專利名稱：列車輪對故障診斷與康復中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械、儀器與測控領(lǐng)域，具體涉及一種列車輪對狀態(tài)檢測、故障診斷以及不落輪鏇修技術(shù)等列車輪對診斷與康復中心的設計方案。
背景技術(shù)：
由于受到經(jīng)濟因素的嚴格制約，對于制造企業(yè)和鐵道部門，機車結(jié)構(gòu)原件(包括列車輪對)的壽命是一個非常重要的問題。高速輪對作為機車車輛走行機構(gòu)的重要組成部件之一，其性能優(yōu)劣直接影響到機車車輛運行的安全性和可靠性。在列車長期服役中，由于輪對材質(zhì)、線路工況、牽引工況、天氣條件、潤滑條件等因素的差異，輪對常常出現(xiàn)擦傷、扁疤、剝落、偏心化等缺陷，輪對軸承、剎車盤和驅(qū)動裝置的溫度和磨損、輪對幾何外形的變化 也存在較大的差異。隨著列車運行速度和重量提高，對運輸安全要求越來越高，對重要部件(包括輪對)的服役性能的檢測、狀態(tài)分析和故障預警尤為重要。因此，運用先進的綜合檢測技術(shù)對列車輪對進行檢測，建立智能的輪對故障診斷和康復中心，能節(jié)約大量運行成本，具有重要意義。國內(nèi)外對列車輪對狀態(tài)檢測，設計了不同的檢測系統(tǒng)和設備。鐵路系統(tǒng)廣泛采用加速度計和應變儀對關(guān)鍵部位進行檢測，采用輪對踏面外形測量儀器測量輪對磨耗。此類檢測系統(tǒng)具有強大的測試功能，能準確監(jiān)測列車輪對的狀態(tài)并對關(guān)鍵部件進行故障診斷。但是此類系統(tǒng)并不能智能評估輪對缺陷、輪對鏇修和輪對磨耗對列車性能的影響及其趨勢，更不能根據(jù)各種影響因素智能地提供一套經(jīng)濟的輪對鏇修加工方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)中所存在的不足，設計了一種列車輪對故障診斷和康復中心，不僅能評估預測輪對軸承、驅(qū)動裝置、剎車盤的運行狀態(tài)，而且能分析輪對踏面磨耗并指導輪對鏇修加工，確保列車的安全運行。本發(fā)明包括列車輪對狀態(tài)檢測裝置、激光踏面外形測量裝置和故障診斷與康復中心。列車輪對狀態(tài)檢測裝置。該裝置主要由振動傳感器、調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理分析軟件等構(gòu)成，通過列車輪對狀態(tài)檢測，完成列車輪對軸承狀態(tài)、轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性、不平衡性和共振狀態(tài)的特征提取，并將這些狀態(tài)特征參數(shù)通過無線網(wǎng)發(fā)送到基地的故障診斷與康復中心。激光踏面外形測量裝置。應用成熟先進的激光輪對踏面外形儀測量輪對外形狀態(tài)，及時預報輪對擦傷、扁疤、剝落、輪廓形狀等特征參數(shù)，并將數(shù)據(jù)信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換通過無線網(wǎng)發(fā)送到基地的故障診斷與康復中心。故障診斷與康復中心。故障診斷與康復中心能實時地對輪對加速度信號進行分析，評判軸承、輪對、轉(zhuǎn)向架的運行狀態(tài)，如軸承和轉(zhuǎn)向架的特征頻率、幅值，及時預警可能的故障?？祻椭行耐ㄟ^對激光式踏面外形測量儀的數(shù)據(jù)和動力學性能檢測數(shù)據(jù)進行分析，智能地編制輪對鏇修數(shù)控加工方案并通過無線網(wǎng)絡傳輸給不落輪數(shù)控機床，以便列車進庫后對輪對外形進行智能加工。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I、本系統(tǒng)實現(xiàn)了輪對的智能檢測和缺陷修復。不僅能檢測、診斷輪對相關(guān)裝置的運行狀態(tài)，而且實現(xiàn)了輪對缺陷、磨損的經(jīng)濟鏇修方案的智能設計。2、本系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于實現(xiàn)了輪對鏇修方案編制的智能化。根據(jù)列車輪對狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)和輪對外形的變化規(guī)律，智能地編制數(shù)控加工程序，實現(xiàn)了列車進庫智能鏇輪。3、本系統(tǒng)中全部實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)無線傳輸，利用該模塊可以避免繁雜的布線，便于進行采集系統(tǒng)的安裝和控制，特別適用于全封閉的高速動車組。


