CN104990709A - 用于检测机车轴承故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机车轴承故障的检测方法，其针对机车运用的实际情况，采用温度检测法和振动检测法相结合的方式对机车轴承故障进行检测，在采用温度检测法对机车轴承故障进行检测时，引入了温度趋势分析方法和“抓预警、保报警”的提前干预的处理方法，在采用振动方法对机车轴承故障进行检测时，采用简易诊断结合精密诊断、振动检测和冲击脉冲检测相结合等的方法，从而能够对机车轴承故障进行提前预警，可以及时对出现早期故障的轴承进行处理，避免不安全事故的发生。

Description

用于检测机车轴承故障的方法

技术领域

本发明涉及机车技术领域，尤其涉及一种机车轴承故障的检测方法。

背景技术

对于机车、尤其是运行于南疆天山山区和塔克拉玛干沙漠边缘的机车来说，由于其运行线路长、大坡道多、风沙大、个别车站海拔甚至高达3000米，使得机车的运行环境极其恶劣，因此，对机车的安全可靠性尤其是机车上各轴承的要求更高。

其中，机车上的重要轴承包括：主发柴油机的轴承、启动变速箱的各传动轴轴承、励磁电机的轴承、启动电机的轴承、前通风机的轴承、走行部的轴箱轴承、牵引电机轴承、抱轴承等。

图1示出运行于该线路上的DF4B型机车前台车传动部分的轴承示意图，由图可知，该传动部分轴承包括：主发柴油机4的轴承、启动变速箱2的各传动轴轴承、励磁电机3的轴承、启动电机的轴承5、前通风机1的轴承。图1中所示的五个部件都是靠机械传动关系联系在一起，如果其中某一位置处的轴承损坏，那么直接影响机车动力源，使主发柴油机组不能正常工作，同样，走行部轴承等出现故障也会影响机车的安全运行。

正是由于运行于该线路上的DF4B型等机车的各轴承所承载的轴(或转子)长期处于满转运行状态，因此特别容易产生温度过高的现象，再加上轴承所承受的复杂载荷的作用，更容易出现轴承失效，因此，在机车运行时很可能出现保持架断裂、滚动体破碎等严重轴承故障，尤其是机车走行部轴承，一旦在机车运行中发生严重故障，轻则直接导致机破，重则发生严重的行车事故。如果能够及时、准确的发现轴承早期故障并扣修，会极大减少不安全事故的发生，但是，现有技术中，还没有能够对机车轴承故障进行提前预警的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于检测机车轴承故障的方法，其能够对机车轴承故障进行提前预警，因此，可以及时对出现早期故障的轴承进行处理，避免不安全事故的发生。

