。


3.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴承智能检测系统，其特征在于，所述轴承信息自动识别系统(1)由轴承信息自动识别系统控制终端软件(41)、射频模块(12)、射频天线(13)和电子标签式轴承标志板(14)组成，电子标签式轴承标志板(14)设置于轮对(5)的轴承端盖上，并通过射频天线(13)和射频模块(12)与轴承信息自动识别系统控制终端(41)通讯。


4.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴承智能检测系统，其特征在于，所述轴承故障自动检测分析系统(2)由轴承故障自动检测分析系统控制终端软件(42)、驱动装置(21)、传感器(22)、数据预处理模块(23)组成，其中，驱动装置(21)位于轮对(5)上，传感器(22)设置于轮对(5)上的轴承(6)上，其采集的振动数据经数据预处理模块(23)处理后上传至轴承故障自动检测分析系统控制终端(42)。


5.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴承智能检测系统，其特征在于，所述轴承电子履历系统(3)通过轴承电子履历系统控制终端(43)软件同步获取轴承信息自动识别系统(1)识别到的轴承身份信息、检修信息和配属信息，并可通过与国铁集团统一信息系统的交互获取轴承的运输任务信息和里程信息。


6.根据权利要求3所述的铁路货车轮对轴承智能检测系统，其特征在于，所述电子标签式轴承标志板(14)中，电子标签(143)一端设置金属背板(144)并通过固化密封胶(145)封装；另一端通过电子标签封装上壳(142)封装，并固定于冲型金属板(141)上。


7.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴承智能检测系统，其特征在于，所述检测位为多个。


8.根据权利要求1所述的铁路货车轮对轴承智能检测系统的检测方法，其特征在于，
轮对进入检测位的支撑座后，在轴承信息自动识别系统控制终端上的软件操作界面控制射频模块开始工作，轴承检修工段时触发传感器，上位机接收到传感器信号后向射频模块发送指令，射频模块控制射频天线识别并获取车轴两端电子标签中存储的信息，并将信息上传至控制终端，完成轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立，王国建，叶霖，宋习，王宜伟，白正方，聂磊，岳永生，申灏，武小鹏，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所，中国铁道科学研究院集团有限公司，中国铁路郑州局集团有限公司，北京中铁科新材料技术有限公司，中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11