CN2228032Y - 铁路货车滚动轴承故障诊断台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铁路货车滚动轴承故障诊断台，属于铁路车辆轮对滚动轴承故障振动诊断成套技术中的专用设备。其设计有一个框架式台架；一个对轮对的转动实施双侧起动、单侧驱动的组件、升降和支承的组件、轮对升起的定位组件、可实现快速制动的组件及轮对进出诊断台的组件。本诊断台可实现对铁路货车轮对滚动轴承不分解、快速、自动诊断。本诊断台结构简单，体积小，能耗及造价低，完全能满足测试诊断要求，利于铁路现场推广实施。

Description

铁路货车滚动轴承故障诊断台

本实用新型涉及一种铁路货车滚动轴承故障诊断台，适于对笨重的铁路货车轮对滚动轴承实施不分解、快速、自动故障检测后，根据轴承检测的实际技术状态施修，亦可作为检查轴承修理质量的设备。属于铁路车辆轮对滚动轴承故障振动诊断成套技术中的专用设备。

铁路货车滚动轴承是货车走行部分的关键部件，直接关系到行车安全。对其技术状态传统的检测方法是定期，由工人凭经验进行简单的外观检查，由于缺乏客观的标准，检查质量差异较大，容易误判或漏判。

中国专利CN2105685U公开了一种通过测量轴承的振动识别其故障的“铁路车辆轮对滚动轴承故障试验机”。该机设有安放轮对的机座以及支承、加载、驱动组件，按运行要求，使轴承正确运转，从而采集振动信号确认待检轴承的实际技术状态后安排维修。其确诊率可达95％以上。但该故障试验机，采用独立的加载装置，对轴承施加较大的轴向载荷；在轮对的每侧轴承处均使用3个油缸实现轮对升降和支承，轮对退出试验机也用油缸实现，整个试验机共有12个油缸。由此造成试验机结构复杂，液压站庞大、故障概率高、能耗大、造价高，且与国内车辆段的现有技术状况脱节，实施和维护均比较困难。

本实用新型的目的是提供一种既能准确可靠地采集振动信号，而又具有结构简单、运行可靠，易于制造、使用和维护，利于现场推广应用，造价低廉的铁路货车轮对滚动轴承故障振动诊断台。

本诊断台采用下述技术方案实现其目的：

诊断台设计有一个稳固的、在轮对工作转速范围内无共振的框架式台架；一个对轮对的转动实施双侧起动、单侧驱动的组件；采用单油缸实现简单的升降和支承的组件；轮对升起的精确定位组件；能快速制动的组件和使轮对方便进出诊断台从而实现检修流水作业的组件。

在满足测试诊断要求的前提下，本诊断台总体结构简化，液压系统简单，只有5个油缸，故障概率低、造价低，适合现场需要，易于制造、使用和维护，具体特点如下：

主体框架采用工作转速范围内无共振的构架，轮对升起后的精确定位和支承，以及适当的轴向加载，使轴承的振动信号有较高的信噪比，便于轴承技术状态的识别和故障的判定。专门设计的安装传感器的特殊结构，无需人工干预，测量振动信号的加速度传感器可自行贴合在轴承外圈上，诊断完毕亦可自行落回原位。加速度传感器的这种安装方式不影响其频响特性，不会造成信号衰减，且有助于信号的自动采集。

应用惯性负载特性采用双侧起动一单侧驱动方式；每侧轴承支点采用单油缸实现升降和支承，单侧驱动的压紧力与轴承的轴向力合二为一，可不增设独立的加载机构；机械式轮对导出装置无需外力操纵。因此本实用新型结构简单；液压系统简化，液压站的功率和体积很小，因此总的功耗很小，节约能源。故障概率低，需要较少的维护，大大降低了制造和使用成本，采用本诊断台，在车辆检修中，试用结果表明：误判率低于5％，漏判率＜1％，完全能满足测试诊断要求。

