地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承故障診斷措施分析

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1、地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承故障診斷措施分析張文銳南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司江蘇南京210012摘要：本文主要先分析了轉(zhuǎn)向軸承的構(gòu)造，然后介紹了轉(zhuǎn)向軸承在工作中可能遇到的故障，最后總結(jié)出地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承不同故障的故障診斷措施。關(guān)鍵詞：地鐵車輛；轉(zhuǎn)向架軸承；故障；診斷措施地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承的主要構(gòu)造以及功能（-）地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承的主要構(gòu)造軸承內(nèi)圈的位置最貼近軸，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使其也在轉(zhuǎn)動(dòng)；而軸承外圈起著支撐的作用，它和軸箱一起工作的。滾動(dòng)體的位置在軸承內(nèi)外圈之間的，它是轉(zhuǎn)向架軸承構(gòu)造中非常重要的一個(gè)部分，因?yàn)槲恢玫奶厥庑?，所以它可以使運(yùn)動(dòng)的摩擦類型變成滾動(dòng)摩擦。保持架顧名思義就是保持滾動(dòng)體

2、的正常運(yùn)行，與此同時(shí)它還可以使轉(zhuǎn)向軸承的潤滑性處于良好狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)研究：處于相同狀態(tài)下的滾動(dòng)體，一個(gè)裝有保持架裝置，一個(gè)沒有保持架裝置。結(jié)果對(duì)比，前者所受到的摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于后者，說明前者更適合用于地鐵車輛。下圖是地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承的主要構(gòu)造圖圖1轉(zhuǎn)向架軸承的主要構(gòu)造圖字母代表含義滾動(dòng)體直徑D軸承節(jié)徑a接觸角rAA點(diǎn)的回轉(zhuǎn)半徑rBB點(diǎn)的回轉(zhuǎn)半徑A點(diǎn)滾動(dòng)體與軸承外圈的接觸位置B點(diǎn)滾動(dòng)體與軸承內(nèi)圈的接觸位置（二）地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承的功能轉(zhuǎn)向軸承對(duì)地鐵來說是非常重要的一個(gè)部分，它的功能主要有以下兩點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)向軸承可以使地鐵的載重范圍擴(kuò)大，而且還能保證地鐵的行駛速度。2、提高地鐵的敏捷

3、度。地鐵的長度使其在行駛過程中的敏捷度有所降低，特別是在拐彎處。但是轉(zhuǎn)向軸承能夠改變車輛的滾動(dòng)形式，進(jìn)而提高地鐵車輛的敏捷度。地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承的故障分析轉(zhuǎn)向架軸承的常見故障有保持架破壞、腐蝕故障、耗損故障、斷裂故障、疲勞失效。（一）保持架破壞保持架的完備是轉(zhuǎn)向軸承正常運(yùn)行的充分條件。但是實(shí)際上在地鐵的行駛屮，轉(zhuǎn)向軸承會(huì)使保持架遭到破壞，結(jié)果就會(huì)使?jié)L動(dòng)體與保持架Z間摩擦阻力變大，進(jìn)而導(dǎo)致滾動(dòng)體難以轉(zhuǎn)動(dòng)甚至是卡住。（二）腐蝕故障轉(zhuǎn)向軸承的腐蝕故障按照腐蝕的原理又可以分為兩類，一是電化學(xué)腐蝕故障，二是物理腐蝕故障。1、電化學(xué)腐蝕故障轉(zhuǎn)向軸承在水、空氣存在的情況下形成原電池，進(jìn)而

