專利名稱：用于監(jiān)視齒輪系統(tǒng)中的軸斷裂或初期齒輪打滑的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸斷裂和初期齒輪打滑，尤其涉及監(jiān)視操作系統(tǒng)例如機(jī)車的齒輪系統(tǒng)中的軸斷裂和初期齒輪打滑的裝置和方法。
在齒輪系統(tǒng)中，借助于在帶齒的輪子或齒輪之間的直接接觸使運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)矩從一個(gè)軸傳遞到另一個(gè)軸。

圖1說明用于推動(dòng)機(jī)車的齒輪系統(tǒng)10的一個(gè)例子。齒輪系統(tǒng)10包括電動(dòng)機(jī)12，其具有通過被固定在機(jī)車上的軸承16可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐著的驅(qū)動(dòng)軸14，轉(zhuǎn)子11，以及具有定子繞組21和引線23的定子19。小齒輪18被固定在驅(qū)動(dòng)軸14的一端。一般地說，小齒輪18被裝配并被熱壓在驅(qū)動(dòng)軸14的錐形的端部15上。小齒輪18和大齒輪20嚙合，大齒輪20被固定在通過軸承24可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐著的車輪軸24上并驅(qū)動(dòng)車輪軸22。車輪軸22的端部和機(jī)車的各個(gè)車輪26相連。
雖然電動(dòng)機(jī)12被彈性地支撐在機(jī)車上，但是由于軌道30的不平的部分使得齒輪系統(tǒng)10經(jīng)受大的機(jī)械振動(dòng)。通常，在苛刻條件下使用一段時(shí)間之后，驅(qū)動(dòng)軸14可能由于疲勞而斷裂。同樣，小齒輪18可能沒有任何預(yù)先的征兆而相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸14打滑，使得轉(zhuǎn)矩不再被傳遞到車輪26上。這種故障可能是災(zāi)難性的，并且其修復(fù)例如除去電動(dòng)機(jī)12、重新裝配小齒輪18、或者更換驅(qū)動(dòng)軸14需要高的費(fèi)用和高的勞動(dòng)強(qiáng)度，并要求機(jī)車暫時(shí)停止使用。
因此，需要一種裝置和方法，用于以低的費(fèi)用在線監(jiān)視工作著的齒輪系統(tǒng)，其中所述裝置和方法能夠預(yù)報(bào)軸斷裂或小齒輪打滑。
上述的需要被本發(fā)明滿足了，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的診斷技術(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)方面，用于監(jiān)視操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的方法包括以下步驟第一次確定操作系統(tǒng)的特征固有頻率，第二次確定特征固有頻率，比較第一次確定的特征固有頻率和第二次確定的特征固有頻率，從而檢測(cè)至少由于軸斷裂和初始小齒輪打滑之一而引起的特征固有頻率漂移。
為了監(jiān)視軸斷裂，特征固有頻率是操作系統(tǒng)的軸的固有頻率。為了監(jiān)視小齒輪打滑，固有頻率是包括操作系統(tǒng)的小齒輪的部件的特征固有頻率，或者是包括小齒輪的兩個(gè)相連的部件的特征固有頻率。
確定特征固有頻率的步驟可以包括測(cè)量操作系統(tǒng)的振動(dòng)，測(cè)量操作系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的電流，測(cè)量操作系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振蕩，或者測(cè)量操作系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的電流與電壓。最好是，確定特征固有頻率的步驟可以包括進(jìn)行快速富氏變換分析的步驟。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于監(jiān)視操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的裝置包括控制器，其適用于第一次確定操作系統(tǒng)的特征固有頻率，第二次確定特征固有頻率，并比較第一次確定的特征固有頻率和第二次確定的特征固有頻率，從而檢測(cè)至少由于軸斷裂和初期小齒輪打滑之一而引起的特征固有頻率中的漂移。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種產(chǎn)品包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，其中含有具有計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼裝置，用于進(jìn)行操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的監(jiān)視。