下面结合附图和实施例对本诊断台作进一步详细说明；

图1：本诊断台的结构示意图；

图2：本诊断台承载鞍结构示意图；

图3：本诊断台轮对导出组件主视图；

图4：本诊断台轮对导出组件俯视图。

本诊断台包括：主体框架、钢轨及其支架、轮对升降及支承组件、定位组件、驱动并加载的组件、制动组件、轮对导出组件。

机体框架：用二根竖梁4固定在底架1上，上部用横梁9联结而成。由于竖梁4和横梁9均采用箱型结构，竖梁4又具有三面加强筋，整体刚度高；保证轮对工作转速范围内无共振。二根竖梁4上分别固定安装导向座5和定位座17，定位座17头部联接定位板16；两个支承油缸3分别用法兰与底架1相联接，油缸3上部联接一导向杆6，导向杆6的上端联接承载鞍8，承载鞍8的上表面为与轴承外圈配合相适应的园弧面，这样的形状使得轴承在其上载荷分布合理，有利于信号的采集与故障信息的提取。导向杆6可在导向座5的套孔中滑动，其由油缸3带动使轮对升降，承载鞍8与定位板16、座17可将轴承夹紧，调整导向座5与定位板16，可使轮对有较高的定位精度，以防止产生无用振动信号。

由于轮对运转(工作)位采用机械定位方式，即用定位板16和定位座17进行高度定位，用导向杆6、导向座5和承载鞍8进行水平方向定位，通过调整可以达到较高的定位精度，有益诊断。

承载鞍8与连接板29用螺栓31连成一体，套装在导向杆6上，在承载鞍8的底部，连同连接板29加工出传感器安装孔，孔的下部制成螺纹，螺堵30用来方便地装入或取出加速度传感器7，孔中的尼龙定位套28用于传感器7的定位，挡圈27压装在孔中，用来限制传感器7的移动范围。

不工作时，传感器7由定位套28支承，当承载鞍8托住轴承时，传感器7由于其磁座的磁力作用而向上运动，吸附在轴承外圈上，轮对运转后即可进行测试。诊断完毕轮对下落，当轴承脱离承载鞍8时，吸附在轴承外圈上的传感器7相对于承载鞍8有一个向上的运动，而挡圈27阻止传感器7相对承载鞍8继续向上运动，迫使其与轴承外圈分离，由于重力的作用传感器7下落到定位套28上，以备下一次测试。通过调整螺堵30的旋入深度，即可调整传感器7的高低位置，使其距承载鞍8上表面有合适的间隙，螺堵30中的通孔可使传感器导线从其中穿过。

由于在承载鞍8园弧面底部，有上述特殊结构及用来放置加速度传感器7的安装孔，承载鞍8托住轮对轴承时，传感器7自行吸附在轴承外圈上；承载鞍离开轴承时，传感器7与轴承外圈脱开落回原位。

驱动并加载的组件包括：摩擦轮12、轴承组件13、电机14、电机框架26、驱动油缸15和油缸支架25。摩擦轮12与电机14轴直接相连，电机14安装在电机框架26内，框架26与底架1铰接。轴承组件13安装于电机框架26上，并与驱动油缸15铰接，用来消除电机轴的径向力，驱动油缸15用尾部耳环与油缸支架25铰接，油缸支架25固定在底架1上，油缸15动作可使摩擦轮12压紧或离开轮辋内侧面。当摩擦轮12被紧压在轮辋内侧时，电机14便可驱动轮对转动，单侧驱动时，轴向力通过油缸15、轴承组件13、摩擦轮12和轮对加到轮对轴承上。力的大小应满足消除轴承轴向间隙的需要，同时又不会引入附加的振动成分。油缸15具有双重功能：一是为摩擦驱动提供必要的压紧力，二是对轴承施加一定的轴向载荷，用以消除轴承的轴向间隙，易于故障信息的提取，而不设独立的加载装置，摩擦轮12和电机框架26之间的轴承组件13用来承受油缸15的推力，从而使电机轴不承受径向载荷。轮对轴承的轴向载荷传递途径为驱动油缸15→轴承组件13→摩擦轮12→轮对→货车轴承→承载鞍8和定位板16。轮对的转动采用双侧起动一单侧驱动方式。起动时两个摩擦轮12同时压紧两轮辋内侧，由于两驱动油缸15的推力大小相等，方向相反，所以轴承不受轴向力。同时启动两个电机14，两个摩擦轮12带动轮对转动，即双侧起动。待轮对转速稳定后，使其中一个驱动油缸复位，则该侧摩擦轮离开轮辋，同时该侧电机停转，而另一侧电机和摩擦轮带动轮对继续转动，实现单侧驱动，单侧驱动的压紧力即是轴承所受的轴向力，交替使用两个摩擦轮驱动，可实现双向分别加载。