4、導(dǎo)致軸承被腐蝕?；蛘呤窃谒⒖諝?、電流三者的作用下，使軸承遭到了電腐蝕。2、物理腐蝕故障轉(zhuǎn)向軸承在工作中，與內(nèi)外圈之間因震動(dòng)而帶來的腐蝕故障。（三）耗損故障轉(zhuǎn)向軸承在工作吋，其中部分零件的表面會(huì)遭到損害，進(jìn)而導(dǎo)致軸承表面耗損。不管是不是完好的轉(zhuǎn)向軸承，它們的振動(dòng)曲線都是相似的，不確定性很強(qiáng)。但是最大的區(qū)別在于耗損后的轉(zhuǎn)向軸承的曲線幅度要比完好的軸承的大。因此經(jīng)常采用測(cè)量軸承曲線的峰值、有效值的方法判斷軸承是否出現(xiàn)耗損，若測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)值，那么就是出現(xiàn)耗損，反Z則沒有。（四）疲勞失效該故障帶來的危害是比較嚴(yán)重的。軸承構(gòu)造之間的相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致受力處出現(xiàn)裂痕，蔓延到整個(gè)工

5、作的表而直至出現(xiàn)大而積的脫落，最終形成疲勞失效。國家規(guī)定的是如果脫落面積超過0.5平方毫米，那就可以視為該軸承失效。即使是同一臺(tái)機(jī)器制造出來的軸承，它們的壽命也是存在很大的差異的，這也說明對(duì)軸承進(jìn)行故障分析是必不可少的。（五）斷裂故障軸承組成在超負(fù)荷的工作過程中會(huì)發(fā)生斷裂，或者是軸承的安裝不合理也會(huì)導(dǎo)致某些零件斷裂。三、地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸承故障的診斷分析方法轉(zhuǎn)向架軸承故障的診斷方法由三部分組成：第一部分采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，第二部分故障特點(diǎn)分析，第三部分是故障類型辨別。最關(guān)鍵的部分是故障的特點(diǎn)分析，因?yàn)榉治鼋Y(jié)果不止確就會(huì)導(dǎo)致類型辨別出錯(cuò)，而且有些時(shí)候是多種故障同時(shí)出現(xiàn)，增加了分析難度

6、。為了增加故障特點(diǎn)分析的準(zhǔn)確率，可以采取小波包分析法。（-）故障特點(diǎn)分析法一一小波包分析法該方法的理論依據(jù)是傅里葉思想，其最大的好處就是能夠?qū)ψR(shí)別出振動(dòng)信號(hào)，即使信號(hào)強(qiáng)度很微弱。通過一些函數(shù)，代入數(shù)據(jù)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解。然后通過制圖工具就可以得到相應(yīng)的譜圖。圖2三層小波包分解樹（-）故障類型辨別方法1、波譜峰分析法前面已經(jīng)提到過耗損后的轉(zhuǎn)向軸承的曲線幅度要比完好的軸承的大，所以可以抓住這個(gè)點(diǎn)來分析故障類型。通常波譜峰是幅度最大值，所以在分析時(shí)先通過電腦找出該波段的最大值。舉個(gè)例子，如果腐蝕故障的特征頻數(shù)為95赫茲，那么當(dāng)軸承有腐蝕故障時(shí)它的譜圖里的最大值就在特征頻數(shù)處，這

7、個(gè)時(shí)候就可以判斷波譜峰了，然后就可以通過尼爾法確定故障的位置。2、搜索頻帶測(cè)定法部分軸承岀現(xiàn)故障的吋候，它們的第二犬值處也會(huì)出現(xiàn)波譜峰，因此為了使故障識(shí)別更清晰，應(yīng)該采取搜索頻帶測(cè)定法。比如說疲勞失效故障的特征頻數(shù)為90赫茲，那么具體操作如下：以特征頻數(shù)90赫茲為中間值，測(cè)定1倍頻數(shù)、2倍頻數(shù)、3倍頻數(shù)這三個(gè)頻帶的頻率。如不岀現(xiàn)譜峰，則說明該軸承沒有疲勞失效故障。（三）故障頻率設(shè)定誤差誤差在實(shí)驗(yàn)過程中是無法避免的，所以在測(cè)定故障特征頻率時(shí)也是如此。比如說軸承之間有摩擦，所以導(dǎo)致實(shí)際故障特征頻數(shù)與計(jì)算的結(jié)果之間存在誤