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1．概述

    中國鐵路已實施了多次大提速，時速已從過去的80～90km提高到200km以上，這對機車車輛走行部的安全性、可靠性提出了更嚴格的要求。輪對是車輛行走的重要部件，輪對軸承裝配質量的好壞，直接關系到行車安全。為了解決輪對組裝后的試驗問題，提高我國提速機客車走行部的測控手段，我們開發研制了機客車輪對跑合試驗臺，采用計算機對相關參數進行試驗檢測，從而對輪對的修造質量和安裝質量進行有效的綜合評判。

2．系統介紹

    試驗臺采用封閉的龍門框架結構，可分低速輕載和高速重載兩種工況模擬車體重量對輪對進行加載跑合。傳動方式為摩擦輪傳動，利用橡膠輪帶動被測輪對的輪緣進行低速輕載跑合、利用鋼輪帶動被測輪對的踏面進行高速重載跑合。為使試驗臺適用于多種不同的輪對軸箱的加載跑合試驗，特別是適用于長軸輪對軸箱的試驗，我們采用液壓比例控制系統，在保證兩個加載油缸工作同步的前提下，有不同的油壓輸出，即輸出不同的加載力，以滿足偏載情況下的模擬工況。

    試驗過程大致如下:輪對被人工滾到指定位置后，固定傳感器, 啟動液壓站,將輪對升起并使軸箱落在滑臺的工裝上，再鎖緊滑臺和軸箱，然后同步將輪對及滑臺升起，使輪緣與膠輪接觸頂緊進行低速輕載跑合試驗，或使輪對踏面與鋼輪接觸頂緊進行高速重載跑合試驗。試驗達規定時間，計算機自動記錄各相關數據，最后打印出試驗記錄表。試驗結束，各液壓元件依次反向退回原位，輪對重新落到軌面上，人工推出輪對。

    輪對跑合試驗臺由試驗臺本體、液壓系統及測控系統三大部分組成。測控系統是試驗臺的大腦核心，它通過控制試驗臺本體的動作完成試驗輪對的定位、壓緊、旋轉、徑向加載等過程，通過對液壓系統的控制實現加載力的調節。同時，通過傳感器對振動、溫度等參數進行采集、計算、分析，處理后得出有效數據，判定輪對質量是否合格。

    測控系統框圖如圖一。

    計算機采用研華工業控制計算機，通過數字量輸入/輸出板、模擬量輸入板、模擬量輸出板等板卡作為輸入/輸出接口，采集傳感器信號并控制試驗臺的動作、調節轉速及加載力等參數。

    軟件編制采用“組態王”軟件系統。它以Wondows中文操作系統作為其操作平臺，能快速便捷地進行圖形維護和數據采集，提供了豐富的快速應用設計的工具。

    目前，用于輪對軸承故障的檢測方法主要有振動傳感技術和熱傳感技術。

    振動檢測法主要是測試某些振動參數的大小，通過與標準值（門限值）的比較來判斷軸承的狀態，診斷軸承本身故障以及軸承組裝故障（如軸不對中碰磨等）。主要檢測參數有時域波峭度系數和加速度有效值。峭度系數表示故障形成的大幅值脈沖出現的概率，是振動幅值概率密度函數陡峭程度的量度。軸承工作時，工作面缺陷處產生沖擊脈沖，故障越大，沖擊響應幅值越大，故障現象越明顯。 一般運轉平穩、無明顯周期性干擾的軸承，其振動信號概率密度接近正態分布，而正態分布的峭度系數為3。當軸承出現故障引起機械沖擊時，峭度系數增加較快，其振動信號概率密度偏離正態分布。加速度有效值反映的是軸承系統在分析頻帶范圍內的振動大小，也就是故障程度的大小。它是軸承元件在測試過程中所有合成振動的能量平均。

    軸承故障大部分可由機械故障的機械能轉變為熱能表現出來。經驗證明，由輪對軸箱溫度的變化了解輪對軸承技術狀況是一種重要的故障判別方法。

    我們主要通過振動檢測和分析來判斷軸箱狀況（2只振動傳感器磁座分別吸合在軸箱上），同時采用非接觸式的紅外線測溫儀監視溫度和溫升情況（紅外線測溫探頭旋入軸箱的螺孔，左右各一只），從而對輪對的修造質量和安裝質量進行有效的綜合評判。

    輪對加載力的調節通過控制液壓系統實現。液壓系統采用比例控制，由加載油缸、力傳感器、比例壓力溢流閥及比例放大器、力給定單元等組成。

    輪對跑合速度可調，控制方式根據情況可采用滑差電機控制器，也可用變頻調速方式。
加載時間、加載力、跑合速度等參數可在軟件的“參數設定”畫面中給定。如圖二。
 

圖二 “參數設定”畫面

    參數設定結束后，按“確定”鈕，則程序開始運行，顯示試驗畫面即可開始試驗。

    系統具有安全保護功能和故障診斷功能（自檢）。自檢時如發現有運動件不在合適位置時，程序連鎖無法進行試驗，并提示故障情況。

    試驗過程中，試驗主畫面可顯示各運動件位置、峭度系數和加速度有效值的設定門檻值及實際測量值、以及轉速、加載力、軸溫的測量值。同時，可通過畫面上的按鈕查看曲線或報表等。如圖三。
 

圖三 試驗主畫面