【Abstract】This paper address the issue of bearing wear in new energy vehicle drive motors，this study proposes a multi-parameter fusion warningmethodcombining vibrationand temperaturemonitoring，integratedwithaninteligent lubrication system for precise maintenance.

【Key words】 new energy vehicle drive motor；bearing wear warning；inteligent lubrication；edge computing

1故障原因分析

軸承異常磨損主要呈現(xiàn)兩種典型失效模式。在高速運轉(zhuǎn)工況下，軸承滾道和滾動體表面容易出現(xiàn)疲勞剝落，形成點蝕或片狀剝落區(qū)。另一種常見失效是電蝕損傷，由于電機控制器IGBT開關(guān)產(chǎn)生的高頻脈沖電流通過軸承時，會在接觸面產(chǎn)生放電腐蝕。導(dǎo)致這些故障的關(guān)鍵因素包括三個方面： ① 潤滑管理不當(dāng)，表現(xiàn)為潤滑周期設(shè)置不合理或油脂選型不當(dāng)； ② 機械負(fù)荷異常，包括軸向或徑向負(fù)荷突然增大； ③ 密封系統(tǒng)失效，導(dǎo)致外部污染物進入或潤滑油脂泄漏。

2檢測步驟與工具

振動檢測是判斷軸承狀態(tài)的首要環(huán)節(jié)。采用三軸加速度傳感器進行數(shù)據(jù)采集時，需將傳感器剛性安裝在軸承座徑向和軸向測量點，采樣頻率應(yīng)不低于 10kHz 以確保捕捉高頻振動特征。實際應(yīng)用中，PCB356A15型傳感器因其寬頻響特性成為優(yōu)選。采集的時域信號需經(jīng)過帶通濾波后，采用包絡(luò)解調(diào)技術(shù)提取故障特征頻率，重點關(guān)注軸承外圈、內(nèi)圈和滾動體的特征頻率及其諧波成分。當(dāng)出現(xiàn)明顯邊頻帶或諧波能量集中現(xiàn)象時，即可判定存在早期磨損。

溫度監(jiān)測系統(tǒng)由兩種方式構(gòu)成。紅外熱像儀適用于定期巡檢，測量時需保持固定距離和角度，重點關(guān)注軸承座與端蓋接合處的溫度分布。FLIRA300熱像儀的溫度分辨率可達 0.05^qC ，能清晰識別局部過熱區(qū)域。對于實時監(jiān)測，PT100溫度傳感器應(yīng)嵌入軸承座測溫孔，信號通過屏蔽電纜接入數(shù)據(jù)采集模塊，采樣間隔建議設(shè)置為 10s 。當(dāng)監(jiān)測點溫度超過環(huán)境溫度 35% 或相鄰測點溫差大于 15^°C 時，需立即檢查潤滑狀況。

潤滑狀態(tài)檢測采用在線式油液分析儀，安裝時需在軸承回油管路或油腔取樣口設(shè)置檢測探頭。傳感器通過近紅外光譜分析，可實時監(jiān)測油脂含水量和固體污染物濃度。水分含量超過 0.5% 或金屬顆粒濃度大于 100ppm 時，表明潤滑劑已失效。檢測數(shù)據(jù)通過 4～20mA 模擬信號或RS485接口傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)。

3自動化預(yù)警方案

多參數(shù)融合預(yù)警系統(tǒng)的核心在于建立特征參數(shù)關(guān)聯(lián)模型。系統(tǒng)通過邊緣計算網(wǎng)關(guān)同步采集振動、溫度和電機相電流信號，NIcRIO系列控制器適合完成該任務(wù)。振動信號提取RMS值和峭度系數(shù)，溫度信號計算變化梯度，電流信號分析諧波畸變率。當(dāng)振動RMS值連續(xù)3次采樣超過基線值2倍，同時溫度梯度達到 0.5^°C/min ，且電流THD上升 15% 時，觸發(fā)二級報警。系統(tǒng)采用滑動時間窗算法，以 10min 為周期更新參考基線。

預(yù)警信息傳輸采用分層架構(gòu)。底層通過CAN總線將原始數(shù)據(jù)發(fā)送至車載網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)設(shè)備對數(shù)據(jù)進行壓縮和特征提取后，通過4G模塊上傳至云端。百度智能云平臺接收數(shù)據(jù)后，自動生成軸承健康度曲線和剩余壽命預(yù)測。運維人員可通過網(wǎng)頁端或移動

APP查看實時狀態(tài)，系統(tǒng)支持設(shè)置多級報警閾值，并自動推送維護工單至指定人員。歷史數(shù)據(jù)存儲采用時序數(shù)據(jù)庫，保留周期不少于12個月，支持按故障特征進行數(shù)據(jù)挖掘和分析。

實施過程中需注意幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳感器安裝前應(yīng)進行校準(zhǔn)，振動傳感器需做頻響測試，溫度傳感器需進行三點標(biāo)定?，F(xiàn)場布線要避開高壓電纜，模擬信號傳輸距離超過 5m 時需增加信號調(diào)理器。系統(tǒng)調(diào)試階段應(yīng)模擬典型故障工況，驗證報警響應(yīng)時間和準(zhǔn)確率，要求從數(shù)據(jù)采集到報警觸發(fā)的延遲不超過 30s 。