为实现本发明的上述目的，本发明的用于检测机车轴承故障的方法包括如下步骤：

利用分别安装在机车的多个轴承座处的多个温度传感器对多个轴承的温度进行检测，得到机车运行过程中的每个轴承的温度信号；

通过对每个轴承的实时温度信号进行处理，得到每个轴承的一系列当前轴承温度值；

将每个轴承的一系列当前轴承温度值按时间顺序依次连线，得到每个轴承的当前轴承温度曲线；

根据预设的对应于每个轴承的温度门限值和每个轴承的一系列当前轴承温度值，初步判断每个轴承是否达到预警条件；

根据所述初步判断的结果和所述每个轴承的当前轴承温度曲线，再次判断每个轴承是否达到报警条件。

其中，初步判断每个轴承是否达到预警条件包括如下步骤：

将检测到的每个轴承的一系列当前轴承温度值与该轴承的温度门限值进行比较；

若该轴承的所有当前轴承温度值均小于温度门限值，则判断该轴承未达到预警条件；

若至少有一个该轴承的当前轴承温度值超出温度门限值，则判断该轴承达到预警条件。

其中，再次判断每个轴承是否达到报警条件包括如下步骤：

将经初步判断后未达到预警条件的所述轴承的当前轴承温度曲线当前轴承温度曲线与设定温度曲线进行比较；

若所述当前轴承温度曲线与所述设定温度曲线的变化趋势一致，则判断该轴承未达到报警条件，不需进行报警处理；

若所述当前轴承温度曲线与所述设定温度曲线的变化趋势不一致，则判断该轴承达到报警条件，需进行报警处理。

进一步的，再次判断每个轴承是否达到报警条件还包括如下步骤：

将经初步判断后达到预警条件的所述轴承的当前轴承温度曲线和与其同名轴位的轴承的当前轴承温度曲线进行比较；

若同名轴位出现两高一低走势，温度变化趋势一致，则判断不需对该轴承进行报警处理；

若同名轴位温度变化趋势一致，但只有一个实时检测温度值超出温度门限值，则判断不需对该轴承进行报警处理；

若同名轴位轴承的温度变化趋势不一致，则判断需要对该轴承进行报警处理。

其中，还包括如下步骤：

利用分别安装在机车的多个走行部轴承座处的多个振动传感器对多个走行部轴承的振动进行检测，得到机车运行过程中的每个走行部轴承的振动信号；

通过对每个走行部轴承的实时振动信号进行初步处理，得到每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值；

根据预设的对应于每个走行部轴承的振动初步门限值和每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值，判断每个走行部轴承是否处于正常状态。

其中，得到每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值后，还需对一系列当前轴承振动初步待检值进行初步处理，初步处理采用均方根值法或峭度系数法。

其中，所述判断每个走行部轴承是否处于正常状态包括如下步骤：

当由所述一系列当前轴承振动初步待检值计算的均方根值或峭度系数处于所述振动初步门限值范围内时，则判断该走行部轴承处于合格状态；

当由所述一系列当前轴承振动初步待检值计算的均方根值或峭度系数超出所述振动初步门限值范围时，则判断该走行部轴承处于异常状态。

进一步的，当判断该走行部轴承处于异常状态后，还需对该走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值进行再次处理，再次处理包括如下步骤：

利用频谱分析法对所述一系列当前轴承振动初步待检值进行处理，以便得到反映该走行部轴承的频谱特征图和振动幅值图；

根据所述频谱特征图和振动幅值图，确定该走行部轴承是否出现故障以及出现故障的位置。

其中，还包括如下步骤：

利用分别安装在机车的除走行部轴承座之外的其它轴承座处的多个振动传感器对其它轴承的振动进行检测，得到机车运行过程中的除走行部轴承之外的每个待检轴承的振动信号；

通过对每个待检轴承的实时振动信号进行处理，得到每个轴承的当前冲击最大值和当前冲击地毯值；

将对应于每个待检轴承的冲击门限值和每个轴承的当前冲击最大值和当前冲击地毯值的差值进行比较，若所述差值未超出冲击门限值，则判断该待检轴承处于正常状态；若所述差值超出冲击门限值，则判断该待检轴承处于异常状态。

其中，判断所述待检轴承处于异常状态之后，还包括如下步骤：

利用频谱分析法对所述待检轴承的振动信号进行处理，以便得到反映该待检轴承的频谱特征图和振动幅值图；

根据所述频谱特征图和振动幅值图，确定该待检轴承是否出现故障以及出现故障的位置。

与现有技术相比，本发明的用于检测机车轴承故障的方法具有简单易行、对机车轴承故障可以进行提前预警、可以及时对出现早期故障的轴承进行处理、避免不安全事故发生的优点。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是DF4B型机车前台车传动部分的轴承示意图；