在所述產(chǎn)品中的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼裝置包括這樣一種計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼裝置，其用于第一次確定操作系統(tǒng)的特征固有頻率，第二次確定特征固有頻率，并比較第一次確定的特征固有頻率和第二次確定的特征固有頻率，從而檢測(cè)至少由于軸斷裂或初期小齒輪打滑之一而引起的特征固有頻率中的漂移。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，由計(jì)算機(jī)可讀的至少一個(gè)程序存儲(chǔ)裝置，包括至少一個(gè)可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令，其實(shí)施上述的用于監(jiān)視操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的方法。
圖1是機(jī)車的齒輪系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的側(cè)視圖，具有一部分截面圖，其中包括按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例設(shè)置的振動(dòng)傳感器；圖2示意地說明用于在圖1所示的齒輪系統(tǒng)工作期間監(jiān)視軸斷裂或初期小齒輪打滑的裝置的一個(gè)實(shí)施例；圖3是在圖1所示的齒輪系統(tǒng)的操作期間的代表振動(dòng)或位移的信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線；圖4是作為快速富氏變換分析的結(jié)果的圖3所示的信號(hào)的頻率分量曲線；圖5是在操作期間圖1所示的驅(qū)動(dòng)軸的特征固有頻率隨時(shí)間的變化或漂移曲線；
圖6示意地說明用于在圖1所示的齒輪系統(tǒng)的操作期間監(jiān)視軸斷裂或初期小齒輪打滑的裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖7示意地說明用于在圖1所示的齒輪系統(tǒng)的操作期間監(jiān)視軸斷裂或初期小齒輪打滑的裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖8是圖1所示的齒輪系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的電流隨時(shí)間變化的曲線；圖9是作為快速富氏變換分析的結(jié)果的圖8所示的的信號(hào)的頻率分量的曲線；圖10局部示意地說明用于在圖1所示的齒輪系統(tǒng)的操作期間監(jiān)視軸斷裂或初期小齒輪打滑的裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖11局部示意地說明用于在圖1所示的齒輪系統(tǒng)的操作期間監(jiān)視軸斷裂或初期小齒輪打滑的裝置的另一個(gè)實(shí)施例，其中電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)；以及圖12是施加于圖1所示的齒輪系統(tǒng)的交流電機(jī)的交流電流隨時(shí)間的變化曲線。
本發(fā)明提供一種用于監(jiān)視操作系統(tǒng)10(圖1)例如用于推動(dòng)機(jī)車的齒輪系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的在線診斷技術(shù)。如同下面要詳細(xì)說明的，通過觀察驅(qū)動(dòng)軸14的特征固有頻率或諧振頻率(由于橫向振蕩或扭轉(zhuǎn)振蕩)隨時(shí)間的漂移來監(jiān)視軸斷裂。通過觀察齒輪系統(tǒng)的一個(gè)或幾個(gè)部件由于在小齒輪和驅(qū)動(dòng)軸之間的連接而引起的特征固有頻率或多個(gè)特征固有頻率隨時(shí)間的漂移(由于橫向振蕩或扭轉(zhuǎn)振蕩)來監(jiān)視初期小齒輪打滑。
關(guān)于軸斷裂，對(duì)于一階系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)軸14具有由其軸承16之間的距離、驅(qū)動(dòng)軸的剛度、以及驅(qū)動(dòng)軸和轉(zhuǎn)子的質(zhì)量決定的固有頻率或諧振頻率。在較小的程度上，軸承和小齒輪18的裝配及允差也可以影響軸的特征固有頻率。如果在軸中存在裂縫或嚴(yán)重的斷裂，則軸的剛度發(fā)生變化，從而引起軸的特征固有頻率的改變或漂移(由于橫向振蕩或扭轉(zhuǎn)振蕩)。要被觀察和監(jiān)視的未損傷的軸的特定特征固有頻率可以通過對(duì)分析模型進(jìn)行模擬或者通過對(duì)物理模型進(jìn)行試驗(yàn)被初始地確定。