圖I是本發(fā)明測試裝置安裝示意2是本發(fā)明故障診斷與康復中心實例工作狀態(tài)示意3是本發(fā)明輪對鏇修方案生成流程圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步描述圖I是本發(fā)明列車輪對檢測系統(tǒng)安裝示意圖。列車輪對檢測系統(tǒng)主要有傳感器
(8)、調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理分析軟件等構(gòu)成，在列車進入故障診斷和康復中心后，通過加裝在軸箱、轉(zhuǎn)向架(4)、齒輪箱(座)(7)、電機外殼、抗蛇形減振器等部位的加速度以及緊固在定位轉(zhuǎn)臂上的激光車輪外形測量儀(3)，檢測輪對、構(gòu)架等狀態(tài)參數(shù)，完成列車輪對(5)軸承(2)狀態(tài)、轉(zhuǎn)向架(4)穩(wěn)定性、不平衡性和共振狀態(tài)的特征提取，并將這些狀態(tài)特征參數(shù)通過無線網(wǎng)發(fā)送到基地的故障診斷與康復中心。圖2是本發(fā)明故障診斷與康復中心實例工作狀態(tài)示意圖。各種傳感器和激光車輪外形測量儀的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)通過無線發(fā)送到基地的故障診斷與康復中心。故障診斷系統(tǒng)對輪對的軸承、構(gòu)架、驅(qū)動裝置的測量信號進行分析，判斷其是否存在故障，并將診斷結(jié)果通過無線網(wǎng)絡發(fā)送給輪對的零件庫房，如存在零件故障，則提示故障的零件編號和位置，以便進行檢驗和更換?？祻椭行耐ㄟ^對車輪外形數(shù)據(jù)分析提取扁疤、擦傷等異常信息，計算輪對踏面等效錐度、踏面/輪緣磨耗率、接觸角度變化情況。通過對列車動力學性能進行分析得到輪對、轉(zhuǎn)向架、車體等關(guān)鍵部位振動最大值、有效值、頻率成分及其幅值等關(guān)鍵參數(shù)的動力學性能變化規(guī)律。綜合得到車輪外形變化的影響因素，預測未來的變化情況，建立輪對磨耗長期演變模型，確定經(jīng)濟的輪對鏇修方案，并將方案通過無線網(wǎng)絡自動發(fā)送數(shù)控加工機床，機床根據(jù)指令自動完成輪對鏇修。從而實現(xiàn)了列車輪對服役性能的智能康復。圖3是是本發(fā)明輪對鏇修方案生成流程圖。數(shù)據(jù)信息處理模塊主要是對列車輪對磨耗測量數(shù)據(jù)和列車動力學性能進行分析。通過對車輪外形數(shù)據(jù)分析提取扁疤、擦傷等異常信息；計算輪對踏面等效錐度、踏面/輪緣磨耗率、接觸角度變化情況。通過對列車動力學性能進行分析得到輪對、轉(zhuǎn)向架、車體等關(guān)鍵部位振動最大值、有效值、頻率成分及其幅值等關(guān)鍵參數(shù)的動力學性能變化規(guī)律。綜合得到車輪外形變化的影響因素，預測未來的變化情況，建立輪對磨耗長期演變模型，確定合理的數(shù)控加工方案。工藝分析模塊主要是對車輪信息進行分析、生成刀具參數(shù)和生成加工工藝參數(shù)。數(shù)控代碼生成模塊主要負責生成加工輪對的數(shù)控操作代碼。
雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)不需要創(chuàng)造性的勞動就能做出的各種變形或修改仍屬本專利的保護范圍。
權(quán)利要求