图2是3617牵引1068次机车运行到鱼儿沟时，其走行部轴承中的12位、22位、32位轴承的当前轴承温度曲线图；

图3是轴承的外圈具有缺陷时的示意图；

图4是图3所示轴承外圈具有缺陷时的频谱图；

图5是轴承的滚动体具有缺陷时的示意图；

图6是图5所示滚动体具有缺陷时的频谱图；

图7是轴承的保持架具有缺陷时的示意图；

图8是图7所示保持架具有缺陷时的频谱图；

图9是轴承的内圈具有缺陷时的示意图；

图10是图9所示内圈具有缺陷时的频谱图；

图11是DF4D机车第3轮电机输出端均方根值不合格的示意图；

图12是图11所示的显示轴承外圈故障的频谱图；

图13是DF4DK0445机车初步诊段不合格的示意图；

图14是图13所示的显示保持架故障的频谱图；

图15是0444机车32位轴承显示异常的示意图；

图16是图15所示显示轴承外圈故障的频谱图；

图17是DF4D4009机车后通风机输入端轴承不合格的示意图；

图18是图17所示的显示保持架故障的频谱图；

图19是本发明的实时温度监测的方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于检测机车轴承故障的方法，其采用实时温度监测、振动监测和定期检测相结合的方法对机车上的轴承进行故障防控，从而确保机车的运行安全。

具体的，本发明的方法包括对机车上的重要轴承进行实时温度监测的方法，该温度监测的方法包括如下步骤：

利用分别安装在机车的多个轴承座处的多个温度传感器对多个轴承的温度进行检测，得到机车运行过程中的每个轴承的温度信号；

通过对每个轴承的实时温度信号进行处理，得到每个轴承的一系列当前轴承温度值；

将每个轴承的一系列当前轴承温度值按时间顺序依次连线，得到每个轴承的当前轴承温度曲线；

根据预设的对应于每个轴承的温度门限值和每个轴承的一系列当前轴承温度值，初步判断每个轴承是否达到预警条件；

根据初步判断的结果和每个轴承的当前轴承温度曲线，再次判断每个轴承是否达到报警条件。

其中，初步判断每个轴承是否达到预警条件包括如下步骤：

将检测到的每个轴承的一系列当前轴承温度值与该轴承的温度门限值进行比较；

若该轴承的所有当前轴承温度值均小于温度门限值，则判断该轴承未达到预警条件；

若至少有一个该轴承的当前轴承温度值超出温度门限值，则判断该轴承达到预警条件。

需要说明的是，在机车实际运行中，由于外界气温变化、机车操纵及通风状况不同，因此，会出现较多轴温数据(即上述的实时检测的当前轴承温度值)会超出温度门限值，因此使机车上的控制系统提示轴承处于注意或异常状态，从而发出报警信号，但是实际上，机车上的这些轴承并无故障出现。此外，有时也会出现机车上的控制系统虽然未发出轴承报警信号、但机车上的轴承出现故障的情况。

为了解决轴承出现的虽然报警、但无实际故障出现或者有实际故障但未报警的问题，本发明在对大量轴温数据进行统计分析后，将趋势分析的理念引入温度监测的分析中，强调分析轴承温度的变化趋势。即，在对轴承进行初步判断后，再次采用温度变化趋势的方法判断该轴承是否达到报警条件。

具体的，再次判断经初步判断后的轴承是否达到预警条件包括如下步骤：

将经初步判断后未达到预警条件的轴承的当前轴承温度曲线当前轴承温度曲线与设定温度曲线进行比较；

若当前轴承温度曲线与设定温度曲线的变化趋势一致，则判断该轴承未达到报警条件，不需进行报警处理；

若当前轴承温度曲线与设定温度曲线的变化趋势不一致，

则将该轴承的当前轴承温度曲线和与其同名轴位的轴承的当前轴承温度曲线进行比较，若同名轴位温度变化趋势不一致，则既使初次判断时该轴承未达到报警条件，但再次判断时判断该轴承已达到报警条件，因此，需要对该轴承进行报警处理，可以提请行修或保养组对该轴承进行重点检查。

