电力机车走行部轴承齿轮故障地面诊断系统适应性改进

1、机车检测与故障诊断题目：电力机车走行部轴承齿轮故障地面诊断系统适应性改进姓名：XXX 学号：XXX 班级：XXX机车检测与故障诊断技术 摘要摘要针对HXHXD D3 3型型机车的结构及轴承参数结构及轴承参数特点，对原有铁路机车走行部轴承齿轮故障地面诊断系统走行部轴承齿轮故障地面诊断系统进行针对性的结构设计和改进，使得HXD3系列电力机车在不升弓条件下在不升弓条件下，能够独立独立顶升机车单组轮对、驱动轮对转动，实现了HXD3系列电力机车走行部走行部轴承的检测轴承的检测。关键词：关键词：电力机车；轴承检测；系统改进机车检测与故障诊断技术 引言引言为提高机车走行部的技术质量状态提高机车走行部的技术质

2、量状态，保证机车的运用安全保证机车的运用安全，按照中国铁路总公司和铁路局对机车检修工作的要求，必须对必须对机车走行部轴承进行检测机车走行部轴承进行检测。HXD3系列电力机车采用交流牵引电交流牵引电动机动机，机车走行部的轴箱、牵引电动机、抱轴箱轴承均采用进进口轴承口轴承，机械传动采用单边斜齿方式传动单边斜齿方式传动，其轴承设计和机械轴承设计和机械传动模式与现有其它型号的电力机车有一定的差异传动模式与现有其它型号的电力机车有一定的差异，需要对既有铁路机车轴承齿轮故障地面诊断系统轴承齿轮故障地面诊断系统进行适应性改进，才能满足HXD3系列电力机车走行部轴承检测走行部轴承检测的需求。机车检测与故障诊断

3、技术 方案设计方案设计1. 1. 现场调研现场调研现场调研了HXD3系列电力机车的结构特点、走行部转向架及轴承齿轮构架等技术性参数；了解HXD3系列电力机车近年来走行部轴承故障的原因；根据HXD3的特点以及检测需求，进行了适应性改进整体方案设计。轴承故障的轴承故障的基本形式基本形式：疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、断裂、胶合。机车检测与故障诊断技术2. 2. 总体总体方案方案铁路机车轴承齿轮故障地面诊断系统顶轮检测装置顶轮检测装置的基本原理如下图所示。机车轮对交流驱动电源装置电动液压轮对顶升装置检测诊断系统地面分析管理专家系统驱动机车轮对反馈机车故障信息顶轮数据转储机车测点冲击信号转速信号顶起

4、机车轮对主机显示相应测点冲击数据，以及报警信息图：图：轴承轴承检测系统结检测系统结构构机车检测与故障诊断技术系统各结构功能剖析：系统各结构功能剖析： 机车机车轮对交流驱动电源装置轮对交流驱动电源装置主要负责驱动机车交流牵引电机，推动轮对转动，调节以获得适合诊断条件的转速； 电动电动液压轮对顶升装置液压轮对顶升装置负责安全顶起机车单组轮对； 检测检测诊断系统诊断系统主要负责机车轴承齿轮冲击信号、转速信号的采集，对故障冲击信号进行分析及主动诊断，实现数据采集、数据浏览、冲击校准、仪器自校、系统设置等功能； 地面地面分析管理专家系统分析管理专家系统实现下载数据的导入、细化分析、趋势跟踪、系统管理等功

5、能。机车检测与故障诊断技术综上可得：综上可得：改进工作依据HXD3系列机车特点也分为电动液压轮对顶升电动液压轮对顶升装置装置、检测诊断系统检测诊断系统、机车轮对交流驱动电源装置机车轮对交流驱动电源装置、地面分析地面分析管理管理专家系统专家系统四大部分。机车检测与故障诊断技术 方案实施方案实施1. 1. 电动电动液压顶升液压顶升装置装置顶升装置由液压系统液压系统、车体车体、辅助辅助件件三大部分组成，采用单相交流电单相交流电作为动力电源，是机车走行部检测系统中配套的专用设备，可按需实现对轴箱轴承的安全顶可按需实现对轴箱轴承的安全顶升和单组轮对的顶升升和单组轮对的顶升。在顶轮锁紧油缸设计时，从结构上

6、避免轮对转动中由于液压泄漏导致的轮轨磨耗等不安全因素。为适应现场环境，合理设定了装置重心，便于单人推行，选用了丁醛橡胶车轮。机车检测与故障诊断技术2. 2. 检测检测诊断系统诊断系统通过对HXD3系列机车机械传动结构机械传动结构及轴承参数轴承参数的分析，原诊断模块中的相关参数与判据已不能适用HXD3机车的正确诊断，因此须在主机软件主机软件与地面软件地面软件中对诊断模块进行修改。主机软件主机软件新增车系列代码“6”来表征HXD3的特有结构与检测方式对DOS环境下的内存使用进行优化使用面向对象的结构化编程手段转速测量、数据采集、诊断结果显示子模块地面地面软件软件数据导入、数据库设计与存贮、数据显示

7、等机车检测与故障诊断技术3. 3. 机车机车轮对交流驱动电源轮对交流驱动电源装置装置驱动电源采用了变频调速变频调速的设计，调速单元由变频调速装变频调速装置置+ +电气控制电气控制+ +保护电路保护电路组成。通过控制按钮及开关，控制内部变频器的启动、输出、停止，同时提供电源装置的状态监控，报告各种指示灯以及监测仪表，实现实现HXHXD D3 3系列机车大功率交流系列机车大功率交流牵引电机在不升弓条件下的驱动和实现无级调速，并对输出频牵引电机在不升弓条件下的驱动和实现无级调速，并对输出频率、电压、电流实施监控及故障保护率、电压、电流实施监控及故障保护。机车检测与故障诊断技术4. 4. 地面地面分析

