城軌車(chē)輛輪對(duì)跑合試驗(yàn)臺(tái)概述

邢紹慶

（中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司,遼寧 大連 116022）

城軌車(chē)輛輪對(duì)跑合試驗(yàn)臺(tái)概述

邢紹慶

（中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司,遼寧 大連 116022）

介紹了城軌車(chē)輛輪對(duì)跑合試驗(yàn)臺(tái)的項(xiàng)目來(lái)源、結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)參數(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)和應(yīng)用前景。

項(xiàng)目來(lái)源；結(jié)構(gòu) 技術(shù)參數(shù)；創(chuàng)新點(diǎn)；應(yīng)用前景

1 前言

2012年5月29日中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司同中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司電機(jī)電器廠(chǎng)簽定計(jì)劃合同（合同編號(hào)12MM6201008B）“城軌車(chē)輛軸箱跑合試驗(yàn)臺(tái)”和“城軌車(chē)輛齒輪箱跑合試驗(yàn)臺(tái)”，其可統(tǒng)稱(chēng)為“城軌車(chē)輛輪對(duì)跑合試驗(yàn)臺(tái)”。城軌車(chē)輛輪對(duì)跑合試驗(yàn)臺(tái)是模擬輪對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的專(zhuān)用試驗(yàn)臺(tái)，能夠?qū)ρb車(chē)前的輕軌、地鐵輪對(duì)（有軸箱、無(wú)軸箱）進(jìn)行跑合，即在不同轉(zhuǎn)速和不同旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，通過(guò)檢測(cè)齒輪箱、齒輪箱輸出軸軸承的溫度變化和振動(dòng)烈度變化以及齒輪箱油溫的變化來(lái)分析判斷齒輪箱各部件的適配狀態(tài)和性能。從而防止因軸承生產(chǎn)及組裝質(zhì)量問(wèn)題，而引發(fā)的輪對(duì)運(yùn)行早期的熱軸、燃軸事故，進(jìn)一步完善了對(duì)軸承生產(chǎn)及組裝質(zhì)量的檢測(cè)，對(duì)于城軌車(chē)輛的安全運(yùn)行有著重要的意義。

2 結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)

試驗(yàn)臺(tái)由平臺(tái)、支架、調(diào)頻電機(jī)和控制系統(tǒng)等組成。控制系統(tǒng)有工控機(jī)、PLC、振動(dòng)儀表、變頻器等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖2為齒輪箱跑合試驗(yàn)臺(tái)；圖3為軸箱跑合試驗(yàn)臺(tái)；二者在電氣及就監(jiān)控軟件方面的操作上完全一致。圖4為控制柜和變頻柜。圖5為設(shè)備整體樣貌。

圖1 試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 齒輪箱跑合試驗(yàn)臺(tái)

圖3 軸箱跑合試驗(yàn)臺(tái)

圖4 控制柜和變頻柜

圖5 設(shè)備整體樣貌

3 主要技術(shù)特征

（1）城軌車(chē)輛輪對(duì)跑合試驗(yàn)臺(tái)上位機(jī)軟件HXD3BMonitor.exe，是基于.net平臺(tái)開(kāi)發(fā)的，支持window2000及以上操作系統(tǒng)，需要安裝.net framework 2.0軟件。

（2）動(dòng)車(chē)輪對(duì)跑合與拖車(chē)輪對(duì)跑合采用集中式試驗(yàn)，試驗(yàn)臺(tái)配有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一個(gè)與輪對(duì)驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)軸節(jié)配合，用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)車(chē)輪對(duì)，一個(gè)通過(guò)摩擦輪與車(chē)輪輪輞接觸，用于驅(qū)動(dòng)拖車(chē)輪對(duì)。

（3）齒輪箱軸箱跑合試驗(yàn)臺(tái)采用彈性直連式傳動(dòng)（80公里），并配備80-160公里的傳動(dòng)備案，且可在設(shè)定的速度、時(shí)間下運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備帶有電阻制動(dòng)功能。