另外，再次判断经初步判断后的轴承是否达到预警条件还包括如下步骤：

将经初步判断后达到预警条件的轴承的当前轴承温度曲线和与其同名轴位的轴承的当前轴承温度曲线进行比较；

若同名轴位出现两高一低走势，温度变化趋势一致，则判断不需对该轴承进行报警处理，只需做好后续的跟踪分析工作，其中，“两高一低走势”是相对于同台转向架的3个同名轴位轴承的温度变化趋势，即，3个同名轴位轴承中的2个轴承温度变化曲线的各温度值比第3个轴承温度曲线的各温度值明显偏高；若同名轴位温度变化趋势一致，但只有一个实时检测温度值超出温度门限值，则判断不需对该轴承进行报警处理，只需做好后续的跟踪分析工作；

其中，上述的同名轴位是指机车上的同台转向架的同一部件的同侧轴位(如，机车车头的前转向架包括3根轴，每根轴的两端都安装一个轴承，则3根轴上安装的位于机车同侧的轴承所在的位置即为同侧轴位)，对于同名轴位的轴承来说，由于其运行条件相同，其温度变化趋势应该一致，因此，若同名轴位轴承的温度变化趋势不一致，则判断需要对该轴承进行报警处理。

例如，如图2所示，为某日3617机车牵引1068次到鱼儿沟的机车，当时，在对轴温进行初步判断时，认为12位轴温未达到预警条件，但通过将其当前轴承温度曲线与设定温度曲线(轴承的设定温度曲线可以为该轴承支撑的转轴以一定转速正常运转时的温度曲线，此处，该设定温度曲线为该机车上一趟运行时获取的第12位轴承的实时检测温度曲线，即第12位轴承处于正常状态时的温度曲线)进行趋势分析，发现两者之间的数据变化趋势变化很大，因此，再将该轴承的当前轴承温度曲线与其同名轴位的22位、32位轴承的当前轴承温度曲线进行比较，发现12位的当前轴承温度曲线与22位、32位的当前轴承温度曲线变化趋势不一致，因此判断该12位轴承已达到报警条件，需要对该轴承进行报警处理。后经下票行修检查发现第1齿箱裂，落下齿箱后全面检查，发现第1电机小齿轮磨耗到限，大齿轮发生移位。

进一步的，本发明的方法还包括对机车上的重要轴承进行定期检测的方法，比如，对采用温度检测方法进行检测的轴承中，如初步判断时曾多次达到报警条件、但再次判断时未进行报警处理，则需及时对其进行顶轮检测。例如，3617次机车入库分析16位轴承时，其在本趟运行过程中出现3次预警，且实时检测温度值有上升的趋势，因此，及时安排顶轮检测，检测中发现16位轴承状态不良，落修解体后发现轴承内套止档断裂。

由此可见，故障的产生都会经历一个过程，即轴承发出报警前都会事先发出预警信息，基于此原理所提出的“抓预警、保报警”提前干预处理的概念，即通过本发明的对轴承温度预警的合理分析，提前预判报警的产生时机，这样就能够做到对故障掌握的主动性，提高轴承故障判断的准确性，尤其是对走行部轴承故障判断的准确性。

进一步的，本发明对轴承故障的检测方法除了上述的温度监测方法之外，还包括对轴承进行实时振动监测的方法。

具体的，对轴承进行振动监测的方法包括对走行部轴承的振动监测方法和对除走行部轴承之外的机车上其它轴承的振动监测方法。其中，走行部轴承的振动监测方法其包括如下步骤：

利用分别安装在机车的多个走行部轴承座处的多个振动传感器对多个走行部轴承的振动进行检测，得到机车运行过程中的每个走行部轴承的振动信号；

通过对每个走行部轴承的实时振动信号进行处理，得到每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值；

根据预设的对应于每个走行部轴承的振动初步门限值和每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值，判断每个走行部轴承是否处于正常状态。

其中，在得到每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值后，还需对每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值进行初步处理，初步处理是采用均方根值法或峭度系数法，即，利用每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值计算出均方根值或峭度系数，优选的，本文采用均方根值法。

根据预设的对应于每个走行部轴承的振动初步门限值和每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值，判断每个走行部轴承是否处于正常状态包括如下步骤：

