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【摘 要】故障诊断技术无论是在铁路机车大范围维修还是中度维修时都主要的应用技术.在铁路机车维修时,为了检测轴承故障或者是检测新轴承替换旧轴承相关状态,相关科研技术人员利用共振技术研发了单套机车轴承检测机.本文将通过对单套机车轴承检测机的工作原理、工作特点、主要构成成分以及性能等方面来介绍其结构设计.
【关 键 词】单套机车轴承检测机；结构设计
运用单套机车轴承检测机可以完成轴承相关工作的自动化,例如轴承装夹、轴承模拟加载和轴承旋转等.同时该设备还可以在运转过程中收集到的数据资料传送到相关服务器中,然后再通过智能检测过程进行故障诊断,从而完成检测轴承的自动化.
1构成成分
首先介绍一下单套机车轴承检测机的组成成分,轴承检测机主要由检测机主体、待检测轴承、升降台、旋转油缸、液压站以及自动检测诊断系统六个组成成分,六个组件之所以可以共同协作其使用的主要媒介是电缆和油管.
2工作程序
单套机车轴承检测机在使用过程中有其相应的工作程序和步骤.首先是程序的初始状态,然后再将轴承放置所需安装位置,使之胀紧,轴承加载,再进行主轴运转检测,这一过程主要是对主轴内环运转情况的检测；内环检测合格后便是对外环转动情况检测.
3结构设计
上文提到单套机车轴承检测机的主要是由六个部分组成,下文将主要通过对检测机主体、升降台、液压站以及自动检测诊断系统四个方面来介绍单套机车轴承检测机的结构设计.
3.1检测机主体
一般来说单套机车轴承检测机主体主要包括以下几个部件,即主轴、油缸、电机、径向和轴向加载部件、控制部件等.轴承检测机主体主要是完成轴承旋转、轴承轴径向加载、轴承胀紧以及制动等工作.
3.1.1主轴
在轴承检测机主轴部件选择中,基本上配备的是在数控车床方面经常使用的旋转油缸、电机、同步传动、拉杆、测速音轮等部件.首先为了完成轴承的快速组装和卸载以及轴承锁紧,在轴承检测机设计结构中使用了数控机床中的弹性夹头和旋转油缸.旋转油缸在主轴部位的尾端,旋转油缸相关运行是通过脚踏开关来实现的.采用数控车相关技术的旋转油缸,不仅可以提高可靠性和稳定性还可以避免漏油.弹性夹头一般采用胀套式弹性夹头,不同内径大小的轴承都可以通过此种弹性夹头来完成轴承内环胀紧这一工作环节；弹性夹头主要是通过油缸拉力胀开弹性环,完成轴承胀紧.
单套机车轴承检测机主轴传动所依赖的是同步带轮部件.轴承检测机利用同步带轮进行主轴传动工作,主要是使检测机主轴基本处于刚性传动条件下进行工作.这种条件下进行平稳传动可以避免在轴承上滚动物体由于阻力而产生打滑和放让等现象,同时也可以避免其他方式传动过程中对检测的干扰.
在单套机车轴承检测主轴中测速音轮是由两百个齿均匀分布,并在检测机机体后侧安装转速型传感器,然后将主轴实际工作转速实时提供给检测诊断系统,来识别检测机主轴的转速变化,同时要注意借助相关分析法克服由于转速抖动而引起的错误检测诊断.
众所周知,在轴承检测机中主轴主要结构是引用数控车床主轴相关结构,因此在主轴前部分采用的通常是双列圆柱滚子轴承,在后部分通常使用单列角接触球轴承.在这种数控车床主轴结构中,一般可以通过增加主轴壁厚来加强主轴径向和轴向加载力.
轴承检测机中伺服电机工作情况的选配是由计算机控制,在此过程中可以轻松完成轴承检测机在轴承启动状态、制动状态以及其他不同状态下转速样本采样.而且使用此种电机还可以收集到轴承在低速运转下的运行状态.