圖2示意地說明用于監(jiān)視齒輪系統(tǒng)10(圖1)中的軸斷裂的裝置40的一個(gè)實(shí)施例。裝置40包括振動(dòng)檢測(cè)器42，例如被安裝在一個(gè)軸承16(圖1)上的加速度計(jì)，用于監(jiān)視在操作期間在齒輪系統(tǒng)10中發(fā)生的振動(dòng)(橫向振蕩)。選擇地，振動(dòng)檢測(cè)器42可以安裝在電動(dòng)機(jī)12(圖1)的定子19上。
來自振動(dòng)檢測(cè)器42的輸出信號(hào)是在操作期間在齒輪系統(tǒng)10中發(fā)生的許多振動(dòng)的合成信號(hào)。齒輪系統(tǒng)10隨時(shí)間的振動(dòng)或位移可以用曲線形式表示，如圖3所示。在本例中，來自振動(dòng)檢測(cè)器42的輸出信號(hào)流經(jīng)信號(hào)調(diào)節(jié)器44，放大器46，去假頻濾波器48和模數(shù)轉(zhuǎn)換器50。
計(jì)算機(jī)52接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器50的結(jié)果信號(hào)，并確定構(gòu)成結(jié)果信號(hào)的各個(gè)特征固有頻率分量。在一個(gè)實(shí)施例中，例如使用快速富氏變換(FFT)分析進(jìn)行所述確定。用于進(jìn)行結(jié)果信號(hào)的FFT分析從而確定構(gòu)成結(jié)果信號(hào)的特征固有頻率分量的合適的計(jì)算機(jī)程序是容易得到的。圖4說明FFT分析的結(jié)果和驅(qū)動(dòng)軸14的特征固有頻率Fs。
然后，在一段時(shí)間內(nèi)，例如幾天、幾個(gè)星期或幾個(gè)月，監(jiān)視并跟蹤特征固有頻率Fs。圖5說明在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)特征固有頻率進(jìn)行跟蹤的結(jié)果。例如，計(jì)算機(jī)52比較特征固有頻率Fs的第一確定值和以后的第二確定值，從而響應(yīng)軸斷裂的初期階段或者隨著一個(gè)或幾個(gè)裂縫的逐漸產(chǎn)生來檢測(cè)特征固有頻率Fs的漂移。在本例中，在第四個(gè)星期之后觀察到驅(qū)動(dòng)軸的特征固有頻率增加，其數(shù)量級(jí)可能只有百分之幾，這表示斷裂的開始或者在軸中一個(gè)或幾個(gè)裂縫逐漸擴(kuò)大。如果一個(gè)或幾個(gè)裂縫繼續(xù)發(fā)展，則可能發(fā)生故障，如圖5中在第8周和第9周之間觀察到的情況。此外，可以通過比較分析模型或物理模型的確定值根據(jù)漂移的大小確定軸中裂縫的大小。
圖6示意地說明用于檢測(cè)齒輪系統(tǒng)10的位移或振動(dòng)并監(jiān)視齒輪系統(tǒng)10的特征固有頻率的另一個(gè)裝置60。在這個(gè)說明性的實(shí)施例中，裝置60包括振動(dòng)檢測(cè)器62，信號(hào)調(diào)節(jié)器64，和頻譜分析器66，頻譜分析器用于在齒輪系統(tǒng)10的操作期間選擇來自振動(dòng)檢測(cè)器的結(jié)果信號(hào)的特征固有頻率分量。
裝置40(圖2)和裝置60(圖6)還需要能夠通過操作監(jiān)視由于在小齒輪18(圖1)和驅(qū)動(dòng)軸14(圖1)之間的接觸面積的丟失或減少而產(chǎn)生的初期小齒輪打滑。在本發(fā)明的另一方面，并且參照?qǐng)D1，被監(jiān)視的特征固有頻率相應(yīng)于包括小齒輪18的部件，例如包括小齒輪18和驅(qū)動(dòng)軸14的部件。和軸斷裂一樣，可以使用這個(gè)部件的特征固有頻率的漂移指示小齒輪18和驅(qū)動(dòng)軸14之間接觸面積的減少。
因?yàn)榘ㄐ↓X輪18和驅(qū)動(dòng)軸14的部件的特征固有頻率應(yīng)當(dāng)接近于驅(qū)動(dòng)軸14的特征固有頻率(小齒輪18和驅(qū)動(dòng)軸14相比一般具有相當(dāng)小的質(zhì)量)，所以，在本發(fā)明的另一個(gè)方面，需要利用齒輪系統(tǒng)10的兩個(gè)獨(dú)立連接的部件監(jiān)視初期小齒輪打滑。
例如，參見圖1，第一部件17包括電動(dòng)機(jī)12、驅(qū)動(dòng)軸14、軸承16和小齒輪18，其具有第一獨(dú)立特征固有頻率FA1(圖4)。此外，第二部件27包括車輪軸22、軸承24、大齒輪20和車輪26，其具有第二獨(dú)立特征固有頻率FA2(圖4)，它們可以利用同一個(gè)檢測(cè)器被監(jiān)視，如圖1和圖4所示，或利用單獨(dú)的檢測(cè)器被監(jiān)視(未示出)。當(dāng)小齒輪18的齒和大齒輪20的齒之間的嚙合基本上恒定時(shí)，兩個(gè)部件17和27之間的耦聯(lián)將隨著在小齒輪18和驅(qū)動(dòng)軸14之間配合的剛度的改變而改變或漂移。