当由一系列当前轴承振动初步待检值计算而得的均方根值处于振动初步门限值范围内时(此处，振动初步门限值范围是指处于均方根值的最大门限值和最小门限值之间的范围)，则判断该走行部轴承处于合格状态；

当由一系列当前轴承振动初步待检值计算而得的均方根值超出振动初步门限值范围时，则判断该走行部轴承处于异常状态。

其中，当判断该走行部轴承处于异常状态后，还需对该走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值进行再次处理，再次处理包括如下步骤：

利用频谱分析法对一系列当前轴承振动初步待检值进行处理，以便得到反映该走行部轴承的频谱特征图和振动幅值图；

根据频谱特征图和振动幅值图，确定该走行部轴承是否出现故障以及出现故障的位置。

其中，由于滚动轴承的振动频率成分非常丰富，每一个元件都有各自的故障特征频率，因此，通过频谱分析不但可以判断轴承有无故障，而且可以具体地判断轴承中损坏的元件。由于滚动轴承早期故障的振动信号十分弱小，往往淹没在其他强烈的振动信号之中，因此，若仅检测其综合信号的振动幅值往往难于发现故障的存在，容易造成漏检，而通过对振动初步待检值作频谱分析可以避免这种情况的发生。为了顺利的进行频谱分析，首先需要计算出滚动轴承的主要频率。

例如，以DF4型机车为例，其走行部轴承均为内圈转、外圈静止的轴承，由于该走行部轴承主要包括内圈、外圈、保持架和滚动体，因此，该轴承各元件的主要故障频率采用如下公式计算：

BPFO＝(N/2)n[1-(d/D)Cosφ]

BPFI＝(N/2)n[1+(d/D)Cosφ]

BSF＝(N/2)(D/d){1-[(d/D)Cosφ]²}

FTF＝(N/2)[1-(d/D)Cosφ]

其中，BPFO代表外圈故障频率，BPFI代表内圈故障频率，BSF代表滚动体故障频率，FTF代表保持架故障频率。

其中，上述各公式中的各参数含义如下：

d＝滚动体直径；

D＝滚动轴承平均直径(滚动体中心处直径)；

φ＝径向方向接触角；

n＝滚动体数目；

N＝轴承支撑的转轴的转速。

通过利用频谱分析法对走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值进行处理，可以直接检测出处于异常状态的轴承中的具体受损部位。

例如，当走行部轴承的外圈有缺陷时(如图3所示)，在其解调的频谱图上可以看见代表该轴承外圈的缺陷频率。如图4所示，该频谱图出现外圈的缺陷频率BPFO及其高次谐波。如果是外圈转动的轴承，则还可能出现其转速频率的边频。

而当轴承的滚动体有缺陷时(如图5所示)，在其解调频谱图上可见轴承滚动体的缺陷频率BSF(如图6所示)及缺陷频率BSF的高次谐波，以及出现转速频率的边频；此外，由于滚动体对外圈的碰撞强于对内圈的碰撞，在解调谱上还会存在BSF的半谐波。

当轴承的保持架具有缺陷时(如图7所示)，在该轴承的解调频谱上可见轴承保持架的缺陷频率FIF及其高次谐波(如图8所示)；此外，由于轴承润滑不良也会引起保持架与滚动体的直接接触而出现保持架缺陷频率。

当轴承的内圈具有缺陷时(如图9所示)，在解调频谱上可见轴承内圈的缺陷频率BPFI及其高次谐波(如图10所示)，而对于内圈转动的轴承来说，则可能出现其转速频率的边频。

通过对走行部轴承检测到的振动信号进行初步分析，即，对得到的各振动初步待检值进行均方根值或峭度系数处理后，可以初步得知该走行部轴承是否处于正常状态。该方法简单易行，除了机车的走行部轴承外，还适用于牵引电机轴承、抱轴承，在进行简易诊断时的基本参数设置为：“信号类型：交流信号、截止频率：8000HZ”，只需在轮对转速稳定后短短的时间内就可以完成对一条轮对各轴承的简易诊断，而根据对振动初步待检值的均方根值和/或峭度系数两个故障诊断参数的大小判断，可得出简易的诊断结果，即“正常”、“异常”，对于简易诊断结论为“异常”的轴承，需进行再次的精密诊断分析。精密诊断利用频谱分析技术，根据频谱特征及振动幅值的大小，可以准确判断出被检测轴承的状态。

