曹舜　盧建華　張立軍

摘 要：輪軸等旋轉(zhuǎn)部件的安全評(píng)估通常采用受力分析或有限元計(jì)算進(jìn)行，隨著運(yùn)用速度的提升和使用環(huán)境的復(fù)雜性，傳統(tǒng)方法不能準(zhǔn)確量化振動(dòng)對(duì)部件壽命的影響。通過引入集流環(huán)及無線傳輸兩種旋轉(zhuǎn)部件應(yīng)力測(cè)試手段對(duì)旋轉(zhuǎn)部件受力情況進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，基于測(cè)量數(shù)據(jù)可準(zhǔn)確識(shí)別故障原因，有效指導(dǎo)檢查和維護(hù)方案的制定。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)部件 應(yīng)力測(cè)試 集流環(huán) 無線傳輸

中圖分類號(hào)：U270.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（a）-0115-02

對(duì)動(dòng)車組上旋轉(zhuǎn)類機(jī)械部件（如車輪、車軸及齒輪等部件），由于被測(cè)部件在不停轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)試信號(hào)傳輸不便，掌握其在實(shí)際工作狀態(tài)中的載荷和所受應(yīng)力情況十分困難，通常依靠簡(jiǎn)化的受力分析或有限元仿真進(jìn)行狀態(tài)及壽命評(píng)估。

隨著動(dòng)車組運(yùn)用范圍的擴(kuò)大，更高的運(yùn)營(yíng)速度和更大的載重帶來的振動(dòng)沖擊旋轉(zhuