RU2438900C1 - Method of controlling axle bearing assemblies - Google Patents
Method of controlling axle bearing assemblies Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438900C1 RU2438900C1 RU2010125093/11A RU2010125093A RU2438900C1 RU 2438900 C1 RU2438900 C1 RU 2438900C1 RU 2010125093/11 A RU2010125093/11 A RU 2010125093/11A RU 2010125093 A RU2010125093 A RU 2010125093A RU 2438900 C1 RU2438900 C1 RU 2438900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearing
- kinematic parameters
- axle box
- sensor
- passage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к способам контроля подшипников буксовых узлов транспортного средства в движении.The invention relates to the field of railway transport, in particular to methods for monitoring bearings of axlebox components of a vehicle in motion.
Известные способы контроля можно разделить по типу применения на несколько типов: температурные, вибрационные и остальные.Known methods of control can be divided according to the type of application into several types: temperature, vibration and others.
Способ мониторинга состояния буксы колесной пары по патенту RU 2258017, опубл. 10.08.2005, описывает измерение величины смещения буксы относительно лабиринтного кольца и определение состояния колесной пары. Измерение величины смещения буксы производят оптическими дальномерами при движении колесной пары путем сравнения двух измеренных линейных профилей колеса с заранее известными профилями эталонной колесной пары. По результатам сравнения делают вывод о состоянии буксы колесной буксы. В качестве одного из измеренных профилей используют наружный профиль колеса на уровне расположения буксы, а в качестве другого - профиль внутренней стороны колеса на уровне между рельсом и осью колесной пары.A method for monitoring the condition of the axle box axle according to patent RU 2258017, publ. 08/10/2005, describes the measurement of the displacement of the axlebox relative to the labyrinth ring and the determination of the state of the wheelset. The measurement of the displacement of the axlebox is carried out by optical range finders when the wheelset is moving by comparing the two measured linear profiles of the wheel with the previously known profiles of the reference wheelset. Based on the comparison results, a conclusion is made about the condition of the axle box axle box. As one of the measured profiles use the outer profile of the wheel at the level of the axle box, and as the other - the profile of the inner side of the wheel at a level between the rail and the axis of the wheelset.
К недостаткам данного способа следует отнести случайный характер измерительной выборки, который получается только во время прохождения колесной пары мимо оптических датчиков. В таком способе букса колесной пары не находится под постоянным контролем, что принципиально не может обеспечить достоверную диагностику и своевременное предупреждение возможных неисправностей.The disadvantages of this method include the random nature of the measuring sample, which is obtained only when the wheelset passes by the optical sensors. In this method, the axle box is not under constant monitoring, which in principle cannot provide reliable diagnostics and timely warning of possible malfunctions.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) может быть выбран способ контроля подшипников буксовых узлов транспортного средства в движении (RU 2361762, опубл. 20.07.2009), состоящий в измерении текущих значений температуры нагрева каждого из контролируемой группы буксовых узлов, работающих при одних и тех же внешних условиях, обработке текущих сигналов и сравнении их с пороговым значением, по превышению которого определяют наличие дефекта соответствующего буксового узла. Согласно способу одновременно замеряют текущее значение виброускорения каждого буксового узла. Способ контроля подшипников буксовых узлов транспортного средства в движении заключается в измерении текущих значений температуры нагрева каждого из контролируемой группы буксовых узлов, работающих при одних и тех же внешних условиях, обработке текущих сигналов и сравнении их с пороговым значением, по превышению которого определяют наличие дефекта соответствующего буксового узла. Согласно способу одновременно замеряют текущее значение виброускорения каждого буксового узла.As the closest analogue (prototype), a method of monitoring the bearings of axlebox components of a vehicle in motion (RU 2361762, published July 20, 2009) can be selected, which consists in measuring the current values of the heating temperature of each of the controlled group of axlebox units operating under the same environmental conditions, processing of current signals and comparing them with a threshold value, the excess of which determines the presence of a defect in the corresponding axle box unit. According to the method, the current value of vibration acceleration of each axle box is simultaneously measured. A method for monitoring the bearings of axlebox components of a vehicle in motion consists in measuring the current values of the heating temperature of each of the monitored group of axlebox units operating under the same external conditions, processing current signals and comparing them with a threshold value, exceeding which determines the presence of a defect in the corresponding axlebox node. According to the method, the current value of vibration acceleration of each axle box is simultaneously measured.
