[发明专利]测量机械轴承振荡的方法和装置

说明书

技术领域

实施例涉及一种测量机械轴承振荡的方法和装置，该振荡特别发生车轮旋转时，比如火车的转向架或载重架的车轮。

背景技术

机械轴承可以支承车轮(例如，其沿着铁路滚动和传播)所连接的旋转轴。可以期望的是在操作期间监测轴承的状态。由此，在状态监测中，可以期望的是测量例如源于滚动元件轴承(例如，具有成形为部分的圆锥体、圆柱体或球体的滚动元件的轴承)的振动或振荡。传统上，振动传感器可以通过粘接剂粘合或通过压配合而连接成靠近振动源，以确保目标和传感器表面之间振动的良好传输。

铸铁通常可用于具有复杂几何形状和高产量的部件(比如内燃机的发动机机体)。由于铸铁抗氧化，所以其非常受欢迎并得到经常使用。然而，由于微结构内的碳晶体，铸铁结构具有相当高的减振性能。火车轮端盖通常由铸铁制成。然而，铸铁(特别是在用作火车轮端盖时)的减振性能或阻尼性能是不利的。特别地，在到达振动传感器之前，减振性能削减了轴承振动的幅度。因此，常规系统中的振动传感器因振荡经由涉及铸铁结构的传递路径的衰减而仅接收相对强烈地减弱的信号幅度。

在这些情况下，通常使用的是具有相对高的增益且昂贵和复杂的信号处理电路的传感器来测量轴承振荡并获得相应的测量信号。

需要一种可能会减少至少一些上述问题的测量机械轴承振荡的装置和方法。特别地，需要一种在存在的材料或结构对机械振荡或振动(特别是在超声频率范围内)具有相对较高的减震性能的情况下测量机械轴承振荡的装置和方法。

发明内容

这样的需要正是通过分别针对一种测量机械轴承振荡的方法和装置的独立权利要求而得到解决的。从属权利要求具体说明了所述方法和/或装置的特定实施例。

应当理解的是，单独地或以任何组合形式公开、描述、说明或提供的测量机械轴承振荡的方法的特征同样是适用的，或者可以用于根据本发明实施例的测量机械轴承振荡的装置，反之亦然。

根据第一方面，提供了一种在轴承内测量机械轴承振荡的方法的实施例，其中，该轴承支承联接至轴承内圈的旋转轴。由此，所述方法包括通过所述轴承振荡来激发螺栓的螺栓振荡，所述螺栓设置成与轴承的外圈压配合，以便实现机械联接，用于将所述轴承振荡传递至螺栓。此外，所述方法包括通过使用机械地联接至螺栓的传感器来记录所述螺栓振荡，该螺栓振荡表示所述轴承振荡。

所述外圈可以在操作期间被固定，也就是说，该外圈不旋转而是连接到车辆的转向架，其具有车轮所连接的、作为旋转轴线的轴。特别地，所述内圈可以随着该轴旋转，从而相对于外圈旋转。滚动元件可以在所述外圈和内圈之间产生轴承振荡。所述螺栓可以被拧紧至轴承的外圈，使得轴承振荡作为螺栓振荡被传递至螺栓。反过来，螺栓振荡可以由传感器记录，传感器可以(直接)连接至所述螺栓或者可以通过一个或多个中间结构间接地联接至所述螺栓。特别地，所述传感器可以在操作期间不旋转，而可以相对于轴承的外圈以及相对于鞍适配器(saddle adapter)是静止的。由此，传感器并不需要靠近轴承，而是可以布置在为了维护而更容易接近的位置。此外，所述螺栓可以将轴承振荡有效地传向传感器，以便能够精确地测量轴承振荡。

所述轴承(从内圈径向向外)包括外圈，其在轴旋转时表示固定元件(即非旋转元件)。在所述内圈和外圈之间可以布置多个滚动元件，这些滚动元件在轴旋转时起作用并且可以激发轴承振荡，特别是在超声频率范围内，比如在100kHz和500kHz之间的频率范围内。轴承的外圈可以固定在列车的转向架或车厢的鞍适配器，该鞍适配器又可以固定在列车的车厢的转向架。从所述轴承沿轴向(即，在所述轴的轴线的方向上)向内，车轮(特别是在同一根轴上的两个车轮)可以被固定地连接至所述轴，使得车轮与轴同步旋转。此外，轴承的内圈与轴的旋转同步旋转。轴承振荡可能是由于滚动元件在轴承的内圈和外圈之间的滚动。轴承振荡可能涉及外圈的振荡、滚动元件的振荡和/或内圈的振荡。轴承振荡可能因螺栓和轴之间的联接而被传递至螺栓作为螺栓振荡。轴承振荡通过螺栓被传递至传感器可以通过外圈和螺栓之间以及螺栓和传感器之间相应的坚固紧密的联接并且通过使用用于外圈、螺栓和螺栓与传感器之间的任何中间结构的合适材料来实现。

特别地，所述螺栓可以用于将来自钢部件的振动或振荡经由铸铁结构桥接至传感器单元。由此，用于传递振动的必要表面最好至少应为内螺纹直径的0.5倍。第一表面之间的力应当优选地至少为400N/mm²乘以螺栓内径的表面。因此，传感器单元可以设置在轴承单元的外部，从而可以允许很容易地更换传感器单元。特别地，所述传感器单元可以不经修改而被改进。