(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210575827.X (22)申请日 2022.05.25 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 朱永生　茹杨　张锐　王强　黄凯　 闫柯　洪军　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 弋才富 (51)Int.Cl. G01M 13/04(2019.01) G01D 21/02(2006.01) G01D 11/00(2006.01) F16B 37/00(2006.01) (54)发明名称 一种智能锁紧螺母及其在卡车车桥轴承检 测上的应用 (57)摘要 一种智能锁紧螺母及其在卡车车桥轴承检 测上的应用， 使用智能锁紧螺母代 替原有待监测 轴承或固定轴承 所使用的锁紧螺母， 实现对车桥 所有轴承的状态信息的获取、 处理； 所述智 能锁 紧螺母在原有锁紧螺母基础上嵌入一个嵌入式 感知运算单元； 智能锁紧螺母的嵌入式感知运算 单元启动后， 通过嵌入式感知运算单元， 采集车 桥轴承的振动与温度数据， 并对数据进行保存， 直至完成数据采集； 嵌入式感知运算单元按照一 定流程完成相关信息的处理， 从而获得轴承运行 状态正常与否， 本发明通过设计智能锁紧螺母， 实现了车桥轴承信息的直接采集， 解决了车桥轴 承难以监测的问题实现更加精确可靠的车桥轴 承状态识别， 以及进一步的是否存在某类故障的 结论。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 114993674 A 2022.09.02 CN 114993674 A 1.一种智能锁紧螺母， 包括锁紧螺母本体(1)， 其特征在于， 在锁紧螺母本体(1)上嵌入 一个嵌入式感知运 算单元(2)。 2.根据权利要求1所述的一种智能锁紧螺母， 其特征在于， 所述嵌入式感知运算单元 (2)集成了传感单元、 数据辅助单元以及通讯单元； 所述传感单元包括MEMS加 速度传感器， 温度传感器或者其他需要的传感器件； 所述数据辅助单元包括数据存储、 运算分析， 实现信 息处理与相关监测、 诊断算法的运行； 所述通讯单元包括无线、 有线通讯， 使智能锁紧螺母 能够将轴承的状态信息对外发送。 3.根据权利要求1所述的一种智能锁紧螺母， 其特征在于， 所述嵌入式感知运算单元 (2)的安装方式包括： 在锁 紧螺母本体(1)中开槽， 将嵌入式感知运算单元内嵌到锁紧螺母 本体内， 或将封装后的嵌入式感知运算单元(2)与锁紧螺母本体(1)进行固定连接； 或者将 封装后的嵌入式感知单元(2)安装在轴承基座(3)上， 嵌入式感知单元(2)通过面接触的方 式与锁紧螺母本体(1)配合。 4.基于上述权利要求1所述的一种智能锁紧螺母在卡车车桥轴承检测上的应用， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 使用智能锁紧螺母本体(1)， 实现对车桥所有轴承的状态信息的获取、 处 理； 所述智能锁紧螺母是在锁紧螺母本体(1)上嵌入一个嵌入式感知运 算单元(2)； 步骤二： 智能锁紧螺母的嵌入式感知运算单元启动后， 根据重力加速度对芯片进行定 位初始化； 步骤三： 通过嵌入式感知运算单元， 采集车桥轴承的振动与温度 数据， 并对数据进行保 存， 直至完成数据采集； 步骤四： 判断轴承的温度数据， 如果温度数据超过了正常的范围， 则认为轴承状态异 常， 立即对外进行报警； 步骤五： 对振动信号使用FFT或者DFT算法进行时域信号到频域信号的转换， 获得频域 后， 根据频域中的特定信号判断当前轴承的转速信息； 由于轴承在旋转过程中， 无论 故障与 否， 都是在做频率与转速成一定比例关系的周期运动， 因此通过转速频率以外的其他频率 作为佐证， 包括 二倍频， 三倍频， 滚珠旋转频率； 步骤六： 判断轴承振动信号的时域指标， 包括峰峰值、 峭度、 均方差信号， 判断其是否在 对应转速下的相应阈值内； 如果在阈值内， 说明轴承状态较为正常， 如果不正常， 则进入下 一步； 步骤七： 根据转速信息， 与轴承的信息， 寻找特定倍频的故障频率， 通过不同频率的信 息， 判断轴承的故障情况， 并对轴承是否能够继续工作做出判断； 智能锁紧螺母对轴承状态 判定为异常时， 对信息进行重复性降噪处理； 即在连续数次判断为异常概率大于一定数值 时， 判定轴承状态 异常； 步骤八： 智能锁紧螺母判定轴承状态， 将该信 息由智能锁紧螺母发送给整车， 由整车进 行相关信息的警报。 5.根据权利要求4所述的一种智能锁紧螺母在卡车车桥轴承检测上的应用， 其特征在 于， 所述嵌入式感知运算单元集成了传感单元、 数据辅助单元以及通讯单元； 所述传感单元 包括MEMS加速度传感器， 温度传感器或者其他需要的传感器件； 所述数据辅助单元包括数 据存储、 运算分析， 实现信息处理与相关监测、 诊断算法的运行； 所述通讯单元包括无线、 有权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114993674 A 2线通讯， 使智能锁紧螺母能够将轴承的状态信息对外发送。 6.根据权利要求4所述的一种智能锁紧螺母在卡车车桥轴承检测上的应用， 其特征在 于， 所述嵌入式感知运算单元(2)的安装方式包括： 在锁紧螺母本体(1)中开槽， 将嵌入式感 知运算单元内嵌到锁紧螺母本体内， 或将封装后的嵌入式感知运算单元(2)与锁紧螺母本 体(1)进行固定连接； 或者将 封装后的嵌入式感知单元(2)安装在轴承基座(3)上， 嵌入式感 知单元(2)通过面接触的方式与锁紧螺母本体(1)配合。 7.根据权利要求4所述的一种智能锁紧螺母在卡车车桥轴承检测上的应用， 其特征在 于， 所述步骤二中， 当MEMS加速度传感器安置在垂直于地面的平面时， 其芯片角度θ 的定位 公式如下： 其中ACC_x与ACC_y为所获得的x与y方向的加速度信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114993674 A 3