8、管理专家系统分析管理专家系统通过合适的模拟故障测试手段，进行该系列车型的故障模故障模拟诊断拟诊断，并通过实际现场数据的反馈，修正故障报警门限值，优化既有地面专家系统。目前，可根据被检测轴承的相关几何参数和轴承转速，计算出各种故障的信号特征，从而使故障诊断能够准确到轴承的各个部位（保持架、外圈的内滚道、内圈的外滚道、滚子、油脂状况等），实现设备的自动判断自动判断。机车检测与故障诊断技术5. 5. 主机改进主机改进根据HXD3系列机车的结构特点，对诊断主机进行了以下改进：转速倍频设计改进：转速倍频设计改进：结合HXD3系列机车的特性，原200FN采样频率过小，已经无法满足采样需求。通过对原电路进行

9、改进，更改为400FN跟踪采样。ADAD采样的改进设计：采样的改进设计：进行采样时钟控制及抗混时钟控制，提升采样频率，加强对采集冲击信息的处理。手动输入手动输入控制控制：增加手动输入时采样时钟和抗混时钟的控制，改变原固定频率输出的方式，提高对HXD3系列高速轴承在手动输人转速条件下的信号处理。机车检测与故障诊断技术6. 6. 磁磁吸式传感器吸式传感器设计设计设计新式磁吸式传感器，提高传感器抗干扰能力和冲击灵提高传感器抗干扰能力和冲击灵敏度敏度，减小组装工艺的困难。该传感器应用共振解调技术共振解调技术，具有电子谐振作用，只对故障冲击信息敏感，具有比较好的信息选择性。磁吸式压电传感器采用合理可靠的

10、屏蔽和接地处理手采用合理可靠的屏蔽和接地处理手段段，提高传感器系统的抗干扰能力；同时采用一体式的磁吸式一体式的磁吸式底座底座，减少因添加其它垫座，导致信号传递过程中的衰弱，提升对信号提取采集的准确性。机车检测与故障诊断技术 应用试验应用试验1. 1. 测点选择测点选择测点要选择在信息最佳传递的通道上，避免在非承载区、过气缝、焊点等处选点。选择好检测点后，用铰磨机在检测点加工一个直径不小于20mm的平面，平面要尽可能平整，以防止信息的衰减。如下图抱轴承测点位置抱轴承测点位置电机刷端轴承测点位置电机刷端轴承测点位置电机齿端轴承测点位置电机齿端轴承测点位置机车检测与故障诊断技术2. 2. 通道设置通

11、道设置设置仪器所对应的8个测试通道是否使用及所接传感器的测点位置。若设置错误将会导致错诊或漏诊。测点位置与轴承类系列是一一对应的，即改变了测点位置，其轴承类系列也将改变。机车检测与故障诊断技术3. 3. 系统运行系统运行安置好传感器，接通计算机、信号采集器，开启电机驱动电源，通过相关的机车控制回路使电机得电驱动轮对运转，车轮转速达到40km/h以上或更高且相对平稳后，再进入“数据采集”菜单采集数据，使受检轮对进行检测，直到检测结束。该图反映了该图反映了3轴齿轴齿端电机轴承中有端电机轴承中有滚子端面与外环滚子端面与外环挡边间隙消失的挡边间隙消失的故障情况。故障情况。机车检测与故障诊断技术5. 5

12、. 试验结果试验结果经测试试验，该装置能够完成对HXD3系列电力机车顶轮检测的要求。首先，电动液压轮对顶升装置电动液压轮对顶升装置，实现了单组轮对的安全顶升；机车机车轮对交流驱动电源轮对交流驱动电源装置装置，实现了HXD3系列机车大功率交流牵引电机在不升弓条件下的驱动。其次，检测诊断系统检测诊断系统有效采集各轴承位置的冲击信号，对冲击信号进行共振解调，综合主动诊断，提示相应的诊断结论，能够有效检测走行部轴承的动态状况。机车检测与故障诊断技术 结论结论目前丰台机务段已成功检测HXD3系列电力机车走行部轴承修程机车36台，其中HXD3-0297机车在检测时，曾发生3轴齿端电机位轴承出现多次一级报警

13、，经拆检后发现该位轴承滚子端面存在擦伤，工作人员及时进行了处理，使该台机车在上线前消除了安全隐患，避免了事故发生。经实际运用证明，该检测装置能够完成对经实际运用证明，该检测装置能够完成对HXHXD D3 3系列机车走行部轴承的系列机车走行部轴承的检测检测。电动液压轮对顶升装置及相关卡具的应用，改变了原有顶轮采用手动千斤顶的方式，降低了现场工作者的劳动强度；主机软件及地面分析系统采用专用微机下载分析数据，使用界面简洁实用，便于现场职工掌握。检测诊断系统可对冲击信号进行共振解调、提示相应诊断结论，对满足现场实际应用需求，保证机车的运用安全创造了条件。机车检测与故障诊断技术 参考文献参考文献1 中国铁路总公司.铁路技术管理规程M.北京:中国铁道出版社,2014.2 郭世明.机车检测与故障诊断技术M.北京:中国铁道出版社,20