CN116929757A - 轴承故障诊断设备、方法、可读存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴承故障诊断设备，其包括：第一检测装置(100)和第二检测装置(200)，其中，所述第一检测装置具有振动加速度传感器(102)、第一时钟同步模块(105)和第一通信模块(101)，所述第二检测装置具有速度传感器(202)、第二时钟同步模块(205)和第二通信模块(201)，其中，所述第一通信模块(101)和所述第二通信模块(202)能够进行通讯，其中，所述第一时钟同步器(105)和所述第二时钟同步器(205)具有共同的开关件(300)。此外，本发明还涉及一种用于轴承诊断的方法、一种可读存储介质及一种电子设备。

Description

轴承故障诊断设备、方法、可读存储介质及电子设备

技术领域

本发明主要涉及轴承故障诊断领域，尤其涉及一种轴承故障诊断方法及装置、可读存储介质及电子设备，用于在不能准确了解被测轴承是否以稳定匀速运行的情况下对轴承进行诊断。

背景技术

轴承是机械设备中的基础零部件，已经广泛应用于列车等设备上。轴承的运行状态对列车的行驶安全起着至关重要的作用，因此，对轴承故障进行诊断尤为重要。

CN111896257A公开了一种滚动轴承故障诊断方法及***。对待检测滚动轴承进行信号采集，对采集到的信号进行频谱分析，确定包含故障特征的故障频率段信号以及故障中心频率；对故障频率段信号进行带通滤波或者经验模态分解，获取故障频率段时域信号；对故障频率段时域信号取包络，确定包络时间；根据故障中心频率以及包络时间，确定积分时长；基于积分时长，对故障频率段时域信号进行积分，得到积分曲线；对积分曲线进行功率谱分析，确定待检测滚动轴承的故障点。

现有的轴承故障诊断算法通常要求轴承转速稳定且已知。在实际检测中，往往要求被测设备在恒载或空载下稳定运行，以保证被测设备在一定时间内的稳定速度。现有的方法只能在一定程度上获得稳定的速度，但速度往往会出现波动或速度信息不准确，或者在速度稳定时无法知道获得了哪些数据。这将极大地影响轴承故障诊断的可靠性。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种轴承故障诊断设备，其能够克服上述现有技术中的缺点。

根据本发明的轴承故障诊断设备包括第一检测装置和第二检测装置，其中，第一检测装置具有振动加速度传感器、第一时钟同步模块和第一通信模块，第二检测装置具有速度传感器、第二时钟同步模块和第二通信模块，其中，第一通信模块和第二通信模块能够进行通讯，其中，第一时钟同步器和第二时钟同步器具有共同的开关件。该设备可以同时测量速度和振动加速度，并利用时钟同步模块进行同步记录。第一检测装置和第二检测装置应在工作前配对，并使用特殊算法通过无线通信同步时钟。当第一检测装置和第二检测装置配对时，它们可以连接到同一个开关件。当按下开关件时，第一检测装置和第二检测装置同时进入中断程序，第一时钟同步模块和第二时钟同步模块同时启动并进行统计。采样时，为每个数据配置一个绝对时间戳，例如，第一检测装置采集振动信息时，同时接收第二检测装置发送的速度信息，根据数据的时间戳成对存储振动信息和速度信息，并根据速度信息对振动信息进行分类和检索，从而判断轴承是否存在故障。与已知的现有技术相比，本发明的技术优势在于，根据本发明的轴承诊断设备可以代替不确定的速度信息，获得清晰的振动诊断速度信息，并且能够将速度信息和振动信息可以通过时间戳同时成对存储，由此可以不再要求设备在恒载或空载下稳定运行，可以实时对轴承进行监测。

根据本发明的优选实施方式，第一通信模块和第二通信模块是无线通信模块，即它们可以通过无线通讯的方式相互传递信息。当无法到达测量振动的现场时，可通过远程控制进行测试。当速度满足要求时，可以远程启动测试。

