JP4427400B2 - 鉄道車両台車のベアリング異常の振動検出用回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両台車の輪軸に取り付けられたジャーナル軸受や減速歯車装置等の軸受異常を、振動検査により非分解で精度良く検出するのに適した装置に関する。

図９に示すように、鉄道車両台車１の輪軸２両端には、車体の荷重を輪軸に伝えるジャーナル軸受１１が取り付けられている。また、上記台車１が動力台車（Ｍ台車）である場合、その輪軸２には、主電動機の回転力を車軸に伝える減速歯車装置２４が取り付けられている。

ジャーナル軸受１１は、図１０に示すように、輪軸２の両端に内輪４１を嵌着し、該内輪と外輪４２との間にコロ４３を複列に配してなるコロ軸受である。また、減速歯車装置２４は、図１１に示すように、その軸４４’端部が主電動機に接続される小歯車４４の軸受４５の内輪４６・外輪４７間に、また該小歯車と噛み合う大歯車４９の軸受５０の内輪５１・外輪５２間に、いずれも円錐形コロ４８を配置した構造になっている。これらのジャーナル軸受１１や減速歯車装置２４においては、その内部のコロ４３，４８の磨耗や損傷は重大な故障の発生原因となるため、定期的な検修により、常に正常な稼働状態に保持しておく必要がある。

従来より、ジャーナル軸受１１や減速歯車装置２４のコロ検修作業は、これらを輪軸より取り外して分解し、磨耗や損傷の状態を目視で観察することにより行なわれてきたが、非効率的であるため、最近では振動測定センサを使用して輪軸に取り付けたまま非分解で探傷する検修が行われるようになってきた。すなわち、図１２に示すように、両端にジャーナル軸受１１を取り付けた状態の輪軸２を位置決め機構５３に搬入し、その左右の車輪３部をツインローラ５４で支承してＶブロックの如く固定する。この状態で、輪軸２の両側に設置された外輪回転機構５５の回転体（ゴムタイヤ）５６を下降させてジャーナル軸受１１の外輪４２に圧着させ、該外輪４２に回転を付与する。そうして、ジャーナル軸受１１の端面に取り付けた振動測定センサ５７で、ジャーナル軸受１１内のコロ４３から発生する特定の周波数域の振動を検出し、該検出信号を速度または加速度に変換して、その大きさからコロの損傷程度を検出するのである（特許文献１参照）。

特開２００１ー２９６２１３号公報

しかしながら、前記従来の非分解検修は、輪軸２の回転を固定し、ジャーナル軸受１１の外輪４２をコロ４３のまわりに回転させて振動を発生させるようになっており、実走行時のように、輪軸２側が回転して、すなわちジャーナル軸受の内輪４１が回転して、コロ４３が固定された外輪４２の内面を転動するものではない。このため、振動測定センサ５７の検出する振動値の信頼性に問題があった。

また、前期従来の非分解検修では、減速歯車装置２４を回転させる機構がないため、検修する輪軸２が減速歯車装置２４を備えた動力輪軸（Ｍ輪軸）である場合には、その減速歯車装置２４内のコロ４８の磨耗や損傷程度を振動測定することができなかった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、検修しようとする輪軸が動力輪軸（Ｍ輪軸）である場合には、そのジャーナル軸受と減速歯車装置のいずれのコロについても、振動検出による非分解探傷を行うことができ、しかも台車のままでも、台車に取り付けられた輪軸に対して上記の非分解探傷が行えるとともに、実走行に近い負荷条件で輪軸を回転させることにより、これらのコロの発する損傷振動を振動測定センサにて正確に検出できる装置の提供を目的とする。

上記目的を達成する本発明の装置は、鉄道用車両台車の輪軸を所定位置に載置して水平に昇降させる昇降デッキと、昇降デッキの降下途中において上記輪軸の両端ジャーナル軸受部を下方より支持し、輪軸を水平に支承する支持架台と、上記水平に支承された輪軸の左右の車輪踏面に下方より圧着して輪軸を支持架台上に持ち上げ、前記ジャーナル軸受内のコロを該軸受の外輪内面に密着させるとともに、圧着車輪に回転を付与する回転機能を備えた昇降式タイヤとを備えてなるものである。

上記の構成によれば、台車の実走行時と同様に、輪軸が回転し、かつ輪軸が昇降式タイヤにより支持架台上に持ち上げられることによって、ジャーナル軸受内のコロが、実走行時と同様に、ジャーナル軸受の外輪上部側の内面に密着する。したがって、ジャーナル軸受内のコロの発生する微小な損傷振動を振動測定センサにより正確に検出することができる。

