轉(zhuǎn)向架靜載試驗(yàn)臺(tái)適配器故障分析與處置

劉飛鵬，宋 凱，魏廣群

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司資產(chǎn)管理部，山東青島 266111）

0 引言

轉(zhuǎn)向架是軌道車輛的行走部件，是保證車輛順利過(guò)彎并吸收車體振動(dòng)噪聲的重要部分。轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)主要由構(gòu)架、減振裝置、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置、牽引拉桿、中心銷座、單元制動(dòng)缸及高度調(diào)整閥、速度傳感器、接地裝置等部件組成[1]。由于轉(zhuǎn)向架性能參數(shù)較多[2]，并且各個(gè)參數(shù)產(chǎn)生并影響不同的生產(chǎn)工藝過(guò)程，一般較難直接獲得各個(gè)參數(shù)的性能。轉(zhuǎn)向架靜載試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行靜力加載試驗(yàn)，在轉(zhuǎn)向架相應(yīng)的部位安裝稱重傳感器和位移傳感器，獲得4輪受力、構(gòu)架高度及構(gòu)架幾何形狀，建立載荷與位移之間的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)分析可獲得所需要的各個(gè)參數(shù)。中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)所需，引進(jìn)了數(shù)臺(tái)NENCKI公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向架靜載試驗(yàn)臺(tái)。在此給出一起轉(zhuǎn)向架靜載試驗(yàn)臺(tái)故障的原因分析和解決措施。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介及工序

1.1 設(shè)備介紹

NENCKI靜載試驗(yàn)臺(tái)主要功能是檢測(cè)以及質(zhì)量控制新造或者轉(zhuǎn)向架維修。靜載試驗(yàn)臺(tái)的液壓油缸模擬車體重量后，軸箱體和構(gòu)架間隙、軸距尺寸、空氣彈簧及管路氣密性以及各種功能檢測(cè)或者相應(yīng)參數(shù)的測(cè)量均可實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)過(guò)程及完成后，各項(xiàng)參數(shù)均被實(shí)時(shí)保存，可根據(jù)需求隨時(shí)查詢各個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程均為可視化操作。

NENCKI靜載試驗(yàn)臺(tái)主要包括液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、設(shè)備基座、進(jìn)入軌道、龍門鋼架、車輪測(cè)量模塊、下降軌道、底板測(cè)量模塊及壓力適配器等。

1.2 工序內(nèi)容

靜載試驗(yàn)臺(tái)的工序內(nèi)容，主要有軸箱體與構(gòu)架間隙測(cè)量、軸距尺寸測(cè)量、齒輪箱油位調(diào)整與檢測(cè)、齒輪箱安全托間隙測(cè)量、軸箱定位節(jié)點(diǎn)螺栓扭矩校核、輪緣潤(rùn)滑尺寸檢測(cè)及管路氣密性試驗(yàn)、空氣彈簧及管路氣密封試驗(yàn)、差壓閥試驗(yàn)、安裝臂及撒沙裝置安裝、制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作及氣密性試驗(yàn)、銘牌安裝。

2 故障現(xiàn)象及分析

故障產(chǎn)生于空氣彈簧及管路氣密封試驗(yàn)工序。靜載試驗(yàn)臺(tái)完成相關(guān)尺寸測(cè)量工序后，程序進(jìn)入空氣彈簧及管路氣密封試驗(yàn)工序。工序的程序自動(dòng)將加載油缸固定在一定高度，此時(shí)不允許人工輸入任何命令，然后對(duì)空氣彈簧充氣，充氣過(guò)程中隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，充氣達(dá)到一定壓力值后自動(dòng)進(jìn)入保壓狀態(tài)，此時(shí)將檢測(cè)出空氣彈簧內(nèi)的壓力與時(shí)間的關(guān)系?？諝鈴椈杀涸囼?yàn)結(jié)束后將自動(dòng)進(jìn)行差壓閥壓差試驗(yàn)，此時(shí)一側(cè)空氣管路的差壓閥打開(kāi)，當(dāng)壓力值低值0.5 kPa時(shí)自動(dòng)關(guān)閉排氣閥并重新充氣，然后另一側(cè)的空氣管路排氣閥打開(kāi)，當(dāng)壓力值低值0.5 kPa時(shí)所有的空氣閥全部打開(kāi)排氣，空氣彈簧降到3 kPa以下，空氣彈簧保壓試驗(yàn)結(jié)束。

