高速动车组转向架轴承故障诊断探究
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摘 要：针对我国高速动车组转向架轴承中所存在的各大故障，通过在平常的维修和保养中，对我国高速动车组转向架可能存在轴承故障做精准的诊断和评价，并采用切实可行的办法进行解决。本文简单介绍了近几年来高速动车组转向架轴承日常维修中常见的轴承故障、出现故障的原因、故障检验原理与方法以及故障诊断方法及应用与检修。
关键词：轴承故障 故障诊断 原因分析
中图分类号：U270 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2020）02（c）-0072-02
轴承是高速铁路车辆运行段的肝脏，伴随车辆行驶距离的增加，故障问题呈现上升的走势。为了很好地抑制轴承失效对车辆运行造成的影响，国内外专家对轴承失效的判定做了不少的理论研究，并获得了可观的成效。因为铁路车辆的轴承故障向来是交通安全中较为重视的问题，铁路工程技术人员也具备一定的故障统计以及检测知识。现今，为了很好地在线检测轴承状态，轨边声学检测装置发挥了特定的预防功能，并已普遍运用于整个道路。但是针对故障的精准确定仍有待深入研究。关于轴承故障文章做了归总，并通过当前所具备检测装置一一检查和追踪了故障，从检测结果分析效果突出，为轴承的安全运行予以一定的技术与经验支持。
1 某高速动车组转向架轴承故障描述
联系某高速动车组的总运行情况，探析了这一车组在具体行驶中产生的轴承失效情况，并计算了轴承失效的行驶路程。通过故障统计结果的分析可知，其中轴承外圈、轴承内圈、滚子和轴承的保持架是极易发生轴承失效的，其中轴承外圈发生轴承失效的可能性极大。通过对轴承结构的探析知，轴承外圈处在轴承的核心受力位置，轴承外圈需要承载轴承一系以上的所有受力，在高速动车组行驶的过程中，在进行高速运行时就极易造成其截面损坏，这也是轴承外圈变成轴承故障高发部位的核心因素。就是轴承外圈出现了剥离故障。对这一轴承外圈的损坏程度进行分析得出，此轴承外圈的剥离宽度与滚子长度近似相等，且长度沿圆周变化很大，范围为10～200mm之间。由于轴承为高速动车组安全行驶最关键的部件，就如同人的心脏一般，所以有必要确保轴承的正常运行。但由于轴承出现早期故障时，形成的振动并不大，其持续的时长也不长，形成的能量被分散于较大的范围中，极易遭到其他的信号振动所覆盖，因此，随机的机械师需要拥有很高的专业素质和轴承保养维修经验。若是轴承出现很大的故障问题，通常会导致温度上升，而且严重的情况下还会有燃烧和抽运的危险。为降低轴承故障的发生率，确保高速动车组的安全稳定行驶，在平常的维修保养工作中，就有必要使用高效的轴承故障诊断技艺和方法，进而很好地降低轴承故障发生率，避免其中的安全风险。
2 故障因素探析
2.1 组装不当
通过对这一高速动车组转向车辆轴承失效时间的探析，察觉到剥离故障的高发时间段集中在速动车修理后。探析这一问题出现的原由，是因为不合理的组装所致。由于在高速动车维修后装配的过程中，框架和轴承融合装配所选用的技术仍有待完善，装配后容易遇到框架与轴承之间的碰撞，对轴承区域形成损坏，导致优质轴承剥离中存在一定的隐患。在高速车组高速运转的情况之下，轴承环与滚动体之间会产生弹性波动，重复的交变应力会加剧轴承的损伤和疲劳，最终发生剥离失效。
2.2 润滑不足
当高速动车组进行行驶时，为了可以很好地缩减轴承运转的滚子、滚道和保持架之间发生冲撞，进而把控和降低温度变化不相等带来的影响，这就要求机械师及有关的维修者可以在平常的轴承圈养护中，在轴承外圈轨道面上抹上一层润滑油脂。借助对部分故障轴承的探析，察觉到故障轴承中有着不同程度的轴承内减脂、变质漏洞，甚至有部分故障轴承的部分区域发生无油现象，如此一来便形成了轴承在具体的运作中产生干摩擦的漏洞，轴承历经长期的干摩擦运转以后，便产生了轴承损坏问题。