維護人員需能夠通過振動頻譜識別軸承各部件故障特征頻率，理解溫度變化與負(fù)載率的對應(yīng)關(guān)系，會使用油液檢測儀進行標(biāo)定操作。日常巡檢時要檢查傳感器固定是否松動，電纜接頭是否氧化，并定期清潔光學(xué)測溫窗口。系統(tǒng)維護記錄需詳細(xì)記載每次報警的處理過程和根本原因分析，這些數(shù)據(jù)將用于優(yōu)化預(yù)警算法參數(shù)。

4自動化潤滑方案

智能潤滑系統(tǒng)的核心在于實現(xiàn)精準(zhǔn)供油控制。采用電動注油泵進行自動補脂時，需在軸承座潤滑口加裝高精度分配閥，確保油脂能均勻注入軸承內(nèi)部。GRACOOptiLube系列注油泵因其穩(wěn)定的輸出壓力和流量調(diào)節(jié)功能而成為優(yōu)選方案。系統(tǒng)通過CAN總線實時獲取電機控制器的轉(zhuǎn)速和扭矩信號，當(dāng)檢測到連續(xù)高速運行或大負(fù)載工況時，自動縮短潤滑間隔時間。注油量計算公式需考慮軸承型號和工作溫度，一般按照軸承腔體容積的 15%～20% 進行補充。

密封系統(tǒng)的改進主要針對電蝕問題。在電機非驅(qū)動端加裝接地導(dǎo)電刷，確保軸電流能可靠導(dǎo)出。對于高功率密度電機，建議采用絕緣涂層軸承，涂層厚度應(yīng)控制在 50～100μm 范圍內(nèi)。密封件選用氟橡膠材質(zhì)，唇口設(shè)計要保證 0.05～0.1mm 的過盈量，既能有效防止外部污染物侵入，又不至于因摩擦過大導(dǎo)致溫升異常。安裝時需特別注意密封件的裝配方向，確保唇口朝向軸承內(nèi)部。

潤滑管路改造需遵循幾個關(guān)鍵原則。主油管采用不銹鋼材質(zhì)，分支管路使用耐油尼龍管，所有接頭必須采用快插式密封結(jié)構(gòu)。分配閥應(yīng)安裝在距離軸承最近的位置，管路長度不超過 0.5m 以避免油脂固化。注油嘴的安裝角度要保證油脂能直接進人軸承滾道，通常采用 45^° 斜向布置。系統(tǒng)調(diào)試時需進行注油壓力測試，確保各支路油壓偏差不超過標(biāo)稱值的 10% 。

5實施步驟

硬件部署階段首先要完成傳感器網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。振動傳感器安裝在軸承座徑向和軸向的加工平面上，安裝面需打磨至Ra1.6以下粗糙度，采用M5不銹鋼螺釘緊固。溫度傳感器通過螺紋固定在軸承座測溫孔內(nèi)，螺紋處涂抹導(dǎo)熱硅脂確保測溫響應(yīng)速度。信號線采用雙絞屏蔽電纜，與動力線保持至少 10cm 間距，所有接線端子要做防水處理。數(shù)據(jù)采集模塊建議安裝在電機控制器艙內(nèi)，利用現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)進行溫度控制。

軟件配置工作分為三個層次展開。邊緣計算設(shè)備運行輕量化TensorFlowLite模型，輸入層接收振動頻譜、溫度梯度和電流諧波等12維特征向量，輸出層給出健康評分和故障概率。模型訓(xùn)練采用實際路采數(shù)據(jù)，需包含至少20種典型故障工況樣本。云端平臺開發(fā)采用微服務(wù)架構(gòu)，數(shù)據(jù)接口服務(wù)負(fù)責(zé)接收邊緣設(shè)備上傳的JSON格式數(shù)據(jù)，分析服務(wù)實現(xiàn)趨勢預(yù)測和報警規(guī)則計算，前端采用 Vue.js 框架開發(fā)可視化看板，支持三維軸承模型展示和潤滑歷史曲線查詢。

驗證測試需設(shè)計完整的場景矩陣。在底盤測功機上模擬城市擁堵工況，設(shè)置10s間隔的啟停循環(huán)，持續(xù)8h測試潤滑系統(tǒng)響應(yīng)能力。高速環(huán)道測試重點考核振動預(yù)警靈敏度，在 120km/h 勻速行駛中人為注入 0.1mm 間隙故障。坡道測試選擇 20% 坡度路段，連續(xù)進行10次全負(fù)荷爬坡，驗證系統(tǒng)在極限負(fù)載下的穩(wěn)定性。最終驗收標(biāo)準(zhǔn)要求系統(tǒng)能在故障發(fā)生前30min 發(fā)出預(yù)警，將誤報率控制在 5% 以下。

系統(tǒng)維護建立標(biāo)準(zhǔn)化流程。每季度對傳感器進行校準(zhǔn)，振動傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)振動臺進行頻響曲線驗證，溫度傳感器在恒溫油槽中進行三點標(biāo)定。每月檢查潤滑管路密封性，測試注油泵輸出壓力是否達標(biāo)。軟件系統(tǒng)實行雙周迭代更新，每次更新后要在臺架上進行24h連續(xù)運行測試。維護記錄通過區(qū)塊鏈技術(shù)存證，確保數(shù)據(jù)不可篡改。

參考文獻

[1]覃楚東，賀石中，龐晉山，等.基于有限元分析和油液監(jiān)測的軸承疲勞磨損壽命研究[J].潤滑與密封，2018，43（7）：121-125，156.

（編輯 楊凱麟）