CN205826307U - 一种列车轴承缺陷声学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种列车轴承缺陷声学检测装置，该装置包括：声学传感器阵列(1)、传感器支撑架(2)及声学反射腔(3)；其中，所述声学传感器阵列(1)固定在所述传感器支撑架(2)上，用于接收声音信号；所述传感器支撑架(2)安装在所述声学反射腔(3)的腔体内部，用于固定所述声学传感器阵列(1)；所述声学反射腔(3)，用于反射声音信号。本实用新型提供的列车轴承缺陷声学检测装置可以实现对列车轴承声音信号的采集，将该装置置于列车轨边，可以用于检测列车轴承声音信号。

Description

一种列车轴承缺陷声学检测装置

本申请要求于2016年04月07日提交中国专利局、申请号为201620281738.4、实用新型名称为“一种列车轴承缺陷在线声学检测传感器阵列”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本实用新型涉及列车故障检测技术领域，尤其涉及一种列车轴承缺陷声学检测装置。

背景技术

列车轴承是列车部件中工作条件最恶劣的部件之一，随着铁路运输越来越频繁，列车运行里程不断提升，对列车轴承的安全检测已经越来越重要。当前对列车轴承的故障检测主要依靠车载轴温报警装置和地面红外线轴温监测装置进行在线监控。轴温报警装置和轴温监测装置主要监控的是轴承晚期故障，一旦出现轴温报警必须立即停车检查，严重影响行车秩序，造成巨大的社会影响。

针对上述列车轴承故障监测方法的缺陷，出现了货车滚动轴承故障轨边声学检测系统，能够开展列车滚动轴承早期故障检测和诊断，有效预防滚动轴承事故的发生。但是，在国内动车组、客货车领域，滚动轴承早期故障检测和诊断还处于空白领域，尚没有完整的列车滚动轴承轨边声学检测装置，用于检测列车轴承声音信号。

实用新型内容

为弥补上述国内滚动轴承早期故障检测和诊断领域的空白，本实用新型提供一种列车轴承缺陷声学检测装置，可置于列车轨边检测列车轴承声音信号。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种列车轴承缺陷声学检测装置，包括：

声学传感器阵列1、传感器支撑架2及声学反射腔3；

其中，所述声学传感器阵列1固定在所述传感器支撑架2上，用于接收声音信号；所述传感器支撑架2安装在所述声学反射腔3的腔体内部，用于固定所述声学传感器阵列1；所述声学反射腔3，用于反射声音信号。

优选地，所述装置还包括检测箱体13，所述检测箱体13为空心立方体，其正面有一个不小于声学反射腔3腔口大小的缺口，用于支撑及保护内部设备；所述声学反射腔3水平安装在所述检测箱体13内，腔口正对所述检测箱体13正面的缺口。

优选地，所述装置还包括：直线导轨4、连接杆5、滑块6、摆杆7、轴承8、传动轴9、减速电机11、链传动机构12、升降门14，其中：

所述直线导轨4有两个，对称垂直安装在所述检测箱体13的侧面内部，用于引导所述滑块6上下滑动；所述滑块6有两个，分别置于所述两个直线导轨4上且分别连接所述升降门14的两端，用于沿所述直线导轨上下滑动以实现升降门14的升降；所述连接杆5有两个，分别连接在所述升降门14的两端且与所述摆杆7相连，用于根据所述摆杆7的摆动，带动所述升降门14升降；所述摆杆7有两个，分别连接在所述传动轴9的两端且分别与所述两个连接杆5连接，用于根据所述传动轴9的转动带动所述两个连接杆5动作；所述传动轴9的两端各由一个轴承8固定，用于传输所述减速电机11的转动扭矩；所述链传动机构12连接所述减速电机11与所述传动轴9，用于根据所述减速电机11的转动带动所述传动轴9转动；所述减速电机11用于为整个装置提供动力；所述减速电机11与所述链传动机构12、所述传动轴9及轴承8固定在所述检测箱体13正面内侧、所述声学反射腔3的下方；所述升降门14升起时遮挡所述检测箱体13正面缺口，用于保护所述声学反射腔3。

优选地，所述声学反射腔3的反射面结构为抛物面结构。

优选地，所述传感器支撑架2安装在所述声学反射腔3的抛物面焦点处。

优选地，所述传动轴9包括由联轴器10连接的多个传动轴组合。

优选地，该装置应用于动车组、客货列车轴承的早期故障在线动态检测。

从上述技术方案可以看出，当列车经过本实用新型所述列车轴承缺陷声学检测装置时，列车轴承声音信号经过声学反射腔3反射后，由位于声学反射腔3内的传感器支撑架2上的声学传感器阵列1接收，实现了对列车轴承声音信号的采集。将本实用新型提出的列车轴承缺陷声学检测装置置于列车轨边，可以用于检测列车轴承声音信号。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例公开的一种列车轴承缺陷声学检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例公开的一种列车轴承缺陷声学检测装置的横截面结构示意图；