また、本発明の装置においては、輪軸の左右の車輪踏面に昇降式タイヤが圧着した状態で、輪軸に取り付けられた減速歯車装置に接近し、その小歯車軸を掴持するチャックを介して動力の回転を減速歯車装置に伝達するピニオン回転装置を設けておくのがよい。こうすることにより、振動測定を行なう輪軸が減速歯車装置を備えた動力輪軸（Ｍ輪軸）である場合には、実走行時と同様に、減速歯車装置を駆動して輪軸を回転させることができ、しかも昇降式タイヤが車輪に圧着し、輪軸を持ち上げた状態であることから、減速歯車装置の回転駆動時に一定のトルクが発生して、実走行時と同様に、減速歯車装置内のコロが外輪内面に押し当てられて密着することとなる。したがって、減速歯車装置内のコロの発生する微小な損傷振動も、ジャーナル軸受のコロと同様に、振動測定センサにより正確に検出することができる。

また、本発明の装置においては、輪軸は、台車から取り外した状態のものに限らず、台車に取り付けた状態のままで振動測定に供することができる。この場合には、台車の輪軸の両端ジャーナル部が支持架台にて水平に支持された状態で、当該台車の心皿に上方よりセンターピンを嵌入するとともに、心皿両側の上揺れ枕端部に上方より必要な荷重を負荷する台車位置決め装置を設けておくのがよい。

本発明の装置は、輪軸に取り付けられたジャーナル軸受および減速歯車装置のコロの振動測定検査において、実走行時とほぼ同様に輪軸自体を回転させ、しかも輪軸の回転時には、実走行時とほぼ同様に、ジャーナル軸受および減速歯車装置内のコロが軸受外輪の内面に常に密着するようにしたから、コロの発するきわめて微小な損傷振動をも振動測定センサにより正確に検出可能であり、この種の非分解振動測定精度を大きく高めることができる。

図１〜図６は、本発明を実施した装置の一例であり、４は鉄道車両用台車１の輪軸２を所定位置に載置する昇降デッキ、９は支持架台、１４は昇降タイヤ、２３はピニオン回転装置を示している。

すなわち、昇降デッキ４は、平面視で長方形状をなすプレート型デッキであり、その両長辺部が、当該デッキ４上に搬送され来る輪軸２の左右の車輪３のフランジに係合するレール５に形成されている。昇降デッキ４には、その長手方向の前後２ヶ所に、一定の間隔Ｌ（図示例では、Ｌは台車１の２軸間距離である２１００ｍｍに一致させてある）をおいて輪軸２の載置位置が設けてある。これらの載置位置は、レール５の一部５’を油圧シリンダによる昇降式となし、これを下降させることにより、開孔したレール５の一部５’に車輪３が嵌まり込んで、レール５上の輪軸２の動きが停止するようにしたものである。この昇降デッキ４は、ピット６底面に垂設された前後２本の油圧シリンダ７にてピット６の中央部上方に水平に支持されており、該油圧シリンダ７の伸縮操作により、想像線で示すように、ピット内を一定範囲で昇降するようになっている。なお、昇降デッキ４の下面側四隅には、ラックアンドピニオン式の同調伸縮ロッド８が設けてあり、前後２本の油圧シリンダ７の伸縮動作が同期的に行われるにようになっている。

支持架台９は、ピット６内の昇降デッキ４を挟む左右の側壁で、昇降デッキ４に載置された前後２本の輪軸２のジャーナル軸受１１端面と対峙する位置（４カ所）に、それぞれ設けられている。これらの支持架台９は、昇降デッキ４にて下降してくる輪軸２のジャーナル軸受１１部を、その水平架台１０上に受け止めて、これらの輪軸２をピット６内に水平に支承するものである。水平架台１０の支持面にはラバー等の緩衝材１２が貼着してあり、また支持する上記軸受１１部を水平架台１０に固定するためのクランプ（図示せず）が取り付けられるようになっている。これらの支持架台９は、ヒンジ機構１３によって、想像線で示すように、先端がほぼ９０度上方へ回転するように設けてあり、不要時には、ピット６の壁側へ撥ね上げておくことができる。