Недостатком данного способа является низкая точность контроля, обусловленная тем, что в качестве исходной информации приняты косвенные показатели безаварийной работы буксового узла, такие как температура и вибрация.The disadvantage of this method is the low accuracy of control, due to the fact that as the initial information accepted indirect indicators of the trouble-free operation of the axle box, such as temperature and vibration.
При этом диагностирование по косвенным показателям принципиально не позволяет отслеживать изменения в объекте в реальном времени, а только дают возможность регистрировать последствия этих изменений.At the same time, diagnosis by indirect indicators fundamentally does not allow tracking changes in an object in real time, but only makes it possible to record the consequences of these changes.
Целью настоящего изобретения является создание системы диагностики, обеспечивающей полную безопасность движения на железнодорожном транспорте.The aim of the present invention is to provide a diagnostic system that provides complete traffic safety in railway transport.
Задачей настоящего изобретения является улучшение результатов диагностики буксового узла колесной пары транспортного средства в движении и повышении точности, достоверности и скорости принятия решения по текущему техническому состоянию буксового узла для обеспечения безопасности движения на транспорте.The objective of the present invention is to improve the diagnostic results of the axle box assembly of a vehicle’s wheel pair in motion and to increase the accuracy, reliability and speed of decision-making on the current technical condition of the axle box assembly to ensure traffic safety in transport.
Эта задача с достижением указанного технического результата решается применением способа контроля подшипников буксовых узлов транспортного средства в движении. Способ содержит этапы, на которых синхронно измеряют кинематические параметры и их отклонения для внутреннего подвижного кольца подшипника буксы транспортного средства, а также кинематические параметры и их отклонения прохождения тел качения подшипника буксы мимо датчика; получают значения отношения соответствующих упомянутых измеренных кинематических отношений и их отклонений; и полученные значения сравнивают с заранее заданными пороговыми значениями, по превышению которых определяют наличие дефекта соответствующего подшипника соответствующего буксового узла.This problem with the achievement of the specified technical result is solved by applying the method of monitoring the bearings of axle boxes of the vehicle in motion. The method comprises the steps of synchronously measuring the kinematic parameters and their deviations for the inner movable bearing ring of the axle box of the vehicle, as well as the kinematic parameters and their deviations of the passage of the rolling elements of the axle box bearing past the sensor; receive the relationship values of the corresponding mentioned measured kinematic relations and their deviations; and the obtained values are compared with predetermined threshold values, the excess of which determines the presence of a defect in the corresponding bearing of the corresponding axle box assembly.
В частности, кинематические параметры для внутреннего подвижного кольца подшипника буксы транспортного средства представляют собой его угловую скорость, а кинематические параметры прохождения тел качения подшипника буксы мимо датчика представляют собой их частоту.In particular, the kinematic parameters for the inner movable bearing ring of the axlebox of the vehicle represent its angular velocity, and the kinematic parameters of the passage of rolling elements of the axlebox bearing past the sensor represent their frequency.
В частности, кинематические параметры для внутреннего подвижного кольца подшипника буксы транспортного средства представляют собой его фазу, а кинематические параметры прохождения тел качения подшипника буксы мимо датчика представляют собой их фазу.In particular, the kinematic parameters for the inner movable bearing ring of the axlebox of the vehicle represent its phase, and the kinematic parameters of the passage of the rolling elements of the axlebox bearing past the sensor represent their phase.
В частности, кинематические параметры для внутреннего подвижного кольца подшипника буксы транспортного средства представляют собой его положение, а кинематические параметры прохождения тел качения подшипника буксы мимо датчика представляют собой их положение.In particular, the kinematic parameters for the inner movable bearing ring of the axlebox of the vehicle represent its position, and the kinematic parameters of the passage of the rolling elements of the axlebox bearing past the sensor represent their position.
В частности, кинематические параметры для внутреннего подвижного кольца подшипника буксы транспортного средства представляют собой его период вращения, а кинематические параметры прохождения тел качения подшипника буксы мимо датчика представляют собой их период прохождения.In particular, the kinematic parameters for the inner movable bearing ring of the axle box of the vehicle represent its rotation period, and the kinematic parameters of the passage of rolling elements of the axle box bearing past the sensor represent their period of passage.