如果在小齒輪和軸之間的接觸面積是最大可能的接觸面積，則耦聯(lián)應(yīng)當(dāng)是剛性的。然而，如果接觸面積大大減少，則小齒輪18相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸14的柔性增大，使得耦聯(lián)的剛度減少，因而引起部件17和部件27的各自的特征固有頻率漂移。因而，通過確定并監(jiān)視上述兩個(gè)部件的特征固有頻率，基本上根據(jù)齒輪系統(tǒng)的全部質(zhì)量來監(jiān)視小齒輪打滑。和軸斷裂一樣，開始時(shí)，兩個(gè)部件的特征固有頻率可以通過一個(gè)分析模型或通過對(duì)物理模型進(jìn)行試驗(yàn)預(yù)先確定。
通過跟蹤這兩個(gè)部件的特征固有頻率的漂移，可以檢測(cè)初期小齒輪打滑。此外，可以通過和分析模型或物理模型進(jìn)行比較，根據(jù)漂移的大小確定在驅(qū)動(dòng)軸和小齒輪之間的接觸面積的損失。接觸面積損失又意味著用于承受大轉(zhuǎn)矩的配合能力的減少，因而增加了在重負(fù)荷下小齒輪打滑的可能性。
在本發(fā)明的另一方面，代替振動(dòng)檢測(cè)器，電動(dòng)機(jī)12可用于監(jiān)視所需的特征固有頻率。雖然振動(dòng)檢測(cè)器是合適的精確的裝置，但其需要電纜，而電纜可能變松，并具有有限的操作壽命。例如，在操作期間由于齒輪系統(tǒng)的振動(dòng)而引起的電動(dòng)機(jī)的橫向振蕩(徑向運(yùn)動(dòng))使轉(zhuǎn)子11和定子19(圖1)之間的氣隙改變。這一結(jié)果引起磁通的改變，這又引起通過電動(dòng)機(jī)繞組21的電流的小的變化。圖7示意地說明利用電流檢測(cè)器72檢測(cè)電動(dòng)機(jī)12的電流，從而檢測(cè)圖1所示的齒輪系統(tǒng)10的特征固有頻率的裝置70，在一個(gè)實(shí)施例中，電流檢測(cè)器和電動(dòng)機(jī)12的引線23相連。
直流電動(dòng)機(jī)的電流雖然隨時(shí)間基本上是恒定的，但是由于電動(dòng)機(jī)的橫向振蕩，電流中仍然含有小的波動(dòng)，如圖8所示。電流中小的波動(dòng)可由電流檢測(cè)器72檢測(cè)，電流檢測(cè)器可以抵阻的分流線圈。選擇地，可以使用具有圍繞電流引線23(圖1)繞制的檢測(cè)器繞組(未示出)的電流檢測(cè)器。例如，電動(dòng)機(jī)電流的改變將引起檢測(cè)器繞組中電流改變?？梢韵驒z測(cè)器繞組提供一個(gè)信號(hào)，把在檢測(cè)器繞組中改變的電流減少到0。所述被提供給電流檢測(cè)器繞組的信號(hào)將相應(yīng)于電機(jī)電流中的波動(dòng)。這種電流檢測(cè)器例如可以從LEM Instruments，inc.ofTorrance，California得到。
在一個(gè)實(shí)施例中，使從電流檢測(cè)器72輸出的信號(hào)流經(jīng)信號(hào)調(diào)節(jié)器74，放大器76，去假頻濾波器78和模數(shù)轉(zhuǎn)換器80。來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器80的結(jié)果信號(hào)然后被提供給計(jì)算機(jī)82，計(jì)算機(jī)確定構(gòu)成結(jié)果信號(hào)的各個(gè)特征固有頻率分量，如圖9所示。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)分析包括對(duì)來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的結(jié)果信號(hào)進(jìn)行快速富氏變換。如上所述，可以監(jiān)視一個(gè)或幾個(gè)特征固有頻率，以便檢測(cè)至少由于軸斷裂和初期小齒輪打滑之一而引起的漂移。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，利用電動(dòng)機(jī)12(圖1)的轉(zhuǎn)矩確定齒輪系統(tǒng)10的扭轉(zhuǎn)振蕩，扭轉(zhuǎn)振蕩也和驅(qū)動(dòng)軸14(圖1)的各個(gè)特征固有頻率以及小齒輪18(圖1)和驅(qū)動(dòng)軸14(圖1)之間的耦聯(lián)相關(guān)。例如，對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，根據(jù)電壓和電流計(jì)算轉(zhuǎn)矩。如圖10所示，電壓檢測(cè)器92和電流檢測(cè)器94被可操作地和電動(dòng)機(jī)12(圖1)的電源引線相連。輸出信號(hào)可以被組合從而確定轉(zhuǎn)矩，然后上述的設(shè)備40，60和70對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行處理。