昇降式タイヤ１４は、各支持架台９の下方に、それぞれ設けられている（４ヶ所）。これらの昇降式タイヤ１４はゴム製であり、動力１５にＶベルト１６を介して接続された動力タイヤ１４ａと、動力タイヤ１４ａの回転に従って回転する従動タイヤ１４ｂとで２個一対に構成されている。動力タイヤ１４ａと従動タイヤ１４ｂは、その回転シャフト１７ａ，１７ｂの軸受部１８ａ，１８ｂを昇降基盤１９上に並べて取り付けてあり（図５参照）、また両タイヤの接触部が、前記支持架台１０上に支承された輪軸２の中心Ｐ直下で、かつ対応する車輪３の踏面直下に位置するように配置してある。

上記の昇降基盤１９は、ピット６底面にベース盤２０を介して立設された油圧シリンダ２１にて水平に支持されており、該油圧シリンダ２１を伸長操作すると、ガイド２２に沿って所定高さまで上昇する。この上昇により、前記一対のタイヤ１４ａ，１４ｂが、支持架台１０上に水平に支承された輪軸２の車輪３踏面に下方より圧着し、さらに当該輪軸２を支持架台１０上に水平に持ち上げるようになっている。

ピニオン回転装置２３は、振動測定を行なう輪軸２が減速歯車装置２４を備えた動力輪軸（Ｍ輪軸）である場合に、その減速歯車装置２４を駆動して、前記昇降式タイヤ１４により支持架台１０上に水平に持ち上げられた状態の輪軸２を回転させる装置であり、前後の輪軸２について、それぞれ専用のものが設けられている。

これらのピニオン回転装置２３は、減速歯車装置２４の小歯車軸４４’（図１１参照）を掴持するチャック２５と、該チャック２５に回転シャフト２６、Ｖベルト２７を介して回転を付与する動力２８とを、３段に構成された心出しフレーム２９₁ 、２９₂ 、２９₃ 上に搭載した構造になっている。すなわち、下段フレーム２９₃ は、ジャッキ３０の伸縮操作で上下方向へ移動可能に、中段フレーム２９₂ は、ボールネジ３１の回転操作で、下段フレーム２９₃ 上を前後方向へ移動可能に設けてある。また、、チャック２５および動力２８を直接搭載する上段フレーム２９₁ は、ボールネジ３２の回転操作で、中段フレーム２９₂ 上を左右方向へ移動可能に設けてある。したがって、これらの各フレーム２９₁ 、２９₂ 、２９₃ の移動量を調節することにより、チャック２５の中心を前記小歯車軸４４’の中心に一致させ、該チャック２５で小歯車軸２６の端部を掴持することができる。

なお、前後のピニオン回転装置２３は、互いにチャック２５の向きを１８０度異なえて配置してある。このため、両ピニオン回転装置２３による減速歯車装置２４の駆動が、同じ正回転であっても、前後の輪軸２の回転方向は、互いに正・逆反対方向となる。これにより、前後の輪軸２を台車に取り付けた状態で振動測定する場合等における、前後輪軸２の逸脱を防止している。また、前記した昇降デッキ４は、これらのピニオン回転装置２３の設置位置上方に該当する部分４’が取り外し可能となっている。

図７および図８に示す台車位置決め装置３３は、輪軸２を台車に取り付けた状態のままで振動測定する場合に、前後の輪軸２の両端ジャーナル軸受１１部が支持架台９にて支持され、水平に支承された状態の台車１に対して、該台車１の心皿３４（図９参照）に上方よりセンターピン３５を嵌入するとともに、心皿３４両側の上揺れ枕端部３６（図９参照）に上方より負荷金具３７で必要な荷重を負荷して、台車１の動きを固定するものである。図示例の台車位置決め装置３３は、ピット６上方に門形フレーム３８を組み、その水平フレーム３８’の中心に、ロッド先端にセンターピン３５を取り付けた油圧シリンダ３９を下向きに垂直に取り付けるとともに、該油圧シリンダ３９の両側等位置に、それぞれロッド先端に円筒状の負荷金具３７を取り付けた油圧シリンダ４０を下向きに垂直に取り付けて構成されている。

上記構成よりなる本発明の装置を使用するには、振動測定をしようとする輪軸２をコンベアあるいはクレーン等により昇降デッキ４上に搬入する。このとき、搬入される輪軸２が、台車から取り外された状態の輪軸か、あるいは輪軸を取り付けたままの台車１であるかを予め選定しておく。同時に、搬入される輪軸２が、減速歯車装置２４付きの動力輪軸（Ｍ輪軸）であるのか、減速歯車装置２４のない従動輪軸（Ｔ輪軸）であるのか、また、搬入される台車１が２軸とも動力輪軸を備えた動力台車（Ｍ台車）であるのか、従動輪軸を備えた従動台車（Ｔ台車）であるのかを選定しておく。