（4）軸箱跑合試驗(yàn)臺(tái)采用彈性摩擦輪式傳動(dòng)，并經(jīng)過(guò)多次的設(shè)計(jì)計(jì)算，和現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，成功的制作出長(zhǎng)效摩擦輪（可運(yùn)行5-6萬(wàn)公里）。

（5）采用全電腦式操作臺(tái)，配有操作按鈕、儀表和測(cè)控計(jì)算機(jī)，操作臺(tái)設(shè)計(jì)符合人體工學(xué)，操作舒適，各項(xiàng)數(shù)據(jù)觀察直觀，采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)，立式布置，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的各種試樣的試驗(yàn)信號(hào)的采集。

（6）安全性能：試驗(yàn)臺(tái)需符合GB/T 18216.1-2000 交流1000V和直流1500V以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全、防護(hù)檢測(cè)的試驗(yàn)、測(cè)量或監(jiān)控設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)符合GB4208-2008 外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）。

采用磁吸貼片測(cè)溫方式，可對(duì)輪對(duì)滾動(dòng)軸承及齒輪箱軸承溫升進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)有超溫報(bào)警裝置，當(dāng)檢測(cè)溫升超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)自動(dòng)報(bào)警，并自動(dòng)停止磨合。采用數(shù)字直流驅(qū)動(dòng)電源對(duì)車(chē)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，并有速度傳感器自動(dòng)測(cè)量輪對(duì)轉(zhuǎn)速。

（7）外觀結(jié)構(gòu)美觀：所有金屬表面除裝配面外進(jìn)行表面防護(hù)涂裝處理。柜體及各結(jié)構(gòu)件的外觀，無(wú)明顯的凸凹不平或機(jī)械劃傷，無(wú)裂紋、毛刺和嚴(yán)重銹蝕等缺陷。

（8）該試驗(yàn)臺(tái)的電氣控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)可靠的西門(mén)子可編程序控制器作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，由它來(lái)檢測(cè)各個(gè)操作按鈕、行程開(kāi)關(guān)的位置，然后根據(jù)所設(shè)定的程序控制各個(gè)接觸器的動(dòng)作，進(jìn)而控制各個(gè)電機(jī)的啟停，以實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的各個(gè)試驗(yàn)動(dòng)作，操作方式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。

4 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）獨(dú)立的整體試驗(yàn)臺(tái)個(gè)體，采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)，立式布置，割斷外界包括電信號(hào)，震動(dòng)的干擾。實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的各種試樣的試驗(yàn)信號(hào)的采集。

（2）驅(qū)動(dòng)采用變頻器與變頻電機(jī)替代裝車(chē)的牽引電機(jī)，且配備電阻制動(dòng)，使啟動(dòng)、制動(dòng)平穩(wěn)可靠。

（3）采用成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)采集的試樣運(yùn)行試驗(yàn)信號(hào)進(jìn)行實(shí)際編制；形成了不可逆的完整的直觀圖表，并最終保存和打印。

（4）（型號(hào)DJDQ-006）齒輪箱軸箱跑合試驗(yàn)臺(tái)采用彈性直連式傳動(dòng)（80公里），并配備80-160公里的傳動(dòng)備案。

（5）（型號(hào)DJDQ-005）軸箱跑合試驗(yàn)臺(tái)采用彈性摩擦輪式傳動(dòng)，并經(jīng)過(guò)多次的設(shè)計(jì)計(jì)算，和現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，成功的制作出“高分子新型長(zhǎng)效摩擦輪”（下圖1.6為反復(fù)研制試驗(yàn)中失效的摩擦輪），可以運(yùn)行5-6萬(wàn)公里。調(diào)研長(zhǎng)春軌道客車(chē)、青島四方車(chē)輛、大連華銳重工、及本廠(chǎng)的摩擦輪，運(yùn)行0.1-0.5萬(wàn)公里后失效。

