[发明专利]动态监测列车轴承使用寿命的方法及电子设备

说明书

本发明属于轴承寿命预测技术领域，具体涉及一种动态监测列车轴承使用寿命的方法及电子设备，包括：通过传感器采集轴承在X、Y和Z方向的振动加速度asubgt;x/subgt;、asubgt;y/subgt;和asubgt;z/subgt;，其中，X和Z方向为轴承径向，X方向与行车方向平行，Z方向与行车方向垂直，Y方向为轴承轴向；根据列车平均轴重、簧下质量和振动加速度，计算轴承的径向载荷和轴向载荷；根据轴承的径向载荷、轴向载荷和轴承类型，计算轴承的当量动载荷；根据轴承的基本额定动载荷、当量动载荷和寿命指数，计算轴承的基本额定寿命。通过传感器采集得到每个轴承真实、准确的振动数据，根据轴承的振动数据计算轴承的寿命，将寿命预测细化到每个轴承，实现轴承可靠性的准确评估和动态监控。

技术领域

本发明属于轴承寿命预测技术领域，具体涉及一种动态监测列车轴承使用寿命的方法及电子设备。

背景技术

地铁轴箱轴承对列车安全运营至关重要，一旦轴承在列车正线行驶过程中发生故障没有得到及时处理，后果不堪设想。因此，需要对轴箱轴承的运行健康状态进行监测。

准确地预估轴承的剩余寿命是轴承运行可靠性的一项重要内容，可以将轴承当前运行状态实时反馈给业主，指导业主及时做好维修更换的准备，既可以避免过早维护带来的资源浪费，也可以避免过晚发现造成的安全隐患。

目前国内预测轴承剩余寿命的方法大致分为两类：一是智能预测类，包括深度学习、随机过程、神经网络等算法。使用智能算法预测需要轴承的全寿命数据，构建预测模型，构建过程中用多维特征值构建健康指标，在此基础上才能描述轴承的性能退化状况，进而对轴承寿命进行预测。而地铁所用轴承很多时候属于非标定制品，欠缺轴承的全寿命数据，后期的预测模型难以构建。

二是二维计算类，在计算轴承寿命时以载荷工况和线路工况为两个维度，结合轴承相关参数来综合评估计算轴承的剩余寿命。大多学者没有考虑到轴承实际工况的动态性以及不同轴承之间运行状态的差异性，导致计算出来的剩余寿命是一个定值，没有细化到每个轴承，不符合现实情况。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种动态监测列车轴承使用寿命的方法及电子设备。

具体地，本发明的技术方案是：

一种动态监测列车轴承使用寿命的方法，包括以下步骤：

S1：通过传感器采集轴承在X、Y和Z方向的振动加速度a_x、a_y和a_z，其中，X和Z方向为轴承径向，X方向与行车方向平行，Z方向与行车方向垂直，Y方向为轴承轴向；

S2：根据列车平均轴重、簧下质量和振动加速度，计算轴承的径向载荷和轴向载荷；

S3：根据轴承的径向载荷、轴向载荷和轴承类型，计算轴承的当量动载荷；

S4：根据轴承的基本额定动载荷、当量动载荷和寿命指数，计算轴承的基本额定寿命。

优选地，S1包括：

通过三轴加速度传感器采集轴承在X、Y和Z方向的振动加速度a_x、a_y和a_z；

对采集的振动加速度数据进行小波降噪。

优选地，S2包括：

根据不同载荷工况下的轮对轴重和各载荷工况发生的概率，通过加权平均法计算得到列车平均轴重；

根据F_Z1＝(F_t-m₀*g)/2，计算轴承在Z方向的静态载荷F_z1，其中，F_t为列车平均轴重，m₀为簧下质量，g为重力加速度；