图3是本实用新型实施例公开的一种列车轴承缺陷声学检测装置及周边保护装置共同构成的装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的升降式保护门装置的局部结构的截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种列车轴承缺陷声学检测装置，参见图1及图2所示，该装置包括：

声学传感器阵列1、传感器支撑架2及声学反射腔3；

其中，所述声学传感器阵列1固定在所述传感器支撑架2上，用于接收声音信号；所述传感器支撑架2安装在所述声学反射腔3的腔体内部，用于固定所述声学传感器阵列1；所述声学反射腔3，用于反射声音信号。

具体的，所述声学传感器阵列1可以采用麦克风传感器阵列，其阵列可以为线阵或者点阵，但是，由于列车轴承的前进轨迹是线形的，因此我们通常将麦克风传感器按照线阵布置，且保证麦克风传感器的安装高度与列车轴承的高度相同，麦克风传感器阵列的阵列方向与列车轴承前进方向平行。这样布置使得麦克风传感器能够以最佳角度接收列车轴承声音信号，利于我们采集到高信噪比的列车轴承声音信号。所述声学反射腔3为金属材质，通常我们使用轻质的铝作为制作材料。在使用中，要保证所述声学反射腔3的腔口朝向列车轨道一侧，使得列车轴承声音信号能够进入所述声学反射腔3。

从上述技术方案可以看出，当列车经过本实用新型所述列车轴承缺陷声学检测装置时，列车轴承声音信号经过声学反射腔3反射后，由位于声学反射腔3内的传感器支撑架2上的声学传感器阵列1接收，实现了对列车轴承声音信号的采集。将本实用新型提出的列车轴承缺陷声学检测装置置于列车轨边，可以用于检测列车轴承声音信号。

可选的，在本实用新型的另一个实施例中，所述装置还包括检测箱体13，参见图3所示，所述检测箱体13为空心立方体，其正面有一个不小于声学反射腔3腔口大小的缺口，用于支撑及保护内部设备；所述声学反射腔3水平安装在所述检测箱体13内，腔口正对所述检测箱体13正面的缺口。

具体的，由于本实用新型提出的列车轴承缺陷声学检测装置用于检测列车轴承声音信号，常年置于列车轨道旁边进行户外工作，为了避免所述列车轴承缺陷声学检测装置受到环境侵蚀或者人为破坏，将所述装置安装在检测箱体13内。检测箱体13的正面保留一个缺口，使声学反射腔3的腔口对准该缺口，则声学反射腔3在受到检测箱体13保护的条件下能够正常接收列车轴承声音信号。所述检测箱体13为不锈钢材质，为了进一步保护检测箱体13，在检测箱体13的外表面涂覆保护漆，防止环境侵蚀。

可选的，在本实用新型的另一个实施例中，参见图3及图4所示，所述装置还包括：直线导轨4、连接杆5、滑块6、摆杆7、轴承8、传动轴9、减速电机11、链传动机构12、升降门14，其中：

所述直线导轨4有两个，对称垂直安装在所述检测箱体13的侧面内部，用于引导所述滑块6上下滑动；所述滑块6有两个，分别置于所述两个直线导轨4上且分别连接所述升降门14的两端，用于沿所述直线导轨上下滑动以实现升降门14的升降；所述连接杆5有两个，分别连接在所述升降门14的两端且与所述摆杆7相连，用于根据所述摆杆7的摆动，带动所述升降门14升降；所述摆杆7有两个，分别连接在所述传动轴9的两端且分别与所述两个连接杆5连接，用于根据所述传动轴9的转动带动所述两个连接杆5动作；所述传动轴9的两端各由一个轴承8固定，用于传输所述减速电机11的转动扭矩；所述链传动机构12连接所述减速电机11与所述传动轴9，用于根据所述减速电机11的转动带动所述传动轴9转动；所述减速电机11用于为整个装置提供动力；所述减速电机11与所述链传动机构12、所述传动轴9及轴承8固定在所述检测箱体13正面内侧、所述声学反射腔3的下方；所述升降门14升起时遮挡所述检测箱体13正面缺口，用于保护所述声学反射腔3。

具体的，当声学反射腔3不工作的时候，我们需要对位于声学反射腔3内部的声学传感器阵列1进行保护，以免受到破坏。因此由所述直线导轨4、连接杆5、滑块6、摆杆7、轴承8、传动轴9、减速电机11、链传动机构12、升降门14构成一个升降式保护门装置，其具体的工作过程是：

当减速电机11正向转动时，通过链传动机构12带动传动轴9正向转动，传动轴9带动摆杆7摆动，摆杆7带动连接杆5动作，使得升降门14降下，此时声学反射腔3可以畅通接收声音信号。当减速电机11反向转动时，通过链传动机构12带动传动轴9反向转动，传动轴9带动摆杆7反向摆动，摆杆7带动连接杆5动作，使得升降门14升起，升降门14升起后遮挡住检测箱体13的正面缺口，声学反射腔3与外界隔断，被保护起来。

