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机车轮箍弛缓的红外故障诊断高压仪表阀

2022年12月20日

机车轮箍弛缓的红外故障诊断

机车轮箍弛缓的红外故障诊断 2011：摘要：介绍了机车轮箍弛缓的故障诊断方法，特征信号的选择和故障诊断的方法，并介绍了基于PC104的诊断系统的组成。

关键词：轮箍弛缓故障诊断温度 PC104

中图分类号：U279.3+35 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2006）06-0193-02

内燃机机车轮对主要由车轴、轮心和轮箍组成。轮箍与轮心的装配采用了过盈配合方式。在机车制动方面，目前采用踏面制动仍然是主流。如果制动系统出现故障，就有可能产生机车闸瓦紧抱轮箍表面，造成轮箍因长时间摩擦而发热膨胀。当轮箍温度超过某一温度时，轮箍与轮心的配合过盈量消失，轮箍与轮心互相转动，这种现象就是轮箍弛缓。

要完全避免轮箍弛缓的出现，就必须采用整体轮结构。但考虑到成本的因素，我国内燃机车车轮采用带轮箍的组合式结构仍占了很大的比例。如何解决这个问题一直是铁路部门所关注的课题。要防止因轮箍弛缓所造成的危害，及时发现轮箍弛缓的出现是至关重要的。因此，要做好轮箍弛缓的故障诊断工作。

红外故障诊断技术是故障诊断技术中的一个很重要的方法。它是利用红外技术了解和掌握设备的工作状态，早期发现故障并能预报故障发展趋势的技术。对于高速运转的车轮，采用接触式测量方法是不可能的。选用红外故障诊断技术是十分合适的。

一、特征信号和温度

在闸瓦制动工况下，轮箍受热后，一部分热量传给轮箍。由于轮箍与轮心的装配面间存在着传热阻力，因而装配面间存在温度差△t（如图1所示）。当△t达到一定值时，轮箍所产生的线膨胀可以使过盈量抵消，如下式所示：

其中：α：线膨胀系数，钢的α＝125×10-7cm/（℃·cm）

R：轮箍的内半径；△γ：过盈量

图1 温度分布情况

以东风4车轮为例，轮心直径900mm，过盈量为1.08mm～1.35mm。这样，当温升到88℃～124℃时会出现轮箍弛缓现象。新轮箍过盈量一般按1.35mm掌握，这样其大小为108℃。在实际中，通常当温升到88℃～124℃时，就可以使过盈量全部抵消，产生轮箍弛缓现象。

由上可知，由于轮箍弛缓的主要原因是温度的升高，所以选择温度作为轮箍弛缓的故障诊断的特征信息是最理想的，也是最符合特征信息选取原则的。它最能确切反映设备客观状态的特征。

机车在行进过程中的工作环境极其恶劣，受到四季的变化，受到雨、雾、雪和灰尘的影响程度各异。由于温度的测量精度将直接影响着对故障的识别和判断，所以在传感器的选择和系统的设计上要考虑到环境对特征信号采集精度的影响。

首先要合理选用红外温度传感器的类型。常用的传感器可分为两大类：亮度型辐射测温仪和双色测温仪。在恶劣的环境条件下，双色测温仪性能具有很大的优越性。它基本可以消除被测目标发射率对测温结果的影响，也不会受到测量路线上存在烟雾和尘埃的影响。但由于这种测温仪的工作温度主要在高温区，一般在600℃以上，所以选用亮度型辐射测温仪比较合适。

传感器的波长选用不易被水蒸气和CO2吸收的8～14μm的波段，例如RAYtek公司的RAYCI3B。这种传感器输出信号为10mv/℃（线性），测量范围是30～500℃，温度分辨率小于0.5℃。传感器内置热敏电阻测量环境工作温度，以对其性能进行补偿。该类传感器采用热电堆作为红外探测器，具有对工作波长无选择性和对不同波长辐射的响应率均匀的优点。在传感器安装位置的选择上要尽量减小雨和太阳照射的影响。为了防止灰尘进入污染传感器的镜头部分，系统加装了吹气系统。吹气系统的气源由机车的低压风缸来提供。

二、故障判断方法

一般情况下，对运行的设备进行红外故障诊断时，大多是通过比较法来判定的，即相邻的横向比较和本身不同部位的纵向比较。对于轮箍而言，可以采用如下几种方法：

1．同车同侧轮对轮箍对比。同车同侧的各个轮所处的气候条件（风、雨、雪、朝阳、背阳）等受影响因素大致相同，对测温精度的影响也大致相同。如果某轮箍的温度明显高于其它轮对轮箍时，可以基本认定有异常情况出现。

2．制定一个极限预报标准。各轮对装配时的过盈量不是完全相同，它们发生性轮箍弛缓的临界温度值不是完全相同。可以根据它们的过盈量或者典型的安装工艺计算出临界温度，设定极限预报温度标准。这种方法是最终选定的故障判断方法。为什么没有选择同车同侧轮对轮箍对比？一方面，它也同样存在着各个轮对装配过盈量的差异问题。另一方面，当同侧出现多个轮箍的温度同时偏高时，系统会认为没有出现故障，这样就有可能产生误报或漏报现象。

要正确地