货车轮对轴承在线自动检测装置

学术论文 2018-11-07 17:17:57
  滚动轴承是铁路货车车轮的主要支撑部件,其运行状态直接关系到铁路运输的安全。据1987-1999年全国因轴承故障共造成热切轴事故121件,给国家造成了极大经济损失,因此,国家规定对所有轮对轴承运行一定时间,必须在车辆段进行检修。可见货车轴承检测工作量之大。 
  图1所示为传统货车轮对轴承检测现场,由经验丰富的检测工人,对置于轮对轴两端的轴承通过手转动,凭经验判断该轴承是否存在故障。统计表明,常见轴承故障形态有:外圈损伤、内圈损伤、滚动锥体损伤、保持架裂纹、碎裂等。上述表明,人工检测不仅劳动强度大,且检测可靠性容易受人为因素影响,生产率不高。 
  一、轮对轴承自动检测 
  置于轮对上的被检测轴承在传动装置的驱动下,模拟轮对在铁路线上运行的实际状态转动,轴承外圈安装有检测轴承运行状态的传感器,检测信号由专用计算机内的信号处理板进行转换、放大、滤波等处理,再由信号分析处理程序做进一步处理,判断轴承是否存在故障,是何种故障,并发出相关信息。 
  二、轮对轴承自动检测传动装置 
  轮对轴承自动检测传动装置如图2所示。装置主要由机械系统、液压系统、电气控制系统等组成。 
  1.轮对轴承自动检测传动装置设计的关键技术: 
  1)轮对质量大。转动惯量大,货车轮对间距1435mm,轮轴、车轴均为实心钢件,总质量1000多千克。 
  2)传动平稳性要求高:由轮对轴承传动检测现场可知,传感器拾取被检测轴承转动的信息,包含传动部分的传动信号和轴承自身的信号,为保证检测运行信号的状态,必须尽量减少或消除传动装置对传感器拾取信号的干扰。 
  3)生产节拍短:根据段修检测的要求,生产节拍为每轮对5分钟,为减小采样的误差,采样时轮对转速必须恒定。 
  4)轮对自动检测用传感器与被测轴承必须牢固接触,接触的完全性、充分性直接影响系统检测的准确性。 
  2.轮对传动控制系统:由图2可知,轮对传动控制系统主要由升降机构、压紧油缸、摩擦轮、刹车推轮机构、轴向油缸、传感器油缸等组成。段修生产现场的试验运行表面,该传动装置存在以下特点: 
  1)轮对升降采用油缸控制,轮对运转重心低,运转平稳。 
  2)采用驱动电机带动摩擦轮,由摩擦轮驱动轮圈转动,从原理上减小或消除了齿轮传动,皮带传动等产生的周期干扰信号对轴承信号的干扰。 
  3)压紧油缸与驱动电机底板采用铰接机构,并用弹性连杆以保持摩擦轮与轮对之间的摩擦力,保证传动的稳定、平顺性,为传感器采集不失真的故障信号奠定了基础。 
  4)采用独特的刹车推轮机构。由于轮对质量大,以600转/分的速度旋转,为满足检测要求,必须既要正传又要反转,刹车推轮油缸为双压力,刹车油压设计为3―4MPa。 
  5)电气控制采用西门子可编控制器进行集中控制,电机启动、刹车等采用变频调速技术,使机械、液压系统运行平稳,安全可靠,改善驱动电机的机械特性,不仅减少摩擦轮的磨损,而且大大减少了对采集轴承故障信号的干扰,使在线检测结果准确可靠。 
  三、检测装置段修在线现场试验 
  检测装置安装于车辆段生产车间,车辆段在铁路运输线附近,来往铁路车辆的巨大震动对检测结果的影响不容忽视。检测仪传动装置、传感器、专用计算机等信号检测处理、分析设备的抗震性能应有特殊要求。 
  检测仪分别用压电加速度传感器,声发射传感器对352226X2―2Z型轴承进行现场测试,并与经验丰富的人工检测结果进行比对,图3为货车滚动轴承声发射检测数据分析与判断的结果之一。 
  现场比对试验表明,该检测仪诊断判明的轴承外圈、内圈、滚动体、保持架等故障与传统的人工判断完全一致。检测结果得到铁路货车段修部门的认可。 
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