對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)，兩個(gè)電壓檢測(cè)器102，103和兩個(gè)電流檢測(cè)器104和105(圖11)被可操作地和齒輪系統(tǒng)10(圖1)的交流電動(dòng)機(jī)12的電源引線相連。輸出信號(hào)可以被可操作地組合，從而確定可以按照上面關(guān)于設(shè)備40，60和70的說明被處理的轉(zhuǎn)矩。此外，在交流電動(dòng)機(jī)的情況下，檢測(cè)器104或105的交流電流將被調(diào)制，如圖12所示。這個(gè)調(diào)制信號(hào)可以被幅值解調(diào)檢測(cè)器(未示出)檢測(cè)，從而選出變化的信號(hào)，接著，進(jìn)行FFT分析，從而選出特征固有頻率分量，并按照上面關(guān)于設(shè)備40，60和70的說明進(jìn)行處理。
上面說明的設(shè)備可被包括在控制器或計(jì)算機(jī)環(huán)境200中，或者和控制器或計(jì)算機(jī)環(huán)境200相結(jié)合，例如圖1所示的機(jī)車的復(fù)雜的控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)環(huán)境200例如包括至少一個(gè)中央處理單元202，存儲(chǔ)器或主存儲(chǔ)器204，以及一個(gè)或幾個(gè)輸入/輸出設(shè)備206。計(jì)算機(jī)環(huán)境200可以作為一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)環(huán)境被提供，或者作為用于運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)的多個(gè)系統(tǒng)環(huán)境被提供。
如所公知的那樣，中央處理單元202是控制中心，并提供用于執(zhí)行指令中斷功能、定時(shí)功能，初始程序加載和其它的與機(jī)器有關(guān)的功能的時(shí)序和處理設(shè)施。中央處理單元202執(zhí)行至少一個(gè)操作系統(tǒng)，如所公知的，所述操作系統(tǒng)用于通過控制其它程序的執(zhí)行來控制中央處理單元202的操作，控制和外圍設(shè)備的通信并控制計(jì)算機(jī)資源的使用。
中央處理單元202和主存儲(chǔ)器204相連，主存儲(chǔ)器204可被直接尋址，并可以提供由中央處理單元202高速處理的數(shù)據(jù)。主存儲(chǔ)器可以在物理上和CPU集成在一起，或者構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的單元。最好主存儲(chǔ)器204可以存儲(chǔ)在操作系統(tǒng)中的一個(gè)或幾個(gè)軸的以及齒輪系統(tǒng)的一個(gè)或幾個(gè)部件的預(yù)定的特征固有頻率，這些頻率可用于選出并監(jiān)視操作系統(tǒng)的實(shí)際的特征固有頻率，并用于確定裂縫或小齒輪打滑的程度。
主存儲(chǔ)器204也和一個(gè)或幾個(gè)輸入/輸出設(shè)備206相連。這些設(shè)備例如包括鍵盤，通信控制器，遠(yuǎn)程信息處理裝置，打印機(jī)，磁存儲(chǔ)介質(zhì)(例如盒式磁帶或磁盤)，光存儲(chǔ)介質(zhì)(例如CD-ROM)，直接存取存儲(chǔ)裝置，以及基于檢測(cè)器的設(shè)備(例如振動(dòng)檢測(cè)器42，電流檢測(cè)器72，94，104和105，電壓檢測(cè)器92，102，103)。數(shù)據(jù)從主存儲(chǔ)器204被傳遞到輸入/輸出裝置206，并從輸入/輸出裝置206返回主存儲(chǔ)器204。
按照上述說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地編制用于計(jì)算環(huán)境200中并用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的診斷技術(shù)的的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼，并被存儲(chǔ)在上述的存儲(chǔ)介質(zhì)或存儲(chǔ)裝置中，或者被包括在集成電路中。這種技術(shù)可以是完全自動(dòng)化的，或者在進(jìn)行診斷處理之前由操作人員輸入各種參數(shù)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，由振動(dòng)檢測(cè)器、電流檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器進(jìn)行的測(cè)量可以在機(jī)車的齒輪系統(tǒng)在帶載工作時(shí)周期地進(jìn)行。測(cè)量數(shù)據(jù)可以被下載并進(jìn)行遠(yuǎn)方處理，或者選擇地，測(cè)量數(shù)據(jù)被在在線的條件下進(jìn)行處理，如果檢測(cè)到頻率改變或相位偏移，則向操作者發(fā)出報(bào)警。如果要把測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在機(jī)車上，最好進(jìn)行FFT分析，以便減少要被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。此外，按照上面的說明，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以應(yīng)用于機(jī)車的每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輪部件的軸斷裂和小齒輪打滑。
