2008-12-14
中国铁路已实施了多次大提速，时速已从过去的80～90km提高到200km以上，这对机车车辆走行部的安全性、可靠性提出了更严格的要求。轮对是车辆行走的重要部件，轮对轴承装配质量的好坏，直接关系到行车安全。为了解决轮对组装后的试验问题，提高我国提速机客车走行部的测控手段，我们开发研制了机客车轮对跑合试验台，采用计算机对相关参数进行试验检测，从而对轮对的修造质量和安装质量进行有效的综合评判。
2．系统介绍
试验台采用封闭的龙门框架结构，可分低速轻载和高速重载两种工况模拟车体重量对轮对进行加载跑合。传动方式为摩擦轮传动，利用橡胶轮带动被测轮对的轮缘进行低速轻载跑合、利用钢轮带动被测轮对的踏面进行高速重载跑合。为使试验台适用于多种不同的轮对轴箱的加载跑合试验，特别是适用于长轴轮对轴箱的试验，我们采用液压比例控制系统，在保证两个加载油缸工作同步的前提下，有不同的油压输出，即输出不同的加载力，以满足偏载情况下的模拟工况。
试验过程大致如下:轮对被人工滚到指定位置后，固定传感器, 启动液压站,将轮对升起并使轴箱落在滑台的工装上，再锁紧滑台和轴箱，然后同步将轮对及滑台升起，使轮缘与胶轮接触顶紧进行低速轻载跑合试验，或使轮对踏面与钢轮接触顶紧进行高速重载跑合试验。试验达规定时间，计算机自动记录各相关数据，最后打印出试验记录表。试验结束，各液压元件依次反向退回原位，轮对重新落到轨面上，人工推出轮对。
轮对跑合试验台由试验台本体、液压系统及测控系统三大部分组成。测控系统是试验台的大脑核心，它通过控制试验台本体的动作完成试验轮对的定位、压紧、旋转、径向加载等过程，通过对液压系统的控制实现加载力的调节。同时，通过传感器对振动、温度等参数进行采集、计算、分析，处理后得出有效数据，判定轮对质量是否合格。
测控系统框图如图一。
图一 系统框图
计算机采用研华工业控制计算机，通过数字量输入/输出板、模拟量输入板、模拟量输出板等板卡作为输入/输出接口，采集传感器信号并控制试验台的动作、调节转速及加载力等参数。
软件编制采用“组态王”软件系统。它以Wondows中文操作系统作为其操作平台，能快速便捷地进行图形维护和数据采集，提供了丰富的快速应用设计的工具。
目前，用于轮对轴承故障的检测方法主要有振动传感技术和热传感技术。
振动检测法主要是测试某些振动参数的大小，通过与标准值（门限值）的比较来判断轴承的状态，诊断轴承本身故障以及轴承组装故障（如轴不对中碰磨等）。主要检测参数有时域波峭度系数和加速度有效值。峭度系数表示故障形成的大幅值脉冲出现的概率，是振动幅值概率密度函数陡峭程度的量度。轴承工作时，工作面缺陷处产生冲击脉冲，故障越大，冲击响应幅值越大，故障现象越明显。 一般运转平稳、无明显周期性干扰的轴承，其振动信号概率密度接近正态分布，而正态分布的峭度系数为3。当轴承出现故障引起机械冲击时，峭度系数增加较快，其振动信号概率密度偏离正态分布。加速度有效值反映的是轴承系统在分析频带范围内的振动大小，也就是故障程度的大小。它是轴承元件在测试过程中所有合成振动的能量平均。
评论1
楼主 2008/12/14 15:29:15
轴承故障大部分可由机械故障的机械能转变为热能表现出来。经验证明，由轮对轴箱温度的变化了解轮对轴承技术状况是一种重要的故障判别方法。
我们主要通过振动检测和分析来判断轴箱状况（2只振动传感器磁座分别吸合在轴箱上），同时采用非接触式的红外线测温仪监视温度和温升情况（红外线测温探头旋入轴箱的螺孔，左右各一只），从而对轮对的修造质量和安装质量进行有效的综合评判。
轮对加载力的调节通过控制液压系统实现。液压系统采用比例控制，由加载油缸、力传感器、比例压力溢流阀及比例放大器、力给定单元等组成。
轮对跑合速度可调，控制方式根据情况可采用滑差电机控制器，也可用变频调速方式。
加载时间、加载力、跑合速度等参数可在软件的“参数设定”画面中给定。如图二。
图二 “参数设定”画面
参数设定结束后，按“确定”钮，则程序开始运行，显示试验画面即可开始试验。
系统具有安全保护功能和故障诊断功能（自检）。自检时如发现有运动件不在合适位置时，程序连锁无法进行试验，并提示故障情况。
试验过程中，试验主画面可显示各运动件位置、峭度系数和加速度有效值的设定门槛值及实际测量值、以及转速、加载力、轴温的测量值。同时，可通过画面上的按钮查看曲线或报表等。如图三。
图三 试验主画面
系统根据设置自动运行并记录相关数据。试验结束后，程序会弹出“试验结束”画面，提醒用户试验已完成，并自动生成试验报告。
系统具有良好的人机对话接口，登陆时根据不同的身份设置相应的操作权限（密码识别）。如以管理员身份登陆，则能进行基本参数管理，如添加、删除、设置不同的轴型，对各类轮对基本参数进行设置、取舍、保存和调用等。
跑合试验的两种工况由系统按顺序自动完成，按照设定的时间和加载力分别进行低速轻载和高速重载试验。也可以单独进行低速轻载或高速重载的跑合试验。例如，如果只进行低速轻载试验，则在参数设定画面中，只设定轻载试验时间和加载力即可。
系统具有完善的检索功能，可分别根据试验时间、轴型、轴号等一项或几项组合进行历史记录检索，使用户可方便地查看、打印历史报表。
3．结论
系统自动化程度高，用户界面友好，操作简单，有较高的精度和可靠性。自开发以来，先后在多个工厂投入使用，获得了用户的好评。