そうして、例えばＴ輪軸が昇降デッキ４に搬入された場合は、そのＴ輪軸２の左右の車輪３をレール５に沿って移動させ、これをレール５の一部５’を下降させた前部輪軸用の載置位置に位置決めする。続いて２本目のＴ輪軸２を昇降デッキ４上に搬入し、これを同じくレール５の一部５’を下降させた後部輪軸用の載置位置に位置決めする。

前後２本のＴ輪軸２の位置決めが完了すると、油圧シリンダ７を縮退操作して、昇降デッキ４の下降を開始する。この昇降デッキ４の下降途中において、当該デッキ４上に載置された前後の輪軸２は、その両端のジャーナル軸受１１部が、ピット６の側壁より突出する支持架台９の水平架台１０上に受け止められて、ピット６内に水平に支承されることとなる。各輪軸２のジャーナル軸受部１１をクランプ金具で水平架台１０に固定する。空の昇降デッキ４が下降限で停止するのを待って、前後の輪軸２の支持架台９に支持されたジャーナル軸受１１に、それぞれ振動測定センサ（図示せず）を取り付ける。

次ぎに、各昇降式タイヤ１４の油圧シリンダ２１を伸長操作して、その一対のゴムタイヤ１４ａ，１４ｂを一斉に上昇させる。 そして、これらの一対のゴムタイヤ１４ａ，１４ｂが、それぞれ対応する車輪３の踏面に圧着し、輪軸２を支持架台９上に持ち上げた時点で、その上昇を停止する。この輪軸２の持ち上げにより、ジャーナル軸受１１内のコロ４３（図１０参照）が、実走行時と同様に、外輪４２の上部内面に密着することとなる。次いで、各昇降式タイヤ１４の動力１５を駆動し、動力側のゴムタイヤ１４ａを回転させると、前後の輪軸２は、いずれも実走行時と同様に、回転を開始する。そして前記動力１５の回転数を次第に上げてゆき、輪軸２の回転数が実際の営業速度９０ｋｍ／ｈに相当する９６０ｒｐｍ前後となったところで、振動測定センサによるジャーナル軸受１１のコロ振動測定を実施する。

また、例えばＭ台車１が昇降デッキ４に搬入された場合は、Ｍ台車１をレール５に沿って移動させ、その前部輪軸２をレール５の一部５’を下降させた前部輪軸用の載置位置に位置決めするとともに、後部輪軸２を同じくレール５の一部５’を下降させた後部輪軸用の載置位置に位置決めする。

Ｍ台車１の昇降デッキ４上の位置決めが完了すると、前記Ｔ輪軸の場合と同様に、昇降デッキ４の下降を開始する。この下降途中において、昇降デッキ４上のＭ台車１は、その前後の輪軸２のジャーナル軸受１１部を、ピット６の側壁より突出する支持架台９の水平架台１０上に受け止められて、ピット６内に水平に支承される。この状態で、台車位置決め装置３３を駆動し、そのセンターピン３５を該台車１の心皿３４に嵌入するとともに、左右の負荷金具３７を該台車１の上揺れ枕端部３６に圧着して、Ｍ台車１の動きを固定する。そうして、空の昇降デッキ４が下降限で停止するのを待って、Ｍ台車１の前後の輪軸２のジャーナル軸受１１と減速歯車装置２４に、それぞれ振動測定センサ（図示せず）を取り付ける。

次ぎに、各昇降式タイヤ１４の油圧シリンダ２１を伸長操作して、その一対のゴムタイヤ１４ａ，１４ｂを一斉に上昇させる。そして、これらの一対のゴムタイヤ１４ａ，１４ｂが、それぞれ対応する車輪３の踏面に圧着し、台車１の前後の輪軸２を支持架台９上に持ち上げた時点で、その上昇を停止する。この輪軸２の持ち上げにより、ジャーナル軸受１１内のコロ４３（図１０参照）が、実走行時と同様に、外輪４２の上部内面に密着することとなる。