雖然上面說明了本發(fā)明的一些優(yōu)選的特征，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種改變和改型。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所附的權(quán)利要求旨在包括這些落在本發(fā)明的構(gòu)思內(nèi)的所有的改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)視操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的裝置，所述裝置包括控制器，其適用于第一次確定操作系統(tǒng)的特征固有頻率；所述控制器適用于第二次確定該特征固有頻率；并且所述控制器適用于并比較第一次確定的特征固有頻率和第二次確定的特征固有頻率，從而檢測(cè)至少由于軸斷裂和初期小齒輪打滑之一而引起的特征固有頻率中的漂移。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中特征固有頻率是操作系統(tǒng)的軸的固有頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中特征固有頻率是操作系統(tǒng)的部件的固有頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中特征固有頻率是包括小齒輪的部件的固有頻率。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中特征固有頻率包括操作系統(tǒng)的第一部件的第一特征固有頻率和操作系統(tǒng)的第二相連的部件的第二特征固有頻率。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器適用于響應(yīng)操作系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)量確定特征固有頻率。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器適用于響應(yīng)操作系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)電流的測(cè)量確定特征固有頻率。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器適用于響應(yīng)操作系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振蕩的測(cè)量確定特征固有頻率。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中控制器適用于響應(yīng)操作系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)電流和電壓的測(cè)量確定特征固有頻率。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中控制器適用于利用振動(dòng)測(cè)量的快速富氏變換分析確定特征固有頻率。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中操作系統(tǒng)是齒輪系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中操作系統(tǒng)是機(jī)車的齒輪系統(tǒng)。
13.一種用于監(jiān)視操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的裝置，所述裝置包括用于第一次確定操作系統(tǒng)的特征固有頻率的裝置；用于第二次確定該特征固有頻率的裝置；以及用于并比較第一次確定的特征固有頻率和第二次確定的特征固有頻率，從而檢測(cè)至少由于軸斷裂和初期小齒輪打滑之一而引起的特征固有頻率中的漂移的裝置。
14.一種產(chǎn)品，包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，其中含有具有計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼的裝置，用于進(jìn)行操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的監(jiān)視，在所述產(chǎn)品中的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼裝置包括用于第一次確定操作系統(tǒng)的特征固有頻率的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼裝置；用于第二次確定特征固有頻率的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼裝置；以及用于比較第一次確定的特征固有頻率和第二次確定的特征固有頻率，從而檢測(cè)至少由于軸斷裂和初期小齒輪打滑之一而引起的特征固有頻率中的漂移的計(jì)算機(jī)可讀的程序裝置。