2.3 其他轴承故障因素
于高速动车组行驶之中，因为轴承的密闭性能相当好，故能消除雨水以及灰层等异物进到轴承中造成润滑欠佳最终形成的轴承失效原因。通过对故障轴承进行探析，发现造成轴承失效的核心原因之一还包含轴承制作材质、技术不合规的问题。目前市场上极为常用的高速动车组的轴承的加工方法有马氏体与贝氏体两大淬火方法，采用何种加工方法对缩减轴承失效更有好处仍有必要做不断的观察、跟踪以及检测。在高速动车组转向架轴承的具体运作过程中若悬挂参数设立得不科学就极易造成轴承被轨道的撞击的情况，轴承在交变冲击荷载作用下极易发生轴承剥离。
3 故障检验原理和方法
检验高速动车组转向架轴承故障的手段众多，但当前运用的比较多的是脉冲法和共振解调法。冲击脉冲轴承故障检验方式实际上通过滚动轴承滚道上的剥离区域两两冲击所形成的能量来诊断轴承的故障。高速动车组的轴承滚动体碰撞滚道上剥离的尖锐部位时会出现极为强烈的弹性波，通过轴承固定座把此弹性波输送给传感器。若在轴承的滚道发生剥离程度较为显著时会形成高幅值的冲击脉冲，且这一冲击脉冲的范围相对较宽，其中含有很多的高频能量分量，冲击脉冲的幅值和滚动体相对剥离位置与速度相关。在使用此方式的过程中须搜集轴承运作中所形成的波动信号，并于搜集之中使用带通滤消除其中的中低频干扰信号，再运用数字包络技术取得特征信号，进而辨识出轴承的运作情况。共振解调方式也是高速动车组轴承故障诊断的一种常用方式。使用这种技术需要从振动信号中提取小的、重复的信号，此外，在信号提取过程中采用低通滤波，消除低频同步振动信号，提取高频冲击信号，通过对滚筒的包络处理得到时域波形，通过傅里叶变换得到轴承的故障特征。
4 应用与检修
为了有效地监测和控制轴承故障，在高速动车组转向架轴承运行性能的实际监测和日常维护中，务必要落实好如下几个方面的工作：
（1）要不断提高高速动车组机械工程师判断高速动车组转向架轴承故障的能力，以便及时监测和判断高速动车组轴承组的运作实况，重点监测轴承运行中频繁故障的范围和位置;此外，根据以往轴承故障诊断的经验，可以开发出有关的轴承故障声音特征，使机械师可以更加及时、准确地确定高速动车组运作中的轴承故障。
（2）可以选择运用追踪检测的方式。这就要求机械师对高速动车组中满足检测条件的轴承编制和其相适应的轴承运作实况测试方案，应于规定的时间内诊断和一一检查高速动车组转向架的轴承，如此一来便可以提早且及时地察觉到轴承的初期故障，从而编制出轴承故障的跟踪办法。如此既能清楚知道故障出现的里程范围，又可以为今后的轴承故障检修及监测予以很好的借鉴。
（3）适当优化高速动车组的转向架装配技术。由于在轴承的高速运转之后会产生某些问题。在这一基础上，这就要求对轴承的装配过程以及设备的可行性等皆做全方位的检查，以至于很好地避免装配过程中所导致的轴承表层损坏。还应该关注的是，就现今的高速动车组转向架轴承故障诊断结果分析而言，当前多使用测试及诊断方式仍只能判断轴承所有部件发生剥离故障，但是，剥离失效后的剥离长度以及剥离深度等维度的具体判断信息无法明确界定，也无法对故障发生部位失效后的运行状态进行合理的推理和预测，需要进一步研究。
5 结语
本文通过对近几年来高速动车组转向架轴承日常维修中常见的轴承故障进行阐述，分析出现故障的原因，并给出故障检验原理、方法以及故障诊断建议，便于在今后的维修过程中快速高效地解决问题。
参考文献
[1] 韩光旭，周殿买，黄志辉.高速变轨距转向架轴箱轴承选型及寿命评估[J].机车电传动，2018（4）：12-15.
[2] 韩威.基于EEMD和小波包的动车组轴箱轴承故障诊断系统的研究[D].兰州交通大学，2017.
[3] 王宝森.高速列车轴箱轴承-转子系统非线性动力学行为分析[D].石家庄铁道大学，2018.
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