CN204405328U - 轨道车辆轴承故障模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其包括：底座、轮轨模拟装置、扭矩径向力模拟装置，轮轨模拟装置和扭矩径向力模拟装置安装于底座上；轮轨模拟装置包括大轮对、大轮轴以及大轴承座，大轮对包括两个大轮，两个大轮分别安装于临近大轮轴的两端；扭矩径向力模拟装置包括垂向液压加载装置、驱动电机、缓冲装置、小轮对、小轮轴、转臂机构。本实用新型的轮轨车辆轴承故障模拟试验装置能够很好的模拟轨道车辆的结构特点研究轴承故障机理和失效准则，研究变载、变转速下的振动信号处理和特征提取方法，准确识别和定位故障源，另外本实用新型还具有加载简易，施加载荷大小便于控制，加工成本低等优点，便于推广与普及。

Description

轨道车辆轴承故障模拟试验装置

技术领域

本实用新型涉及旋转机械系统故障模拟试验技术领域，具体涉及一种轮轨车辆轴承故障模拟试验装置。

背景技术

轨道交通有着快速、准时、安全、舒适、污染少、运量大、运输效率高的特点。适合现代化城镇化的发展，能够解决城市高密集度客流出行问题，具有良好的社会经济效益。回顾我国现代化建设，“十五”期间，公路、港口得到快速发展，“十一五”铁路建设发展迅速。而到了“十二五”期间，城市轨道交通则将成为基础建设投资的新贵。“十二五”期间我国各城市地铁、轻轨规划线路建设里程将达到2600公里，建设投资规划额将达1.27万亿元。全国大多数地区在“十二五”规划纲要中确定了城际轨道交通的发展规划和线路，其中已有十多个地区城际轨道交通网规划获批，我国城市轨道交通运营总里程会高速增长。

轨道车辆作为承载乘客的直接载体，其安全与否直接与乘客的生命安全息息相关。随着轨道交通车辆的复杂程度不断提高，故障率相应上升，而轴承作为轨道交通车辆最重要的部件之一，其健康状况直接影响着整个轨道车辆系统运行的安全性和可靠性。据统计旋转机械的故障中约30％是由轴承引起的。因此有必要对轨道车辆轴承健康状况进行检测与诊断，尽早发现问题并处理，可以避免重大的经济损失和安全事故的发生。

因此，针对上述问题有必要提出进一步的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种轮轨车辆轴承故障模拟试验装置。

为实现上述实用新型的目的在于针对轮轨车辆轴承状态监测和故障识别存在的不足提供一种考虑轨道车辆实际结构和受力情况的轮轨车辆轴承故障模拟试验台，用于模拟轮轨车辆圆柱滚子轴承外圈、内圈、滚动体单独故障或复合故障，也可模拟轮轨车辆圆锥滚子轴承外圈、内圈、滚动体单独故障或复合故障，研究轮轨轴承故障损伤机理和失效准则，研究其在变载、变转速下振动信号处理与特征提取方法，形成一整套关于轮轨车辆轴承故障信号采集、故障识别、故障源定位等方法，为轮轨车辆轴承状态监测提供理论依据及技术指导，保证轮轨车辆安全可靠的运行，避免恶性事故的发生，提高车辆检修效率和运行效率，提高经济和社会效益。

具体地，本实用新型的技术方案如下：

一种轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其包括：底座、轮轨模拟装置、扭矩径向力模拟装置，所述轮轨模拟装置和扭矩径向力模拟装置安装于所述底座上；

所述轮轨模拟装置包括大轮对、大轮轴以及大轴承座，大轮对包括两个大轮，所述两个大轮分别安装于临近所述大轮轴的两端，所述大轮对和大轮轴通过所述大轴承座安装于所述底座上；

所述扭矩径向力模拟装置包括垂向液压加载装置、驱动电机、缓冲装置、小轮对、小轮轴、转臂机构，所述小轮对包括两个小轮，所述两个小轮分别安装于临近所述小轮轴的两端，所述小轮对一侧与所述大轮对相接触，所述小轮对通过所述转臂机构安装于所述底座上，所述缓冲装置一侧与所述垂向液压加载装置相连接，另一侧与所述转臂机构相连接，所述垂向液压加载装置用于为所述大轮对提供径向力的加载，所述驱动电机与所述小轮轴进行传动连接，所述驱动电机用于提供相应的扭矩。