需要说明的是，在实际使用中，本实用新型装置通常结合安装在轨道上的辅助触发传感器、计轴传感器及与本实用新型装置连接的车号识别系统一起使用。所述辅助触发传感器包括开机传感器和关机传感器，开机传感器和关机传感器安装在远离本实用新型装置两侧的轨道上。所述计轴传感器安装在靠近本实用新型装置的轨道上。当列车到来时，触发开机传感器，开机传感器使能本实用新型装置开始工作，减速电机11正向转动，升降门14降下，声学传感器阵列1开始接收声音信号，同时计轴传感器开始确定轴承位置，车号识别系统自动获得车号信息。本实用新型装置将采集到的声音信号传输给计算机进行下一步处理，同时，计轴传感器、车号识别系统也各自将测得的信息发送给计算机。当列车离去时，触发关机传感器，关机传感器使能本实用新型装置结束工作，减速电机11反向转动，升降门14升起，声学传感器阵列1停止接收声音信号。

可选的，在本实用新型的另一个实施例中，所述声学反射腔3的反射面结构为抛物面结构。

具体的，抛物面结构对声音信号有汇聚作用，为了采集到清晰的列车轴承声音信号，使用抛物面结构的声学反射腔3对列车轴承声音信号进行汇聚之后再由声学传感器阵列1接收，有利于提高接收到的声音信号的信噪比。

可选的，在本实用新型的另一个实施例中，所述传感器支撑架2安装在所述声学反射腔3的抛物面焦点处。

具体的，抛物面结构的焦点，是声音信号经过声学反射腔3反射后的汇聚点，这一点处的声音信号最强，因此将传感器支撑架2及声学传感器阵列1安装在声学反射腔3的焦点处，接收到的声音信号最强。

可选的，在本实用新型的另一个实施例中，所述传动轴9包括由联轴器10连接的多个传动轴组合。

需要说明的是，受施工条件的限制，当一个完整的传动轴不方便安装进检测箱体13内部时，我们可以使用多个较短的传动轴来实现，将多个较短的传动轴用联轴器10连接起来，可以实现与一个完整的传动轴一样的使用效果。

可选的，在本实用新型的另一个实施例中，该装置应用于动车组、客货列车轴承的早期故障在线动态检测。

具体的，基于上述对本实用新型装置的说明，该装置放置在列车轨道旁边，可以实时接收列车轴承声音信号，对所述列车轴承声音信号进行分析处理可以在列车轴承故障早期及时发现列车轴承故障。因此，本实用新型装置可以应用于动车组、客货列车轴承的早期故障在线动态检测，主要完成列车轴承声音信号的采集工作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种列车轴承缺陷声学检测装置，其特征在于，包括：

声学传感器阵列(1)、传感器支撑架(2)及声学反射腔(3)；

其中，所述声学传感器阵列(1)固定在所述传感器支撑架(2)上，用于接收声音信号；所述传感器支撑架(2)安装在所述声学反射腔(3)的腔体内部，用于固定所述声学传感器阵列(1)；所述声学反射腔(3)，用于反射声音信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括检测箱体(13)，所述检测箱体(13)为空心立方体，其正面有一个不小于声学反射腔(3)腔口大小的缺口，用于支撑及保护内部设备；所述声学反射腔(3)水平安装在所述检测箱体(13)内，腔口正对所述检测箱体(13)正面的缺口。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：直线导轨(4)、连接杆(5)、滑块(6)、摆杆(7)、轴承(8)、传动轴(9)、减速电机(11)、链传动机构(12)、升降门(14)，其中：

所述直线导轨(4)有两个，对称垂直安装在所述检测箱体(13)的侧面内部，用于引导所述滑块(6)上下滑动；所述滑块(6)有两个，分别置于所述两个直线导轨(4)上且分别连接所述升降门(14)的两端，用于沿所述直线导轨上下滑动以实现升降门(14)的升降；所述连接杆(5)有两个，分别连接在所述升降门(14)的两端且与所述摆杆(7)相连，用于根据所述摆杆(7)的摆动，带动所述升降门(14)升降；所述摆杆(7)有两个，分别连接在所述传动轴(9)的两端且分别与所述两个连接杆(5)连接，用于根据所述传动轴(9)的转动带动所述两个连接杆(5)动作；所述传动轴(9)的两端各由一个轴承(8)固定，用于传输所述减速电机(11)的转动扭矩；所述链传动机构(12)连接所述减速电机(11)与所述传动轴(9)，用于根据所述减速电机(11)的转动带动所述传动轴(9)转动；所述减速电机(11)用于为整个装置提供动力；所述减速电机(11)与所述链传动机构(12)、所述传动轴(9)及轴承(8)固定在所述检测箱体(13)正面内侧、所述声学反射腔(3)的下方；所述升降门(14)升起时遮挡所述检测箱体(13)正面缺口，用于保护所述声学反射腔(3)。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述声学反射腔(3)的反射面结构为抛物面结构。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传感器支撑架(2)安装在所述声学反射腔(3)的抛物面焦点处。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述传动轴(9)包括由联轴器(10)连接的多个传动轴组合。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置应用于动车组、客货列车轴承的早期故障在线动态检测。