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摘要：本文介绍铁路货车轮对轴承在线自动检测装置，经车辆段现场检测表明：可替代人工检测提高生产率。
关键词：轮对；轴承；在线。
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
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。可见货車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。
参考文献：
[1]蔡海潮等.铁路货车轴承内圈松动故障判断[J].轴承2007，10（2）：29—31.
[2]何琳.声学理论与工程应用[M]. 北京：科学出版社，2006.
[3]李孟源等.声发射检测及信号处理.北京：科学出版社，2010.
作者简介：李香燕，（1982—），女，河南商丘人，助教，硕士，主要从事材料成型与控制方面的研究。
基金项目：河南省科技厅攻关项目（0223025200）
关键词：轮对；轴承；在线。
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
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。可见货車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。
参考文献：
[1]蔡海潮等.铁路货车轴承内圈松动故障判断[J].轴承2007，10（2）：29—31.
[2]何琳.声学理论与工程应用[M]. 北京：科学出版社，2006.
[3]李孟源等.声发射检测及信号处理.北京：科学出版社，2010.
作者简介：李香燕，（1982—），女，河南商丘人，助教，硕士，主要从事材料成型与控制方面的研究。
基金项目：河南省科技厅攻关项目（0223025200）