次いで、前後のピニオン回転装置２３を、これらの対応する輪軸２が備える減速歯車装置２４に接近させる。すなわち、３段に構成された心出しフレーム２９₁ ，２９₂ ，２９₃ の上下方向、前後方向、左右方向のそれぞれの移動量を調節することによって、該回転装置２３のチャック２５を、対応する減速歯車装置２４の小歯車軸４４’（図１１参照）に嵌合し、これを掴持させるのである。そうして、チャック２５の動力２８を駆動し、チャック２５を回転させると、減速歯車装置２４の小歯車４４が回転し、これに噛合する大歯車４９が回転して輪軸２が回転する。このとき、減速歯車装置２４の小歯車４４および大歯車４９には、輪軸２の左右の車輪３にゴムタイヤ１４ａ，１４ｂが圧着していることにより、回転方向に大きなトルクが発生する。このトルクの発生により、小歯車および大歯車の軸受コロが、実走行時と同様に、外輪の上部内面に密着することとなる。前記動力２８の回転数を次第に上げてゆき、輪軸２の回転数が実際の営業速度９０ｋｍ／ｈに相当する９６０ｒｐｍ前後となったところで、振動測定センサによるジャーナル軸受１１および減速歯車装置２４のコロ振動測定を実施する。この振動測定は、輪軸２の逆回転方向についても、正回転方向と同様に実施する。

振動測定が完了すると、台車位置決め装置３３を上方へ引き上げる。次いで、昇降式タイヤ１４を原点まで下降させ、台車１を支持架台９にて水平に支承させる。下降限に停止している昇降デッキ４を上昇させて、その上に再び台車１を載せる。昇降デッキ４を上昇限で停止し、下降しているレール５の一部５’を上昇させて元の位置に戻す。台車１をレール５に沿って移動させ、昇降デッキ４上より搬出する。

本発明装置の一例を示す正面図である。 図１の平面図である。 図１の側面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 台車位置決め装置を説明する正面図である。 図７のＤ−Ｄ線断面図である。 鉄道車両用台車を説明する平面図である。 ジャーナル軸受を説明する要部断面図である。 減速歯車装置を説明する要部断面図である。 従来の振動測定用回転装置を説明する正面図である。

符号の説明

１ 台車
２ 輪軸
３ 車輪
４ 昇降デッキ
９ 支持架台
１１ ジャーナル軸受
１４ 昇降タイヤ
２３ ピニオン回転装置
２４ 減速歯車装置
２５ チャック
３３ 台車位置決め装置
３５ センターピン

Claims (4)

1. 鉄道車両台車の輪軸を所定位置に載置して水平に昇降させる昇降デッキと、昇降デッキの降下途中において上記輪軸の両端ジャーナル軸受部を下方より支持し、輪軸を水平に支承する支持架台と、上記水平に支承された輪軸の左右の車輪踏面に下方より圧着して輪軸を支持架台上に持ち上げ、ジャーナル軸受内のコロを該軸受の外輪内面に密着させるとともに、圧着車輪に回転を付与する回転機能を備えた昇降式タイヤとを備えてなる鉄道車両台車のベアリング異常の振動検出用回転装置。
2. 鉄道車両台車の輪軸を所定位置に載置して水平に昇降させる昇降デッキと、昇降デッキの降下途中において上記輪軸の両端ジャーナル軸受部を下方より支持し、輪軸を水平に支承する支持架台と、上記水平に支承された輪軸の左右の車輪踏面に下方より圧着して輪軸を支持架台上に持ち上げ、ジャーナル軸受内のコロを該軸受の外輪内面に密着させるとともに、圧着車輪に回転を付与する回転機能を備えた昇降式タイヤと、昇降式タイヤが左右の車輪に圧着した状態で、輪軸に取り付けられた減速歯車装置に接近し、その小歯車軸を掴持するチャックを介して動力の回転を減速歯車装置に伝達するピニオン回転装置とを備えてなる鉄道車両台車のベアリング異常の振動検出用回転装置。
3. 鉄道車両台車の輪軸が、台車に取り付けられた状態の輪軸である請求項１又は２に記載の鉄道車両台車のベアリング異常の振動検出用回転装置。
4. 鉄道車両台車の輪軸の両端ジャーナル軸受部が支持架台にて水平に支持された状態で、当該台車の心皿に上方よりセンターピンを嵌入するとともに、台車の心皿両側の上揺れ枕端部に上方より必要な荷重を負荷する台車位置決め装置を備えてなる請求項３に記載の鉄道車両台車のベアリング異常の振動検出用回転装置。

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