根据本发明的优选实施方式，第一检测装置具有第一处理器模块，第二检测装置具有第二处理器模块，其中第一处理器模块和/或第二处理器模块具有诊断模块。例如，在第一检测装置内设有一个内置的诊断模块，它可以根据振动和速度数据独立分析和诊断轴承故障。另外优选的是，第一检测装置和/或第二检测装置具有控制模块。例如，第二检测装置具有控制模块，第二检测装置可以通过无线命令控制第一检测装置开始测试。

根据本发明的优选实施方式，第一时钟同步器具有第一计数器，第二时钟同步器具有第二计数器。当按下开关件时，第一检测装置和第二检测装置同时进入中断程序，第一时钟同步模块和第二时钟同步模块同时启动各自的计数器进行计数，从而能够更准确地实现同步存储振动加速度信息和速度信息。

所述技术问题还可以被一种用于轴承故障诊断的方法所解决。所述方法包括步骤：

-采集处于工作状态的轴承的振动加速度信号；

-采集处于工作状态的所述轴承的速度信号；

-通过时间戳同时成对存储所述振动加速度信号和所述速度信号；

-寻找稳定时段的速度信号，根据所述时间戳确定相应时段的振动加速度信号；

-根据所述相应时段的振动加速度信号，获取所述轴承的故障诊断结果。

根据上述方法能够将速度信息和振动加速度信息可以通过时间戳同时成对存储，由此可以不再要求设备在恒载或空载下稳定运行，可以实时对轴承进行监测。利用速度信息和振动加速度信息的对应性，根据稳定时段的速度信息获取相应的振动加速度信息，并且进而获取轴承的故障诊断结果。

另外优选的是，所述方法还包括步骤：确定检测间隔，实时反馈所述故障诊断结果。根据不同轴承以及实际生产中的不同需求，设置一段预定的检测间隔，分析该检测间隔内稳定时段的速度信息和振动加速度信息，进而获得轴承的故障诊断结果。进一步优选的是，如果在检测间隔内存在多个稳定时段，则计算与每个稳定时段具有相同时间戳的振动加速度信号，然后按一定的权重计算故障诊断结果，从而得到更加精确地诊断结果。

此外，本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述轴承故障诊断方法的步骤。另外，本发明还涉及一种电子设备，其包括存储器和处理器，该存储器上存储有可在处理器上运行的计算机指令，处理器运行计算机指令时执行上述轴承故障诊断方法的步骤。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来表示相同或功能相同的部件。附图为：

图1示出根据本发明的轴承故障诊断设备的结构框图；

图2示出根据本发明的检测装置的时钟同步模块的工作原理图；

图3示出两种速度检测结果的曲线图。

具体实施方式

以下将结合附图阐述根据本发明的轴承故障诊断设备的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

图1示出根据本发明设计的一种能够同时测量被测轴承振动信息和速度信息的设备的结构框图。该设备具有第一检测装置100和第二检测装置200，如图1所示。

第一检测装置100被设计用于测量振动加速度。第一检测装置100具有振动加速度传感器102，例如能够将该振动加速度传感器102安装在被测轴承表面上。此外，第一检测装置100还具有第一通信模块101，其与第二检测装置200的第二通信模块201无线连接，可以接收第二通信模块201传输的速度信息。第一检测装置100还具有第一信息采集模块103，其采集来自振动加速度传感器102的信息，并将信息传送给第一处理器模块104。在第一处理器模块104内有一个内置的诊断算法，可以根据振动和速度数据独立分析和诊断轴承故障。此外，第一检测装置100还具有第一显示模块108、第一解码模块106和第一输入模块107。

第二检测装置200被设计用于检测速度，其具有速度传感器202。第二检测装置200包括与第一检测装置100具有相似功能的第二通信模块201、第二信息采集模块203、第二处理器模块204、第二解码模块206、第二输入模块207以及第二显示模块208。此外，第二检测装置200还具有传输控制模块209，能够利用该传输控制模块209向第一检测装置100发送命令，因此可以使用第二检测装置200控制第一检测装置100开始测试。