1.設計了一種列車輪對故障診斷和康復中心，不僅能評估預測輪對軸承、驅(qū)動裝置、剎車盤的運行狀態(tài)，而且能分析輪對踏面磨耗并指導輪對鏇修加工，確保列車的安全運行。本發(fā)明包括列車輪對狀態(tài)檢測裝置、激光踏面外形測量裝置和故障診斷與康復中心。列車輪對狀態(tài)檢測裝置主要由振動傳感器、調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理分析軟件等構(gòu)成，通過列車輪對狀態(tài)檢測，完成列車輪對軸承狀態(tài)、轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性、不平衡性和共振狀態(tài)的特征提取，并將這些狀態(tài)特征參數(shù)通過無線網(wǎng)發(fā)送到基地的故障診斷與康復中心；激光踏面外形測量裝置應用成熟先進的激光輪對踏面外形儀測量輪對外形狀態(tài)，及時預報輪對擦傷、扁疤、剝落、輪廓形狀等特征參數(shù)，并將數(shù)據(jù)信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換通過無線網(wǎng)發(fā)送到基地的故障診斷與康復中心；故障診斷與康復中心能實時地對輪對加速度信號進行分析，評判軸承、輪對、轉(zhuǎn)向架的運行狀態(tài)，如軸承和轉(zhuǎn)向架的特征頻率、幅值，及時預警可能的故障?？祻椭行耐ㄟ^對激光式踏面外形測量儀的數(shù)據(jù)和動力學性能檢測數(shù)據(jù)進行分析，智能地編制輪對鏇修數(shù)控加工方案并通過無線網(wǎng)絡傳輸給不落輪數(shù)控機床，以便列車進庫后對輪對外形進行智能加工。
所述的加速度傳感器安裝在軸箱外殼、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、齒輪箱(座)、制動夾鉗座、電機外殼。
所述的激光車輪外形測量儀被固定在軸箱定位轉(zhuǎn)臂上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動力學性能和輪對踏面外形測試裝置，其特征在于能測量踏面外形，及時發(fā)現(xiàn)車輪擦傷、剝落等問題，使用了基于Zigbee的無線傳輸模塊進行采集系統(tǒng)的安裝和控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的列車故障診斷與康復中心，其特征在于該中心不僅通過無線網(wǎng)絡與列車通訊，而且能將輪對故障診斷結(jié)果和鏇修加工方案傳輸給列車庫，庫里對故障零件進行更換準備；不落輪數(shù)控機床根據(jù)康復中心指令自動決定是否加工輪對。
全文摘要
一種列車輪對故障診斷和康復中心，包括列輪對狀態(tài)檢測裝置、激光踏面外形測量裝置和故障診斷與康復中心。列輪對狀態(tài)檢測裝置主要由振動傳感器、調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理分析軟件等構(gòu)成，通過列車輪對狀態(tài)檢測，完成列車輪對軸承狀態(tài)、轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性、不平衡性和共振狀態(tài)的特征提取，并將這些狀態(tài)特征參數(shù)通過無線網(wǎng)發(fā)送到基地的故障診斷與康復中心。激光踏面外形測量裝置應用成熟先進的激光輪對踏面外形儀測量輪對外形狀態(tài)，及時預報輪對擦傷、扁疤、剝落、輪廓形狀等特征參數(shù)，并將數(shù)據(jù)信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換通過無線網(wǎng)發(fā)送到基地的故障診斷與康復中心。故障診斷與康復中心能實時地對輪對運行狀態(tài)進行分析，及時預警可能出現(xiàn)的故障，智能地編制輪對鏇修數(shù)控加工方案并通過無線網(wǎng)絡傳輸給不落輪數(shù)控機床，進庫后對輪對外形進行智能加工。
文檔編號G01M17/08GK102706572SQ20121020861
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者張兵, 林建輝, 陳剛, 韓貴海 申請人:北京海冬青機電設備有限公司