作为本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的改进，所述垂向液压加载装置包括：油箱、过滤器、液压泵、节流阀、三位四通电磁换向阀、液压缸、溢流阀，所述液压缸对称设置，所述过滤器、液压泵、节流阀、三位四通电磁换向阀依次设置于所述油箱和液压缸之间，所述溢流阀安装于所述液压泵和节流阀之间。

作为本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的改进，所述转臂机构包括小轴承、小轴承端盖、小轴承座、滑动轴承和小轴，所述转臂机构分别安装于所述小轮轴的两端，所述转臂机构另一端安装于所述底座上，所述小轴承座套装于所述小轮轴上，所述小轴承、滑动轴承和小轴安装于所述小轴承座的一侧，所述小轴承端盖安装于所述小轴承座上。

作为本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的改进，所述小轴承座上可用于同时安装两个圆柱滚子轴承或者一个圆锥滚子轴承。

作为本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的改进，所述驱动电机为变频驱动电机，所述变频驱动电机输出转速的范围为0-3000r/min。

作为本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的改进，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括小法兰和大法兰，所述小法兰用于辅助小轮对固定于所述小轮轴上，所述大法兰用于辅助大轮对固定于所述大轮轴上。

作为本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的改进，所述驱动电机与所述小轮轴通过带轮和带轮上的皮带进行传输连接，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括带轮法兰，所述带轮法兰用于辅助带轮固定于所述小轮轴上。

作为本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的改进，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括机脚，所述机脚安装于所述底座下方，用于支撑所述底座。

作为本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的改进，所述缓冲装置为橡胶弹簧缓冲装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的轮轨车辆轴承故障模拟试验装置能够很好的模拟轨道车辆的结构特点研究轴承故障机理和失效准则，研究变载、变转速下的振动信号处理和特征提取方法，准确识别和定位故障源，另外本发明还具有加载简易，施加载荷大小便于控制，加工成本低等优点，便于推广与普及。

具体而言，本实用新型的轮轨车辆轴承故障模拟试验装置可以很好的模拟实际轨道车辆轴承的受力情况，以及轮轨之间的弹性接触对轴承故障检测的影响。此外，通过变频器控制电机输出不同的转速，可以满足不同转速下的轨道车辆轴承故障模拟，并且通过垂向液压加载装置模拟轨道车辆在不同载荷下运转情况，从而使得本实用新型的模拟试验装置能够更大程度的接近轨道车辆轴承实际运转情况。

此外，本实用新型的轮轨车辆轴承故障模拟试验装置对研究轨道车辆轴承的故障机理和失效准则，研究其在变载、变转速下的振动信号处理和特征提取方法，准确识别和定位故障源具有重要的工程应用价值。从而为轨道车辆轴承的状态检测和故障诊断提供理论依据和技术支持，促进基于状态检修的轨道车辆轴承检修方法的发展。

附图说明

图1为本实用新型的轮轨车辆轴承故障模拟试验装置的一具体实施方式的立体示意图；

图2为图1中轮轨车辆轴承故障模拟试验装置的主视图；

图3为图1中轮轨车辆轴承故障模拟试验装置的俯视图；

图4为图1中垂向液压加载装置2的平面示意图；

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置包括：底座1、轮轨模拟装置、扭矩径向力模拟装置，所述轮轨模拟装置和扭矩径向力模拟装置安装于所述底座1上。其中，底座1上开设有若干安装孔，该安装孔按照公差要求控制在合适的范围，以满足装配的要求。

所述轮轨模拟装置用于模拟轮轨之间弹性接触，从而便于研究轮轨弹性接触对轨道车辆轴承故障振动信号采集的所产生的影响，最大程度的接近实际轨道车辆运行状况。轮轨模拟装置具体包括大轮对7、大轮轴24以及大轴承座8。其中，大轮对7包括两个大轮23，所述两个大轮23分别安装于临近所述大轮轴24的两端，所述大轮对7和大轮轴24通过所述大轴承座8安装于所述底座1上。