В частности, упомянутые подшипники буксы представляют собой обычные подшипники или подшипники кассетного типа.In particular, said axlebox bearings are conventional bearings or cassette-type bearings.
На Фиг.1 показана блок-схема информационного канала устройства. Датчики 1, 2, 3 и 4 установлены под корпус буксы. Аналоговые сигналы передаются с датчиков по линиям связи или радиоканалам 5 в блок 6 преобразователя аналогового сигнала в цифровой частотный код, который затем поступает в блок 7 декодера положения, который определяет текущее положение всех частей механической системы и вычисляет угловые скорости ее подвижных составляющих. Эта информация сохраняется в устройстве 8 хранения на протяжении всего срока работы системы.Figure 1 shows a block diagram of the information channel of the device.
На Фиг.2 показана схема монтажа упомянутых датчиков в буксу грузового вагона. Работа системы происходит следующим образом. В начале работы датчик 1 находится в режиме опроса, а датчики 2, 3 и 4 заблокированы (или отключены). При начале движения срабатывает датчик 1, сигнал которого задает начальную точку отсчета для всей системы и дает информацию о заранее известном положении системы. При его срабатывании разблокируются датчики 2, 3 и 4. Сигнал с датчика 2, который срабатывает при вращении вала 9, преобразуется в прямоугольный импульс, передаваемый по линиям связи 5, который дает представление о положении и частоте вращения вала или о положении и частоте вращения внутреннего кольца подшипника. Сигналы с датчиков 3 и 4 передают информацию о положении тел качения 10 и их угловой скорости. Отношение полученных угловых скоростей, получаемых с датчиков 2 и 3, а также 2 и 4, и их сравнение с пороговыми значениями дают возможность оперативно и точно оценивать состояние подшипников в движении.Figure 2 shows a diagram of the installation of these sensors in the axle box of a freight car. The system operates as follows. At the beginning of operation,
Под крышку буксы 11 устанавливают датчики 2, 3 и 4, один из которых (2) регистрирует положение вала 9, а два других (3 и 4) - прохождение роликов каждого из подшипников по отдельности. Сигнал от каждого датчика преобразуется в импульс (в поз.6), который приходит на схему счета импульсов (в поз.7). Количество импульсов в единицу времени определяет частоту вращения вала колесной пары 9 и частоту вращения тел качения подшипника 10. Их отношение всегда либо постоянно, либо имеет незначительные отклонения, которые связаны с взаимным изменением скоростей кольца и тел качения, например, из-за проскальзывания. Процессор делит количество импульсов от вала колесной пары и количество импульсов, соответствующие количеству тел качения подшипника, зарегистрированных датчиком за единицу времени, друг на друга, получая значение передаточного отношения.Under the cover of the
Полученные значения передаточного отношения в каждый момент времени записываются на встроенное устройство 8 хранения информации.The obtained values of the gear ratio at each moment of time are recorded on the built-in device 8 for storing information.
Примеры реализации способа:Examples of the method:
1) Измеряемый кинематический параметр - угловая скорость. Определено ω=20 с-1. Далее снимают показания датчика угловой скорости вращения вала с высокой точностью: ωвал=20,006 с-1, ωвал=20,0001 с-1, ωвал=20,03 с-1, … и т.д. в зависимости от количества выдаваемых датчиком отсчетов на оборот. Одновременно снимаются показания частоты прохождения тел качения подшипника мимо датчика, определяя их мгновенную частоту движения вокруг оси вращения ωподш=2,008 с-1, ωподш=2,0005 с-1, ωподш=2,013 с-1 и т.д. для каждого тела качения соответственно.1) The measured kinematic parameter is the angular velocity. It is determined that ω = 20 s -1 . Then, the shaft angular velocity sensor reads with high accuracy: ω shaft = 20.006 s -1 , ω shaft = 20.0001 s -1 , ω shaft = 20.03 s -1 , ... etc. depending on the number of readings per revolution issued by the sensor. At the same time, the readings of the frequency of rolling of the bearing bodies of the bearing past the sensor are taken, determining their instantaneous frequency of movement around the axis of rotation, ω sub = 2,008 s -1 , ω sub = 2,0005 s -1 , ω sub = 2,013 s -1 , etc. for each rolling body, respectively.
