貨車輪對(duì)軸承在線自動(dòng)檢測(cè)裝置

李香燕　李孟源

摘要：本文介紹鐵路貨車輪對(duì)軸承在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，經(jīng)車輛段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明：可替代人工檢測(cè)提高生產(chǎn)率。

關(guān)鍵詞：輪對(duì)；軸承；在線。

Development of Online Automatic Detection Device for Freight Wagon Wheel Bearing

LI Xiangyan LI Mengyuan

（ School of Mechanical Engineering，Shangqiu Institute of technology，Henan province，Shangqiu City， 476000， China）

Abstract：This article describes online automatic detection device for railway freight wagon wheel bearing，After depot site inspection showed that Can replace manual inspection to improve productivity.

Keywords：Wheel set；Bearing；online

滾動(dòng)軸承是鐵路貨車車輪的主要支撐部件，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。?jù)1987-1999年全國(guó)因軸承故障共造成熱切軸事故121件，給國(guó)家造成了極大經(jīng)濟(jì)損失，因此，國(guó)家規(guī)定對(duì)所有輪對(duì)軸承運(yùn)行一定時(shí)間，必須在車輛段進(jìn)行檢修?？梢娯涇囕S承檢測(cè)工作量之大。

圖1所示為傳統(tǒng)貨車輪對(duì)軸承檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，由經(jīng)驗(yàn)豐富的檢測(cè)工人，對(duì)置于輪對(duì)軸兩端的軸承通過手轉(zhuǎn)動(dòng)，憑經(jīng)驗(yàn)判斷該軸承是否存在故障。統(tǒng)計(jì)表明，常見軸承故障形態(tài)有：外圈損傷、內(nèi)圈損傷、滾動(dòng)錐體損傷、保持架裂紋、碎裂等。上述表明，人工檢測(cè)不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，且檢測(cè)可靠性容易受人為因素影響，生產(chǎn)率不高。

一、輪對(duì)軸承自動(dòng)檢測(cè)

置于輪對(duì)上的被檢測(cè)軸承在傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，模擬輪對(duì)在鐵路線上運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承外圈安裝有檢測(cè)軸承運(yùn)行狀態(tài)的傳感器，檢測(cè)信號(hào)由專用計(jì)算機(jī)內(nèi)的信號(hào)處理板進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大、濾波等處理，再由信號(hào)分析處理程序做進(jìn)一步處理，判斷軸承是否存在故障，是何種故障，并發(fā)出相關(guān)信息。

二、輪對(duì)軸承自動(dòng)檢測(cè)傳動(dòng)裝置

輪對(duì)軸承自動(dòng)檢測(cè)傳動(dòng)裝置如圖2所示。裝置主要由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。

1.輪對(duì)軸承自動(dòng)檢測(cè)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)：

1）輪對(duì)質(zhì)量大。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，貨車輪對(duì)間距1435mm，輪軸、車軸均為實(shí)心鋼件，總質(zhì)量1000多千克。

2）傳動(dòng)平穩(wěn)性要求高：由輪對(duì)軸承傳動(dòng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)可知，傳感器拾取被檢測(cè)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的信息，包含傳動(dòng)部分的傳動(dòng)信號(hào)和軸承自身的信號(hào)，為保證檢測(cè)運(yùn)行信號(hào)的狀態(tài)，必須盡量減少或消除傳動(dòng)裝置對(duì)傳感器拾取信號(hào)的干擾。

3）生產(chǎn)節(jié)拍短：根據(jù)段修檢測(cè)的要求，生產(chǎn)節(jié)拍為每輪對(duì)5分鐘，為減小采樣的誤差，采樣時(shí)輪對(duì)轉(zhuǎn)速必須恒定。

4）輪對(duì)自動(dòng)檢測(cè)用傳感器與被測(cè)軸承必須牢固接觸，接觸的完全性、充分性直接影響系統(tǒng)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

2.輪對(duì)傳動(dòng)控制系統(tǒng)：由圖2可知，輪對(duì)傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要由升降機(jī)構(gòu)、壓緊油缸、摩擦輪、剎車推輪機(jī)構(gòu)、軸向油缸、傳感器油缸等組成。段修生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)運(yùn)行表面，該傳動(dòng)裝置存在以下特點(diǎn)：

1）輪對(duì)升降采用油缸控制，輪對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

2）采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)摩擦輪，由摩擦輪驅(qū)動(dòng)輪圈轉(zhuǎn)動(dòng)，從原理上減小或消除了齒輪傳動(dòng)，皮帶傳動(dòng)等產(chǎn)生的周期干擾信號(hào)對(duì)軸承信號(hào)的干擾。

3）壓緊油缸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)底板采用鉸接機(jī)構(gòu)，并用彈性連桿以保持摩擦輪與輪對(duì)之間的摩擦力，保證傳動(dòng)的穩(wěn)定、平順性，為傳感器采集不失真的故障信號(hào)奠定了基礎(chǔ)。

4）采用獨(dú)特的剎車推輪機(jī)構(gòu)。由于輪對(duì)質(zhì)量大，以600轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)，為滿足檢測(cè)要求，必須既要正傳又要反轉(zhuǎn)，剎車推輪油缸為雙壓力，剎車油壓設(shè)計(jì)為3—4MPa。

5）電氣控制采用西門子可編控制器進(jìn)行集中控制，電機(jī)啟動(dòng)、剎車等采用變頻調(diào)速技術(shù)，使機(jī)械、液壓系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，改善驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械特性，不僅減少摩擦輪的磨損，而且大大減少了對(duì)采集軸承故障信號(hào)的干擾，使在線檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

三、檢測(cè)裝置段修在線現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

檢測(cè)裝置安裝于車輛段生產(chǎn)車間，車輛段在鐵路運(yùn)輸線附近，來往鐵路車輛的巨大震動(dòng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響不容忽視。檢測(cè)儀傳動(dòng)裝置、傳感器、專用計(jì)算機(jī)等信號(hào)檢測(cè)處理、分析設(shè)備的抗震性能應(yīng)有特殊要求。

檢測(cè)儀分別用壓電加速度傳感器，聲發(fā)射傳感器對(duì)352226X2—2Z型軸承進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并與經(jīng)驗(yàn)豐富的人工檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，圖3為貨車滾動(dòng)軸承聲發(fā)射檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判斷的結(jié)果之一。

現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)試驗(yàn)表明，該檢測(cè)儀診斷判明的軸承外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架等故障與傳統(tǒng)的人工判斷完全一致。檢測(cè)結(jié)果得到鐵路貨車段修部門的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：李香燕，（1982—），女，河南商丘人，助教，碩士，主要從事材料成型與控制方面的研究。

基金項(xiàng)目：河南省科技廳攻關(guān)項(xiàng)目（0223025200）