例如，在某次对机车顶轮检测第3轮电机输出端时，其均方根值为54.55(如图11所示)，而该均方根值的最大门限值为7.8，最小门限值为4，因此，初次分析诊断该走行部轴承处于不正常状态(即异常状态)，经再次的频谱分析处理后，在频谱图上显示出该轴承的外圈故障频率及谐波(如图12所示)，且幅值较高。对该轴承进行及时处理，在解体后发现该电机输出端的轴承的外圈剥离严重，滚动体及内圈的滚道出现大量麻点，该轴承报废，从而及时避免不安全事故的发生。

另外，对轴承进行振动监测的方法还包括对除走行部轴承之外的机车上其它轴承的振动监测方法，该方法包括如下步骤：

利用分别安装在机车的除走行部轴承座之外的其它轴承座处的多个振动传感器对其它轴承的振动进行检测，得到机车运行过程中的除走行部轴承之外的每个待检轴承的振动信号；

通过对每个待检轴承的实时振动信号进行处理，得到每个待检轴承的当前冲击最大值和当前冲击地毯值；

将对应于每个待检轴承的冲击门限值和每个待检轴承的当前冲击最大值Dbm和当前冲击地毯值Dbc的差值进行比较，若差值未超出冲击门限值，则判断该待检轴承处于正常状态；若差值超出冲击门限值，则判断该待检轴承处于异常状态。

其中，判断待检轴承处于异常状态之后，还包括如下步骤：

利用频谱分析法对待检轴承的振动信号进行处理，以便得到反映该待检轴承的频谱特征图和振动幅值图；

根据频谱特征图和振动幅值图，确定该待检轴承是否出现故障以及出现故障的位置。

由于机车上的重要轴承检测的工况是机车空载、柴油机转速600r/min，检测人员作业过程中的不安全因素较多，因此要求快速、准确的对车上23处除走行部轴承等的重要轴承进行诊断。对这些轴承进行检测时，可以采用现有技术中的便携式蓝精灵轴承检测仪，该仪器具有携带方便，操作简单、测量快捷、结论直观等优点，能够满足现场检测的需求。使用蓝精灵快速的对每一个轴承进行简易诊断，其根据轴承的内径、转速可以快速得出轴承Dbm、Dbc值，再将得出的诊断数据的差值与冲击的门限值进行比较，对于超出门限值的处于异常状态的轴承，可以使用现有技术中的机械状态综合检测仪再次进行有针对性的精密诊断。机械状态综合检测仪则具有数据采集时间长、采集信息丰富的特点，其将振动传感采集到的待检轴承的振动信号进行频谱分析法的处理，以便得到反映该待检轴承的频谱特征图和振动幅值图，然后，根据频谱特征图和振动幅值图，确定该待检轴承是否出现故障以及准确判断出现故障的位置、严重程度等。频谱分析的过程与上述对走行部轴承频谱分析的过程相同，在此不再重述。

例如，某日对DF4DK0445机车进行车上轴承检测时，初步检测时检测出启动发电机输出端的dbm和dbc值分别为46、30(如图13所示)，则判断该输出端轴承不合格(即，处于异常状态)；对启动发电机的输出端采用机械状态综合检测仪进行精密诊断，检测到该输出端冲击谱显示出保持架故障频率，同时出现26.8HZ的启动电机轴转频，LH/HR为57/50(如图14所示)，则判断为输出端保持架不良，后经解体检查，发现该输出端轴承的保持架断裂。