Определяется передаточное отношение: N=ωвал/ωподш, N1=20,006/2,007=9,96811, N2=20,0001/1,9985=10,00755, N3=20,03/2,018=9,92566 и т.д. соответственно.The gear ratio is determined: N = ω shaft / ω base , N 1 = 20.006 / 2.007 = 9.96811, N 2 = 20.0001 / 1.9985 = 10.00755, N 3 = 20.03 / 2.018 = 9.92566 etc. respectively.
Зная допустимый интервал работы, который берется из математического моделирования, результатов экспериментального исследования или статистики эксплуатации, проверяется значение на попадание в допускаемый интервал: например, допускаемый интервал изменения передаточного отношения ±5%. Передаточное отношение известно и определяется из геометрии: Ncp=10.Knowing the permissible operating interval, which is taken from mathematical modeling, the results of an experimental study or operation statistics, the value is checked for falling into the permissible interval: for example, the permissible interval for changing the gear ratio is ± 5%. The gear ratio is known and is determined from the geometry: N cp = 10.
N5%=10·0,05=0,5, Границы интервала допуска: нижняя граница N-5%=Ncp-N5%=10-0,5=0,95, верхняя граница N5%=Ncp+N5%=10+0,5=10,5.N 5% = 10 · 0.05 = 0.5, Tolerance interval limits: lower limit N -5% = N cp -N 5% = 10-0.5 = 0.95, upper limit N 5% = N cp + N 5% = 10 + 0.5 = 10.5.
Тогда N1 и N2 - допустимые значения, характеризующие нормальную работу подшипника, a N3 - признак начала нештатной или аварийной работы подшипника.Then N 1 and N 2 are acceptable values characterizing the normal operation of the bearing, and N 3 is a sign of the onset of abnormal or emergency operation of the bearing.
Можно также определять отсутствие неисправности, принимая отклонения или вариации частоты вращения, т.е. фазы - Δωвал=ω-ωвал и Δωподш=ω/N-ωподш, ΔN=Δωвал/Δωподш и проверка работоспособности ΔN<N5%.You can also determine the absence of a malfunction by accepting deviations or variations in speed, i.e. the phases are Δω shaft = ω-ω shaft and Δω subsh = ω / N-ω subsh , ΔN = Δω shaft / Δω subsh and operability check ΔN <N 5% .
2) При измерении в качестве кинематических параметров частоты вращения величины приводятся к вышеописанным следующим образом: ω=2·π·f, где f - частота вращения вала или повторения прохождения тел качения мимо датчика. Дальнейший расчет проводят аналогично расчету, приведенному в 1).2) When measuring as kinematic parameters of the rotational speed, the values are reduced to the above as follows: ω = 2 · π · f, where f is the frequency of rotation of the shaft or the repetition of the passage of rolling elements past the sensor. Further calculation is carried out similarly to the calculation given in 1).
3) При измерении в качестве кинематических параметров положения вала и тел качения подшипника проводят измерения положения через одинаковые промежутки времени и рассчитывают угловую скорость как ω=(φi+1-φi)/Δt, или не одинаковые ωi=(φi+1-φi)/(ti+1-ti). Дальнейший расчет проводят аналогично расчету, приведенному в 1).3) When measuring the position of the shaft and rolling elements of the bearing as kinematic parameters, the position is measured at the same intervals and the angular velocity is calculated as ω = (φ i + 1- φ i ) / Δt, or not the same ω i = (φ i + 1- φ i ) / (t i + 1 -t i ). Further calculation is carried out similarly to the calculation given in 1).
4) При измерении в качестве кинематических параметров периоды вращения величины приводятся к вышеописанным следующим образом: ω=1/Т, где T - период вращения вала или повторения прохождения тел качения мимо датчика. Дальнейший расчет проводят аналогично расчету, приведенному в 1).4) When measuring as kinematic parameters, the periods of rotation of the value are reduced to the above as follows: ω = 1 / T, where T is the period of rotation of the shaft or the repetition of the passage of rolling bodies past the sensor. Further calculation is carried out similarly to the calculation given in 1).