轮对的升降和支承共用两个油缸3，每个油缸3连接一个导向杆6和一个承载鞍8，导向杆6可在导向座5的套孔中配合滑动，结构简单。

轮对驱动采用双侧电机14同时起动，转速稳定后只用其中一侧电机驱动，既可产生轴向力向轴承加载，又可节约电能，符合惯性负载特性；使用一轴承组件13来承受和传递驱动油缸15的推力，而不使电机轴受径向力，有利于电机功率的发挥，整个诊断台共只用5个油缸。

本诊断台不设独立的加载装置，载荷传递途径为：驱动油缸15→轴承组件13→摩擦轮12→轮对→货车轴承→承载鞍8和定位板16，交替使用两个摩擦轮驱动，可分别实现双向加载。

包括闸片18、制动杆19、制动油缸23和安装座24的制动组件，用制动油缸23通过制动杆19使闸片18紧压轮辋内侧制动，制动力臂大，可用较小的力实现快速稳定停车。

为提高作业速度，在制动杆19中部适当位置设置一铰支点与固定在底架1上的安装座24相连，制动杆19两端铰支点分别与闸片18和油缸23相连，油缸23通过尾部耳环与底架1铰接，油缸23推动制动杆19转动，使闸片18紧贴在轮辋内侧面上，实现轮对的制动。

钢轨支架2固定在底架1上，其上设置一段钢轨22，与流水线钢轨对接，而诊断台钢轨22以下的部分设在地面下的基础坑中，便于轮对进、出诊断台，实现检修流水作业，在钢轨22中部设置一圆弧槽，用于轮对进入诊断台的定位。在钢轨支架2上还设有护轮轨11和轮对导出组件20，位于钢轨22内侧，左右对称(为表达清楚图1中各示出一个组件)；沿轮对在流水线上滚动方向，护轮轨11在前，轮对导出装置20在后，护轮轨11的作用是对进入诊断台的轮对做轴向定位，以便传感器7的正确安装，但这种轴向定位不必有很高的精度。

轮对导出组件20包括活动件32、转轴35、扭转弹簧34、固定耳座36和螺钉33，安装在钢轨22的内侧，活动件32的横截面设计成梯形，顶部做出斜面，可绕转轴35转动，套装在转轴35上的扭转弹簧34一端固定在耳座36上，另一端与螺钉33连接，活动件32与钢轨22之间留有少量的间隙，其顶部与钢轨22顶部平齐。当轮对进入诊断台时，轮缘“楔”入活动件32与钢轨22之间，迫使活动件32绕转轴35向内转动。轮对升起后，挤压力消除，弹簧34的弹性力使活动件32复位。诊断完毕轮对落下时，轮缘将落在活动件32顶部的斜面上，从而使轮对自由向前滚动，离开诊断台。