需要说明的是，本文中涉及到的均方根值法、峭度系数法、频谱分析法等均可以采用现有技术的方法，在此不对其原理进行细述。

综上，本发明的目的就是为了能够防患于未然，充分发挥对机车轴承故障的检测职能，有效的将轴承检测技术应用于机车重要轴承故障的防控，在各轴承运行的过程中掌握轴承的运行状态，准确判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来的状态，及时、准确的发现轴承早期故障，保证机车运行安全，并为机车检修提供可靠依据。

上述的方法是本发明人根据所在机务段对机车轴承的故障检测情况所进行的改进，其以提高机车重要轴承在线监测、定期检测轴承故障防控能力为目的，在总结、研究现有的各种轴承检测技术的缺点的基础上，结合该段机车运用实际情况，在检测技术、信号识别技术、模式识别技术、预测技术的支持下，按照信号检测、特征提取、状态识别和预报决策的步骤，创新检测方法，引入温度趋势分析方法、“抓预警、保报警”提前干预处理法、简易诊断结合精密诊断、振动检测和冲击脉冲检测相结合等方法，大大提高了机车重要轴承检测故障防控能力，实现在机车走行部、机车传动部分重要轴承运行的过程中，就可及时掌握轴承的运行状态，准确判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态，及时、准确的发现轴承早期故障，保证机车运行安全并为机车检修提供可靠依据，将走行部安全防线从以往的行车途中前移到机务段的日常检修中，从而为机车安全、可靠的使用提供有力的保证。

以下例举出本发明人将本发明方法应用于所在机务段中的几个典型案例。

本发明人所在机务段的机车中已有多台安装机车走行部车载监测装置(其包括温度传感器、振动传感器等)。该装置在随机车运行过程中记录走行部各轴承冲击、温度等信息，文件分析人员通过对被测轴承的冲击脉冲值(DB值)、温度值、振动频谱等信息整理分析后，就能够对走行部的轴承状态做出初步判断。对判断轴承有异常的情况后再进行精密诊断。精密诊断采取的是振动频谱分析技术，将轴承振动信号通过滤波、整流、放大等一系列变换后以频谱图的形式反映出来，分析人员则通过对频谱图的解读去了解轴承内部的详细状态。

典型案例一：0444机车某日厂修，发现32位轴承单趟1级报警频次达到7次，文件分析轴承外圈存在故障(如图15所示)，下票顶轮检测。顶轮检测显示轴承外圈故障频率(如图16所示)，时域波形冲击较大，均方根值超限，建议落修该电机。26日轴承解体发现轴承外圈内滚道单侧滚子压痕明显。

典型案例二：DF4D4009机车修程时使用蓝精灵检测仪进行车上轴承简易诊断，后通风机输入端轴承dBm值为38，dBc值为27，输出端轴承dBm39，dBc27，简易诊断(冲击脉冲技术)不合格，进行精密诊断。机械状态综合检测仪冲击频谱(如图17所示)显示轴1倍转频，及2倍转频；振动频谱(图18所示)显示1、3、4、5、6倍轴转频。轴承解体后发现输出端轴承涮套，保持架烧损变形、铆钉脱落，轴承内圈烧损变色。

该发明人通过将本发明的方法应用到所在机务段的DF4型机车的重要轴承故障检测与应用中，形成所在机务段DF4型机车重要轴承检测防控体系，即车载实时监测与定期顶轮检测相结合的走行部重要轴承防控和振动检测技术与冲击脉冲技术相结合的车上重要轴承防控，使所在机务段成功的将检测技术运用于防止机车大部件破损，使机车重要轴承检测方面的技术标准、检测手段、诊断标准等达到了全路领先水平。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于检测机车轴承故障的方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用分别安装在机车的多个轴承座处的多个温度传感器对多个轴承的温度进行检测，得到机车运行过程中的每个轴承的温度信号；