15.一種用于監(jiān)視操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的方法，所述方法包括以下步驟第一次確定操作系統(tǒng)的特征固有頻率；第二次確定該特征固有頻率；以及比較第一次確定的特征固有頻率和第二次確定的特征固有頻率，從而檢測(cè)至少由于軸斷裂和初始小齒輪打滑之一而引起的特征固有頻率漂移。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中特征固有頻率是操作系統(tǒng)的軸的固有頻率。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中特征固有頻率是操作系統(tǒng)的部件的固有頻率。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中的部件包括小齒輪。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中特征固有頻率包括操作系統(tǒng)的第一部件的第一特征固有頻率和操作系統(tǒng)的第二相連的部件的第二特征固有頻率。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一次和第二次確定特征固有頻率包括測(cè)量操作系統(tǒng)的振動(dòng)。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一次和第二次確定特征固有頻率包括測(cè)量操作系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)電流。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一次和第二次確定特征固有頻率包括測(cè)量操作系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振蕩。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一次和第二次確定特征固有頻率包括測(cè)量操作系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的電流和電壓。
24.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一次和第二次確定特征固有頻率包括進(jìn)行對(duì)所測(cè)量電流的快速富氏變換分析。
25.如權(quán)利要求15所述的方法，其中操作系統(tǒng)是齒輪系統(tǒng)。
26.如權(quán)利要求17所述的方法，其中操作系統(tǒng)是機(jī)車的齒輪系統(tǒng)。
27.由機(jī)器可讀的至少一種程序存儲(chǔ)介質(zhì)，其有形地包括可由機(jī)器執(zhí)行的至少一個(gè)指令程序，用于實(shí)施監(jiān)視操作系統(tǒng)中的軸斷裂或初期小齒輪打滑的方法，所述方法包括第一次確定操作系統(tǒng)的特征固有頻率；第二次確定該特征固有頻率；以及比較第一次確定的特征固有頻率和第二次確定的特征固有頻率，從而檢測(cè)至少由于軸斷裂和初始小齒輪打滑之一而引起的特征固有頻率漂移。
全文摘要
一種用于監(jiān)視軸斷裂或初期小齒輪打滑的診斷技術(shù)涉及監(jiān)視操作系統(tǒng),例如機(jī)車的齒輪系統(tǒng)的特征固有頻率的漂移。該技術(shù)涉及監(jiān)視軸的特征固有頻率或諧振頻率的漂移,以便檢測(cè)軸斷裂。該技術(shù)還涉及監(jiān)視操作系統(tǒng)的一個(gè)或幾個(gè)包括小齒輪的部件的特征固有頻率的漂移,并檢測(cè)所述部件的一個(gè)或幾個(gè)特征固有頻率的漂移。可利用振動(dòng)檢測(cè)器或測(cè)量操作系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)電流的變化,從而檢測(cè)振動(dòng),以便監(jiān)視特征固有頻率。
文檔編號(hào)G01H3/08GK1257206SQ99125810
公開日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1999年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月23日
發(fā)明者G·B·克利曼, S·B·雷戴, R·斯里巴 申請(qǐng)人:通用電氣公司