第一检测装置100和第二检测装置200分别具有第一时钟同步模块105和第二时钟同步模块205。第一检测装置100和第二检测装置200应在工作前配对，并使用特殊算法通过无线通信同步时钟，参见图2。当第一检测装置100和第二检测装置200配对时，它们有一个IO接口连接到同一个开关件300。当按下开关件300时，第一检测装置100和第二检测装置200同时进入中断程序，第一时钟同步模块105和第二时钟同步模块205同时启动高精度晶体振荡器150、250进行计数。采样时，数据信息绑定到当前计数器150、250的值，以便每个数据都有一个绝对时间戳。第一信息采集模块103采集振动信息时，接收第二检测装置200发送的速度信息，根据数据的时间戳成对存储振动信息和速度信息，并根据速度信息对振动信息进行分类和检索，从而判断轴承是否存在故障。

图3示出了两种速度检测结果。图3上半部示出第一种速度检测结果，其中，在第一种速度检测结果中，轴承的速度并不稳定。可以按照一定的比例将检测值分成几组，例如图3上半部所示那样分成三组。在这三组的时间内速度相对稳定。计算与每组速度检测值具有相同时间戳的振动分析结果，然后按一定的权重得到最终的计算结果。图3下半部分示出第二种检测结果，其中，在第二速度检测结果中，找到最符合要求的相对平滑的移动段，并使用平滑速度数据分析振动情况。利用上述两种方法都可以单独得到诊断结果，也可以根据实际振动情况按一定的权重将两种分析结合起来。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记列表

100 第一检测装置

101 第一通信模块

102 振动加速度传感器

103 第一信息采集模块

104 第一处理器模块

105 第一时钟同步模块

106 第一解码模块

107 第一输入模块

108 第一显示模块

150 第一计数器

200 第二检测装置

201 第二通信模块

202 速度传感器

203 第二信息采集模块

204 第二处理器模块

205 第二时钟同步模块

206 第二解码模块

207 第二输入模块

208 第二显示模块

209 传输控制模块

250 第二计数器

300 开关件

Claims (10)

1.一种轴承故障诊断设备，其包括：第一检测装置(100)和第二检测装置(200)，其中，所述第一检测装置(100)具有振动加速度传感器(102)、第一时钟同步模块(105)和第一通信模块(101)，所述第二检测装置(200)具有速度传感器(202)、第二时钟同步模块(205)和第二通信模块(201)，其中，所述第一通信模块(101)和所述第二通信模块(202)能够进行通讯，其中，所述第一时钟同步器(105)和所述第二时钟同步器(205)具有共同的开关件(300)。

2.根据权利要求1所述的轴承故障诊断设备，其特征在于，所述第一通信模块(101)和所述第二通信模块(201)是无线通信模块。

3.根据权利要求1所述的轴承故障诊断设备，其特征在于，所述第一检测装置(100)具有第一处理器模块(104)，所述第二检测装置(200)具有第二处理器模块(204)，其中，所述第一处理器模块(104)和/或所述第二处理器模块(204)具有诊断模块。

4.根据权利要求3所述的轴承故障诊断设备，其特征在于，所述第一检测装置(100)和/或所述第二检测装置(200)具有控制模块。

5.根据权利要求1所述的轴承故障诊断设备，其特征在于，所述第一时钟同步器(105)具有第一计数器(150)，所述第二时钟同步器(205)具有第二计数器(250)，所述第一计数器(150)和所述第二计数器(250)与所述开关件(300)相连接。

6.一种用于轴承故障诊断的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

-采集处于工作状态的轴承的振动加速度信号；

-采集处于工作状态的所述轴承的速度信号；

-通过时间戳同时成对存储所述振动加速度信号和所述速度信号；

-寻找稳定时段的速度信号，根据所述时间戳确定相应时段的振动加速度信号；

-根据所述相应时段的振动加速度信号，获取所述轴承的故障诊断结果。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：确定检测间隔，实时反馈所述故障诊断结果。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果在所述检测间隔内存在多个所述稳定时段，则计算与每个稳定时段具有相同时间戳的振动加速度信号，然后按一定的权重计算所述故障诊断结果。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求6至8所述轴承故障诊断方法的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求6至8所述的轴承故障诊断方法的步骤。