通过对每个轴承的实时温度信号进行处理，得到每个轴承的一系列当前轴承温度值；

将每个轴承的一系列当前轴承温度值按时间顺序依次连线，得到每个轴承的当前轴承温度曲线；

根据预设的对应于每个轴承的温度门限值和每个轴承的一系列当前轴承温度值，初步判断每个轴承是否达到预警条件；

根据所述初步判断的结果和所述每个轴承的当前轴承温度曲线，再次判断每个轴承是否达到报警条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，初步判断每个轴承是否达到预警条件包括如下步骤：

将检测到的每个轴承的一系列当前轴承温度值与该轴承的温度门限值进行比较；

若该轴承的所有当前轴承温度值均小于温度门限值，则判断该轴承未达到预警条件；

若至少有一个该轴承的当前轴承温度值超出温度门限值，则判断该轴承达到预警条件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，再次判断每个轴承是否达到报警条件包括如下步骤：

将经初步判断后未达到预警条件的所述轴承的当前轴承温度曲线当前轴承温度曲线与设定温度曲线进行比较；

若所述当前轴承温度曲线与所述设定温度曲线的变化趋势一致，则判断该轴承未达到报警条件，不需进行报警处理；

若所述当前轴承温度曲线与所述设定温度曲线的变化趋势不一致，则判断该轴承达到报警条件，需进行报警处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，再次判断每个轴承是否达到报警条件还包括如下步骤：

将经初步判断后达到预警条件的所述轴承的当前轴承温度曲线和与其同名轴位的轴承的当前轴承温度曲线进行比较；

若同名轴位出现两高一低走势，温度变化趋势一致，则判断不需对该轴承进行报警处理；

若同名轴位温度变化趋势一致，但只有一个实时检测温度值超出温度门限值，则判断不需对该轴承进行报警处理；

若同名轴位轴承的温度变化趋势不一致，则判断需要对该轴承进行报警处理。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

利用分别安装在机车的多个走行部轴承座处的多个振动传感器对多个走行部轴承的振动进行检测，得到机车运行过程中的每个走行部轴承的振动信号；

通过对每个走行部轴承的实时振动信号进行处理，得到每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值；

根据预设的对应于每个走行部轴承的振动初步门限值和每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值，判断每个走行部轴承是否处于正常状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，得到每个走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值后，还需对一系列当前轴承振动初步待检值进行初步处理，初步处理采用均方根值法或峭度系数法。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判断每个走行部轴承是否处于正常状态包括如下步骤：

当由所述一系列当前轴承振动初步待检值计算的均方根值或峭度系数处于所述振动初步门限值范围内时，则判断该走行部轴承处于合格状态；

当由所述一系列当前轴承振动初步待检值计算的均方根值或峭度系数超出所述振动初步门限值范围时，则判断该走行部轴承处于异常状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当判断该走行部轴承处于异常状态后，还需对该走行部轴承的一系列当前轴承振动初步待检值进行再次处理，再次处理包括如下步骤：

利用频谱分析法对所述一系列当前轴承振动初步待检值进行处理，以便得到反映该走行部轴承的频谱特征图和振动幅值图；

根据所述频谱特征图和振动幅值图，确定该走行部轴承是否出现故障以及出现故障的位置。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

利用分别安装在机车的除走行部轴承座之外的其它轴承座处的多个振动传感器对其它轴承的振动进行检测，得到机车运行过程中的除走行部轴承之外的每个待检轴承的振动信号；

通过对每个待检轴承的实时振动信号进行处理，得到每个轴承的当前冲击最大值和当前冲击地毯值；

将对应于每个待检轴承的冲击门限值和每个轴承的当前冲击最大值和当前冲击地毯值的差值进行比较，若所述差值未超出冲击门限值，则判断该待检轴承处于正常状态；若所述差值超出冲击门限值，则判断该待检轴承处于异常状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，判断所述待检轴承处于异常状态之后，还包括如下步骤：

利用频谱分析法对所述待检轴承的振动信号进行处理，以便得到反映该待检轴承的频谱特征图和振动幅值图；

根据所述频谱特征图和振动幅值图，确定该待检轴承是否出现故障以及出现故障的位置。