所述扭矩径向力模拟装置包括垂向液压加载装置2、驱动电机3、缓冲装置4、小轮对5、小轮轴15、转臂机构6。其中，所述小轮对5包括两个小轮12，所述两个小轮12分别安装于临近所述小轮轴15的两端。所述小轮对5一侧与所述大轮对7相接触。所述缓冲装置4优选为橡胶弹簧缓冲装置4。其安装在液压加载装置和转臂机构之间，起加载中的缓冲减震作用，用以模拟轨道车辆二系悬挂装置。

进一步地，所述小轮对5通过所述转臂机构6安装于所述底座1上，所述缓冲装置4一侧与所述垂向液压加载装置2相连接，另一侧与所述转臂机构6相连接，从而，垂向液压加载装置2可用于模拟轨道车辆车身以及所承载人或物的重量。具体地，垂向液压加载装置所施加的垂向力经缓冲装置4施加到转臂机构6，再经小轮对5传递到大轮对7上，以此为所述大轮对7提供径向力。此外，所述驱动电机3与所述小轮轴15进行传动连接，所述驱动电机3用于提供相应的扭矩。从而，实现了本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置的扭矩传递和轴承径向力的加载，又模拟了实际轨道车辆扭矩和垂向力传递过程。

如图4所示，上述实施方式中，所述垂向液压加载装置2包括：油箱26、过滤器27、液压泵28、节流阀29、三位四通电磁换向阀30、液压缸31、溢流阀32。其中，所述液压缸28对称设置，并由同一个油路控制，最大能够施加10KN的力。所述过滤器27、液压泵28、节流阀29、三位四通电磁换向阀30依次设置于所述油箱26和液压缸31之间，所述溢流阀32安装于所述液压泵28和节流阀29之间。

所述驱动电机3与所述小轮轴15通过带轮19和带轮19上的皮带进行传输连接，其中，带轮19分别固定于驱动电机3的转轴的端部，以及小轴承15上。当驱动电机3运行时，即可带动小轮12的旋转。优选地，所述驱动电机3为变频驱动电机，所述变频驱动电机输出转速的范围为0-3000r/min。通过变频器控制电机输出不同的转速，可以满足不同转速下的轨道车辆轴承故障模拟。

此外，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括带轮法兰18，该带轮法兰18用于辅助带轮19固定于所述小轮轴15上。相类似地，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括小法兰13和大法兰20，其中，小法兰13用于辅助小轮对5固定于所述小轮轴15上，所述大法兰20用于辅助大轮对7固定于所述大轮轴24上。

所述转臂机构6既用于将小轮对5固定在底座1上，又可便于垂向液压加载装置2的垂向力的传递。具体地，转臂机构6包括小轴承10、小轴承端盖11、小轴承座16、滑动轴承14和小轴17。其中，所述转臂机构6分别安装于所述小轮轴15的两端，所述转臂机构6另一端安装于所述底座1上，所述小轴承座16套装于所述小轮轴10上，所述小轴承10、滑动轴承14和小轴17安装于所述小轴承座16的一侧，所述小轴承端盖11安装于所述小轴承座16上。此外，所述小轴承座16被安装在两个滑动轴承14间的小轴17上，小轴承座16可绕小轴17摆动，如此可用于模拟实际轨道车辆轴箱悬挂装置。

上述小轴承座16上还可用于同时安装两个圆柱滚子轴承或者一个圆锥滚子轴承。从而，可对轨道车辆常用的圆柱滚子轴承故障和圆锥滚子轴承故障检测试验进行模拟。

所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括机脚9，所述机脚9安装于所述底座1下方，用于支撑所述底座1。同时，机脚9还可吸收模拟试验装置运行时产生的振动。

本实用新型的轨道车辆轴承故障模拟试验装置能够模拟的典型的轨道车辆轴承故障项目，其中，轴承类型可以为圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承；轴承的故障类型可以是轴承内圈、外圈和滚动体的点蚀、剥落和磨损等单一故障或复合故障，也可以是保持架变形损坏故障；可模拟的轨道车辆运行状况是匀速运行、加速运行、减速运行。

在实际轨道车辆轴承故障诊断之前，还要对本试验装置进行对中和平衡标定，检查零部件有无松动，试验装置放置是否平稳，加速度传感器和信号采集仪及微机之间的接口是否可靠，在开启驱动电机前，为保证安全必须盖上试验台保护罩。

