貨車輪對軸承在線自動檢測裝置

李香燕　李孟源

摘要：本文介紹鐵路貨車輪對軸承在線自動檢測裝置，經車輛段現(xiàn)場檢測表明：可替代人工檢測提高生產率。

關鍵詞：輪對；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

滾動軸承是鐵路貨車車輪的主要支撐部件，其運行狀態(tài)直接關系到鐵路運輸?shù)陌踩?。?jù)1987-1999年全國因軸承故障共造成熱切軸事故121件，給國家造成了極大經濟損失，因此，國家規(guī)定對所有輪對軸承運行一定時間，必須在車輛段進行檢修?？梢娯涇囕S承檢測工作量之大。

圖1所示為傳統(tǒng)貨車輪對軸承檢測現(xiàn)場，由經驗豐富的檢測工人，對置于輪對軸兩端的軸承通過手轉動，憑經驗判斷該軸承是否存在故障。統(tǒng)計表明，常見軸承故障形態(tài)有：外圈損傷、內圈損傷、滾動錐體損傷、保持架裂紋、碎裂等。上述表明，人工檢測不僅勞動強度大，且檢測可靠性容易受人為因素影響，生產率不高。

一、輪對軸承自動檢測

置于輪對上的被檢測軸承在傳動裝置的驅動下，模擬輪對在鐵路線上運行的實際狀態(tài)轉動，軸承外圈安裝有檢測軸承運行狀態(tài)的傳感器，檢測信號由專用計算機內的信號處理板進行轉換、放大、濾波等處理，再由信號分析處理程序做進一步處理，判斷軸承是否存在故障，是何種故障，并發(fā)出相關信息。

二、輪對軸承自動檢測傳動裝置

輪對軸承自動檢測傳動裝置如圖2所示。裝置主要由機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。

1.輪對軸承自動檢測傳動裝置設計的關鍵技術：

1）輪對質量大。轉動慣量大，貨車輪對間距1435mm，輪軸、車軸均為實心鋼件，總質量1000多千克。

2）傳動平穩(wěn)性要求高：由輪對軸承傳動檢測現(xiàn)場可知，傳感器拾取被檢測軸承轉動的信息，包含傳動部分的傳動信號和軸承自身的信號，為保證檢測運行信號的狀態(tài)，必須盡量減少或消除傳動裝置對傳感器拾取信號的干擾。

3）生產節(jié)拍短：根據(jù)段修檢測的要求，生產節(jié)拍為每輪對5分鐘，為減小采樣的誤差，采樣時輪對轉速必須恒定。

4）輪對自動檢測用傳感器與被測軸承必須牢固接觸，接觸的完全性、充分性直接影響系統(tǒng)檢測的準確性。

2.輪對傳動控制系統(tǒng)：由圖2可知，輪對傳動控制系統(tǒng)主要由升降機構、壓緊油缸、摩擦輪、剎車推輪機構、軸向油缸、傳感器油缸等組成。段修生產現(xiàn)場的試驗運行表面，該傳動裝置存在以下特點：

1）輪對升降采用油缸控制，輪對運轉重心低，運轉平穩(wěn)。

2）采用驅動電機帶動摩擦輪，由摩擦輪驅動輪圈轉動，從原理上減小或消除了齒輪傳動，皮帶傳動等產生的周期干擾信號對軸承信號的干擾。

3）壓緊油缸與驅動電機底板采用鉸接機構，并用彈性連桿以保持摩擦輪與輪對之間的摩擦力，保證傳動的穩(wěn)定、平順性，為傳感器采集不失真的故障信號奠定了基礎。

4）采用獨特的剎車推輪機構。由于輪對質量大，以600轉/分的速度旋轉，為滿足檢測要求，必須既要正傳又要反轉，剎車推輪油缸為雙壓力，剎車油壓設計為3—4MPa。

5）電氣控制采用西門子可編控制器進行集中控制，電機啟動、剎車等采用變頻調速技術，使機械、液壓系統(tǒng)運行平穩(wěn)，安全可靠，改善驅動電機的機械特性，不僅減少摩擦輪的磨損，而且大大減少了對采集軸承故障信號的干擾，使在線檢測結果準確可靠。

三、檢測裝置段修在線現(xiàn)場試驗

檢測裝置安裝于車輛段生產車間，車輛段在鐵路運輸線附近，來往鐵路車輛的巨大震動對檢測結果的影響不容忽視。檢測儀傳動裝置、傳感器、專用計算機等信號檢測處理、分析設備的抗震性能應有特殊要求。

檢測儀分別用壓電加速度傳感器，聲發(fā)射傳感器對352226X2—2Z型軸承進行現(xiàn)場測試，并與經驗豐富的人工檢測結果進行比對，圖3為貨車滾動軸承聲發(fā)射檢測數(shù)據(jù)分析與判斷的結果之一。

現(xiàn)場比對試驗表明，該檢測儀診斷判明的軸承外圈、內圈、滾動體、保持架等故障與傳統(tǒng)的人工判斷完全一致。檢測結果得到鐵路貨車段修部門的認可。

參考文獻：

[1]蔡海潮等.鐵路貨車軸承內圈松動故障判斷[J].軸承2007，10（2）：29—31.

[2]何琳.聲學理論與工程應用[M]. 北京：科學出版社，2006.

[3]李孟源等.聲發(fā)射檢測及信號處理.北京：科學出版社，2010.

作者簡介：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。

基金項目：河南省科技廳攻關項目（0223025200）