2.1 故障現(xiàn)象

空氣彈簧及管路氣密封試驗(yàn)工序結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)加載油缸下方的壓力適配器連接軸發(fā)生較大程度傾斜，連接軸軸線偏離中心線約10°，如圖1所示。

圖1 壓力適配器損壞

2.2 原因分析及排查

（1）空氣彈簧及管路氣密封試驗(yàn)過(guò)程中，由于設(shè)備電壓不穩(wěn)導(dǎo)致位移傳感器電壓降低，使得2油缸的位移并不同步，當(dāng)設(shè)備自動(dòng)固定2壓力適配器的高度位置后，實(shí)際高度位置并不相同，從而導(dǎo)致空氣彈簧充氣過(guò)程中壓力適配器受力不均，發(fā)生壓偏。

（2）在空氣彈簧及管路氣密封試驗(yàn)過(guò)程中，由于人為誤操作，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向架在X軸方向發(fā)生位移，導(dǎo)致壓力適配器連接軸發(fā)生錯(cuò)位。

（3）在空氣彈簧及管路氣密封試驗(yàn)過(guò)程中，由于空氣彈簧質(zhì)量原因，使得充氣過(guò)程中不能承受此壓力導(dǎo)致空氣彈簧發(fā)生破裂，使得倆油缸壓力瞬間失衡，設(shè)備仍然處于正常試驗(yàn)及受載狀態(tài)，從而發(fā)生偏斜，壓力適配器受力不均，產(chǎn)生壓偏。

經(jīng)過(guò)同線路的電壓測(cè)量發(fā)現(xiàn)，電壓浮動(dòng)范圍正常，可排除電壓不穩(wěn)原因，并且與設(shè)備員現(xiàn)場(chǎng)溝通了解到故障發(fā)生過(guò)程前后操作均正常，且在故障發(fā)生前試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生撒氣異響，故可排除原因（1）和（2）并鎖定原因（3）。經(jīng)過(guò)拆卸轉(zhuǎn)向架發(fā)現(xiàn)一側(cè)空氣彈簧發(fā)生破裂，從而認(rèn)為該故障原因?yàn)榭諝鈴椈沙錃膺^(guò)程中發(fā)生破裂，使得2油缸壓力瞬間失衡，設(shè)備仍然加載，壓力適配器受力不均，產(chǎn)生壓偏，而設(shè)備沒(méi)有根據(jù)該緊急故障工況自動(dòng)急停。

3 解決措施

設(shè)計(jì)一種用于該工況的壓力失衡自動(dòng)急停電路模塊，如圖2所示。自動(dòng)急停模塊采用5 V與24 V供電，直接采用設(shè)備壓力傳感器的壓力信號(hào)，在保壓過(guò)程中壓力傳感器對(duì)空氣彈簧壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。壓力傳感器信號(hào)采用（4～20）mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，壓力傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路之后將信號(hào)傳送給單片機(jī)的模擬量輸入接口，單片機(jī)分別對(duì)來(lái)自兩個(gè)壓力傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，當(dāng)兩個(gè)壓力傳感器的壓力差達(dá)到設(shè)定閾值之后，程序?qū)?huì)自動(dòng)觸發(fā)繼電器動(dòng)作，使液壓泵停止工作，達(dá)到保護(hù)液壓系統(tǒng)及機(jī)械受載結(jié)構(gòu)的目的。

圖2 壓力失衡自動(dòng)急停電路

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)設(shè)備故障的原因分析并排查，修復(fù)并優(yōu)化了設(shè)備，增設(shè)的壓力失衡自動(dòng)急停電路模塊簡(jiǎn)單有效，有效杜絕了因空氣彈簧漏氣或爆破等壓力失衡因素引起的此類設(shè)備故障。

［1］曾艷梅，陳喜紅，陶功安.120 km/h速度級(jí)A型地鐵車輛轉(zhuǎn)向架的研制［J］.電力機(jī)車與城軌車輛，2013，36（6）：1-6.

［2］呂秀江，黎玉娥，張啟文，趙研，袁東輝.轉(zhuǎn)向架綜合試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.電氣應(yīng)用，2006，25（8）：94-99.