此外，利用本实用新型的模拟试验装置，可模拟一系列轨道车辆轴承故障，可用来研究轨道车辆轴承故障建模与损伤演化机理，研究变载、变转速下振动信号处理与特征提取方法，为轨道车辆轴承的状态检测提供理论及技术支持，保证轨道车辆轴承的安全运行，提高轨道交通车辆轴承故障检测的快速性和高效性。

综上所述，本实用新型的轮轨车辆轴承故障模拟试验装置能够很好的模拟轨道车辆的结构特点研究轴承故障机理和失效准则，研究变载、变转速下的振动信号处理和特征提取方法，准确识别和定位故障源，另外本发明还具有加载简易，施加载荷大小便于控制，加工成本低等优点，便于推广与普及。

具体而言，本实用新型的轮轨车辆轴承故障模拟试验装置可以很好的模拟实际轨道车辆轴承的受力情况，以及轮轨之间的弹性接触对轴承故障检测的影响。此外，通过变频器控制电机输出不同的转速，可以满足不同转速下的轨道车辆轴承故障模拟，并且通过垂向液压加载装置模拟轨道车辆在不同载荷下运转情况，从而使得本实用新型的模拟试验装置能够更大程度的接近轨道车辆轴承实际运转情况。

此外，本实用新型的轮轨车辆轴承故障模拟试验装置对研究轨道车辆轴承的故障机理和失效准则，研究其在变载、变转速下的振动信号处理和特征提取方法，准确识别和定位故障源具有重要的工程应用价值。从而为轨道车辆轴承的状态检测和故障诊断提供理论依据和技术支持，促进基于状态检修的轨道车辆轴承检修方法的发展。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置包括：底座、轮轨模拟装置、扭矩径向力模拟装置，所述轮轨模拟装置和扭矩径向力模拟装置安装于所述底座上；

所述轮轨模拟装置包括大轮对、大轮轴以及大轴承座，大轮对包括两个大轮，所述两个大轮分别安装于临近所述大轮轴的两端，所述大轮对和大轮轴通过所述大轴承座安装于所述底座上；

所述扭矩径向力模拟装置包括垂向液压加载装置、驱动电机、缓冲装置、小轮对、小轮轴、转臂机构，所述小轮对包括两个小轮，所述两个小轮分别安装于临近所述小轮轴的两端，所述小轮对一侧与所述大轮对相接触，所述小轮对通过所述转臂机构安装于所述底座上，所述缓冲装置一侧与所述垂向液压加载装置相连接，另一侧与所述转臂机构相连接，所述垂向液压加载装置用于为所述大轮对提供径向力的加载，所述驱动电机与所述小轮轴进行传动连接，所述驱动电机用于提供相应的扭矩。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述垂向液压加载装置包括：油箱、过滤器、液压泵、节流阀、三位四通电磁换向阀、液压缸、溢流阀，所述液压缸对称设置，所述过滤器、液压泵、节流阀、三位四通电磁换向阀依次设置于所述油箱和液压缸之间，所述溢流阀安装于所述液压泵和节流阀之间。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述转臂机构包括小轴承、小轴承端盖、小轴承座、滑动轴承和小轴，所述转臂机构分别安装于所述小轮轴的两端，所述转臂机构另一端安装于所述底座上，所述小轴承座套装于所述小轮轴上，所述小轴承、滑动轴承和小轴安装于所述小轴承座的一侧，所述小轴承端盖安装于所述小轴承座上。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述小轴承座上可用于同时安装两个圆柱滚子轴承或者一个圆锥滚子轴承。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述驱动电机为变频驱动电机，所述变频驱动电机输出转速的范围为0-3000r/min。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括小法兰和大法兰，所述小法兰用于辅助小轮对固定于所述小轮轴上，所述大法兰用于辅助大轮对固定于所述大轮轴上。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述驱动电机与所述小轮轴通过带轮和带轮上的皮带进行传输连接，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括带轮法兰，所述带轮法兰用于辅助带轮固定于所述小轮轴上。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述轨道车辆轴承故障模拟试验装置还包括机脚，所述机脚安装于所述底座下方，用于支撑所述底座。

9.根据权利要求1所述的轨道车辆轴承故障模拟试验装置，其特征在于，所述缓冲装置为橡胶弹簧缓冲装置。