采用机械式轮对导出组件20，在不借助外力的条件下，使轮对自行离开诊断台，结构简单，动作可靠。

光电转速传感器10安装在横梁9上，可通过车轮工艺孔测量轮对转速，诊断台上还装设有多个行程开关21，在诊断时便于监测和自动操纵。

本诊断台工作过程如下：

接通操纵台电源，启动液压站油泵电机，确认各活动部件处于预定原始位置，将流水线上的待诊断轮对推入诊断台钢轨22的定位槽中，轮对导出装置20由于轮缘的楔入而向内转动。支承油缸3带动导向杆6和承载鞍8向上运动，承载鞍8的弧面与轴承外圈接触时，传感器7自动贴在轴承外圈上。油缸3继续上移，承载鞍8托起轴承使轮对离开钢轨22，至定位板16处将轴承夹紧，轮对升起后，轮对导出装置20自动复位，两驱动油缸15同时动作，将摩擦轮12紧压在轮辋内侧面上，同时启动两个电机14使轮对起动，待转速稳定后使其中一测驱动油缸复位，则与此相连的摩擦轮离开轮辋，该侧电机停转，另一侧电机和摩擦轮带动轮对继续转动，轴承承受轴向力，一侧轴向间隙消除。运转一段时间后，采集数据并进行诊断，然后该侧驱动油缸复位，电机停转，改用另一侧驱动，同时即向另一方向加载，消除此方向轴向间隙，再次进行测量和诊断。综合两次诊断结果给出诊断结论。诊断完毕，驱动油缸15复位，摩擦轮12离开轮辋，制动油缸23动作，使闸片18紧压轮辋内侧实行制动。轮对停止转动后，支承油缸3带动轮对下落，轮缘落在轮对导出组件20的活动件32顶部斜面上自动向前滚动，离开诊断台，油缸3复位。承载鞍8与轮对轴承分离时，传感器7落回原位。

上述工作过程由可编程控制器控制自动完成，亦可由手动操作完成，整个工作过程不超过6分钟。

Claims (2)

1、一种铁路货车滚动轴承故障诊断台，包括轮对滚动轴承的支承、定位、驱动、加载、制动及轮对导出组件，其特征在于：主体框架由二根固定在底架(1)上并用横梁(9)联接的竖梁(4)组成；二根竖梁(4)上分别固定安装导向座(5)和定位座(17)，定位座(17)头部联接定位板(16)，两个支承油缸(3)分别用法兰与底架(1)相联接，其上部各联一导向杆(6)，由油缸(3)带动可在导向座(5)的套孔中滑动的导向杆(6)的上端联接承载鞍(8)；承载鞍(8)的上表面为与轴承外圈配合相适应的园弧面，承载鞍(8)下端与连接板(29)用螺栓(31)连成一体，套装在导向杆(6)上；承载鞍(8)的底部，连同连接板(29)设有加速度传感器(7)安装孔，安装孔的下部设有可方便螺堵(30)带着加速度传感器(7)取出、装入的螺纹，孔中设有用于加速度传感器(7)定位的尼龙定位套(28)，用于限制加速度传感器(7)移动范围的挡圈(27)压装在安装孔上部；驱动及加载组件包括摩擦轮(12)、轴承组件(13)、电机(14)、电机框架(26)、驱动油缸(15)和油缸支架(25)，摩擦轮(12)与电机(14)轴直接联接，电机(14)安装在电机框架(26)内，框架(26)与底架(1)铰接，轴承组件(13)安装在框架(26)上并与驱动油缸(15)铰接；驱动油缸(15)尾部耳环与油缸支架(25)铰接，油缸支架(25)固定在底架(1)上；包括闸片(18)，制动杆(19)、制动油缸(23)和安装座(24)的制动组件其制动杆(19)中部适当位置设置的铰支点与固定在底架(1)上的安装座(24)相连，油缸(23)通过尾部耳环与底架(1)铰接；

在底架(1)上还固定有钢轨支架(2)，支架(2)上设置一段与轮对检修流水线钢轨对接的钢轨(22)，本诊断台钢轨(22)以下的部分设在地面下的基础坑中；钢轨(22)中设置一与轮对踏面相配合的园弧槽；钢轨支架(2)上的钢轨(22)内侧，左右对称沿轮对在流水线上的滚动方向设有护轮轨(11)和轮对导出组件(20)，护轮轨(11)在前，轮对导出组件(20)在后；包括活动件(32)、转轴(35)、扭转弹簧(34)、固定耳座(36)、螺钉(33)的轮对导出组件(20)安装在钢轨(22)的内侧，活动件(32)的横截面设计成梯形，顶部为斜面，可绕转轴(35)转动，套装在转轴(35)上的扭转弹簧(34)一端固定在耳座(36)上，另一端与螺钉(33)连接，活动件(32)其顶部与钢轨(22)顶部平齐，与钢轨(22)之间留有轮缘可楔入的间隙。

2、如权利要求1所述的诊断台，其特征在于：主体框架的竖梁(4)和横梁(9)均采用箱型结构，竖梁(4)具有三面加强筋。

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