5 應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益

5.1 應(yīng)用情況

2012年5月10日,城軌車(chē)輛輪對(duì)跑合試驗(yàn)臺(tái)在旅順轉(zhuǎn)向架車(chē)間竣工。進(jìn)行整備，準(zhǔn)備按照試驗(yàn)大綱進(jìn)行各項(xiàng)型式試驗(yàn)。根據(jù)輕軌、地鐵輪對(duì)跑合試驗(yàn)大綱要求，編輯PLC程序?qū)υ囼?yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果做成測(cè)試曲線(xiàn)，并列出重點(diǎn)數(shù)據(jù)。在2012年5月10日—20日，對(duì)西安地鐵第五列輪對(duì)開(kāi)始做型式試驗(yàn)，一直驗(yàn)證到西安地鐵第十列輪對(duì)最終并形成試驗(yàn)報(bào)告，試驗(yàn)驗(yàn)證：試驗(yàn)臺(tái)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖1.6 反復(fù)研制試驗(yàn)中失效的摩擦輪

跑合試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)投產(chǎn)以來(lái)，從西安一號(hào)線(xiàn)第5列開(kāi)始，到第25列，伊朗地鐵3列，大連202輕軌延伸線(xiàn)10列，3號(hào)線(xiàn)增購(gòu)2列，相繼實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定合格的跑合試驗(yàn)。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

調(diào)研長(zhǎng)春軌道客車(chē)、青島四方車(chē)輛、大連華瑞重工等大都存在各種有待于解決的問(wèn)題，特別是在拖車(chē)輪對(duì)跑合的摩擦輪使用時(shí)效周期很短，需備用大量的摩擦輪備件（最多50件），加大了投資，因此重新設(shè)計(jì)制作新型摩擦輪（正在申請(qǐng)專(zhuān)利中）。

新型摩擦輪只需備件一件，由單件失效周期0.1-0.5萬(wàn)公里（調(diào)研長(zhǎng)客、四方、大重、大連機(jī)車(chē)車(chē)輛廠(chǎng)的各種跑合試驗(yàn)臺(tái)的使用情況）至4-6萬(wàn)公里（高分子新型摩擦輪），大量的減少了更換摩擦輪次數(shù)和備件的數(shù)量，節(jié)約了大量的人力、物力、財(cái)力，常年使用其經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

6 結(jié)束語(yǔ)

近幾年來(lái)，隨著地鐵、輕軌和動(dòng)車(chē)組的發(fā)展，作為轉(zhuǎn)向架的重要部件之一的牽引傳動(dòng)齒輪箱，其性能的優(yōu)劣直接影響轉(zhuǎn)向架的性能。

而城軌車(chē)輛跑合試驗(yàn)臺(tái)是目前技術(shù)水平最高，尤其是新型摩擦輪的研制成功將大大提高企業(yè)機(jī)車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)力，確保了城軌車(chē)輛行車(chē)的安全。

齒輪箱及軸箱作為機(jī)械設(shè)備中一種必不可少的連接和傳遞動(dòng)力的通用零部件，在金屬切削機(jī)床、航空工業(yè)、電力系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、冶金等現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。在今天科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，機(jī)械裝備向著大型化、自動(dòng)化和高效率的方向發(fā)展。作為傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪裝置幾乎在任何大型設(shè)備中都具有重要的作用。城軌車(chē)輛跑合試驗(yàn)臺(tái)的最終目的是準(zhǔn)確檢驗(yàn)齒輪箱及軸箱制造、安裝的質(zhì)量，完整地體現(xiàn)了實(shí)際跑合狀態(tài)，是整車(chē)出廠(chǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以，對(duì)齒輪箱及軸箱跑合試驗(yàn)臺(tái)的研究無(wú)論在經(jīng)濟(jì)上，還是社會(huì)效益方面都具有深遠(yuǎn)的意義。