В режиме постоянной диагностики значения сверяются с допустимыми границами рабочего режима, получаемыми из математического моделирования либо экспериментально, либо обрабатываются с помощью алгоритма обработки, определяющего характер неисправностей.In the continuous diagnostic mode, the values are checked against the permissible limits of the operating mode obtained from mathematical modeling either experimentally or processed using a processing algorithm that determines the nature of the malfunctions.
Изобретение позволяет существенно улучшить точность и достоверность диагностирования текущего технического состояния подшипника, тем самым повысить безопасность движения.The invention allows to significantly improve the accuracy and reliability of diagnosing the current technical condition of the bearing, thereby improving traffic safety.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125093/11A RU2438900C1 (en) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | Method of controlling axle bearing assemblies |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125093/11A RU2438900C1 (en) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | Method of controlling axle bearing assemblies |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2438900C1 true RU2438900C1 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=45783944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010125093/11A RU2438900C1 (en) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | Method of controlling axle bearing assemblies |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2438900C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536797C2 (en) * | 2012-10-25 | 2014-12-27 | Владимир Ильич Пронякин | Method (versions) and diagnostics device for rolling bearing |
| RU2626388C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of diagnostics of mechanisms, units and machines based on estimation of microvariations of shaft rotation |
| RU2766130C1 (en) * | 2020-08-20 | 2022-02-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for diagnostics of bearings of rotary equipment based on the assessment of microvariations of rotation of the shaft |
-
2010
- 2010-06-21 RU RU2010125093/11A patent/RU2438900C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536797C2 (en) * | 2012-10-25 | 2014-12-27 | Владимир Ильич Пронякин | Method (versions) and diagnostics device for rolling bearing |
| RU2626388C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of diagnostics of mechanisms, units and machines based on estimation of microvariations of shaft rotation |
| RU2766130C1 (en) * | 2020-08-20 | 2022-02-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for diagnostics of bearings of rotary equipment based on the assessment of microvariations of rotation of the shaft |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200370999A1 (en) | Sensor signal processing system and method | |
| US6347265B1 (en) | Railroad track geometry defect detector | |
| CN105806604B (en) | A kind of rolling stock EEF bogie bearing retainer failure prediction alarm method | |
| MX2015003452A (en) | Method for diagnosing railroad components of a railroad network for rail transport. | |
| JP5553002B2 (en) | Bearing abnormality diagnosis device, railway vehicle equipped with the same, and bearing abnormality diagnosis method | |
| RU2527673C2 (en) | Method to detect structural defect in mechanical unit comprising rotary element | |
| US20150193992A1 (en) | Wheel monitoring system and method | |
| RU2438900C1 (en) | Method of controlling axle bearing assemblies | |
| JP6558131B2 (en) | Abnormality diagnosis device, bearing, mechanical device and vehicle | |
| BR102015030366B1 (en) | System to monitor the operating conditions of a train | |
| KR20160000031A (en) | Rail car and track monitoring system using running record and the method | |
| JP6425881B2 (en) | Abnormal condition detection device for automobile tire | |
| US20170089446A1 (en) | Vehicle sensor system | |
| ES2290107T3 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR DETECTING A DEFECTIVE BEARING OF A RAILWAY VEHICLE. | |
| EP3214346B1 (en) | Vehicle sensor system | |
| US11237081B2 (en) | Vehicle sensor system | |
| JP6425882B2 (en) | Automotive tire type recognition device | |
| JP2003269447A (en) | Bearing device with sensor and abnormal condition detecting method for bearing device with sensor | |
| EP3556636A2 (en) | Sensor signal processing system and method | |
| CN114742407A (en) | Train axle box bearing health state early warning method and system | |
| KR102172012B1 (en) | Railway vehicle safety component diagnosis apparatus | |
| CH708060B1 (en) | Vehicle monitoring method of vehicles by mass determination. | |
| CN110440826B (en) | Odometer data processing method for position and attitude measurement system | |
| RU134886U1 (en) | DIAGNOSTIC DEVICE FOR VEHICLE ROLLING BEARING | |
| JP7471523B2 (en) | Rolling bearing abnormality detection device, rolling bearing abnormality diagnosis device, and train abnormality monitoring system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120524 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130622 |