3.1.2轴向和径向加载部件
轴承检测机中轴向加载部件一般应用于U形和J形轴承,主要是为了减少和消除挡边和端边之间的间隙以及油脂,从而达到检测因滑动摩檫而引起的故障.另外,外径不同轴承因根据情况选择与其相符的轴向加载部件.
一般在弹性夹头位置的正下方位置就是径向加载部件位置,其是有加载油缸和信号采集器等构成.首先上文中信号采集器是指传感信号的采集,这种采集器分别安装在轴承和弧面接触方位的120度和不小于45度处.根据相关检测技术,一般会安装两个传感器来进行信号采集.而加载油缸是安装在检测机主轴主体底面也就是弹性夹头正下方；加载油缸的作用是为了使油缸升降要和主轴轴线保持垂直.
3.1.3控制部件
轴承检测机主体部分的操作控制面板安装的位置是主体机箱前面.操控面板上主要包括主轴急停、液压站起停开关；系统上电、液压站工作、紧急停车开关和弹性夹头指示灯.在弹性夹头指示灯中显示的是轴承胀紧状态；在控制面板中还有上电自锁功能,这可以使系统断电后不会再自动接通电源,通过控制面板完成轴承检测机自动化.
3.2升降台
根据轴承的不同型号以及内外径不同尺寸,轴承检测机设计了升降台.可以通过调升降平台高度来胀紧不同外径轴承.
一般采用悬臂式结构的升降台,升降平台高度主要是通过脉冲手轮进行手摇微调,然后通过计算机检测出升降平台所处高度尺寸,并对其位置进行定位和记忆.在设置升降台零位开关、上位开关和下位开关时,要注意零位开关位置应在比主轴线略略高略低位置,以便对高度值进行记录.升降台在配备紧急停车开关时,此开关应具有在系统中最高优先控制权；也就是说在整个系统中,只要按下紧急停车开关,所有工作指令都要服从这一指令,停止一切工作机械运转.在升降平台台面上设置进给托板,这是一种手动托板；这一托板在一V型槽结构中,正向进行手摇操作时表示推进托板,反向进行手动托板则表示退回托板,这一过程主要是为了把轴承装到弹性夹头上.
轴承检测机设计结构中升降台不仅方便了被检测轴承的搬运和卸载还大大减少了人力,提高了其工作效率.
3.3液压站
轴承检测机中液压站的位置是在检测机箱旁边,一般是用独立外套方式放置,其主要驱动结构是由轴向和径向加载油缸和旋转油缸构成.
3.4自动检测诊断
在单体机车轴承检测机中的自动控制检测诊断部分是一个专家自动诊断集成系统,其是通过人机结合方式来完成这一部分工作.轴承检测机这一环节只需通过一个技术人员来操作控制台来完成相关检测诊断工作,在一系统不仅仅具有稳定性和可靠性同样也具有高效性.
轴承检测机的自动控制检测诊断系统不仅操作简单、界面简明还节省了时间.当然这一系统也需严格按照其工作流程进行操作,对控制过程中的每一个环节都应严格进行.
造成机车故障的原因大概可以分为以下几种,一是由于超负荷造成的摩擦而导致疲劳剥落现象；二是由于磨损而导致轴承间空隙变大、表面不光滑等现象；三是由于超负荷工作而导致的变形；四是因为空气、水分、电流等因素而导致轴承腐蚀现象；五是轴承零件断裂现象；以及胶合现象和保持架损坏现象.在轴承检测和诊断系统中,可以利用各项操作来完成对轴承可能存在问题的诊断和检测.
4结束语
利用共振技术和车床数控技术的单套机车轴承检测机,不仅使得其操作过程和界面变得简单,方便轴承装载和卸载,充分拓宽了检测和诊断轴承范围,提高了设备自动化水平,还增强了轴承检测机运行的稳定性和可靠性.单套机车轴承检测机技术不断进步也为铁路安全提供了保障,我国铁路运输主要以客货共线为主,列车数量以及其密度在世界范围类也是前列,因此对机车轴承进行检测和诊断变得极为重要.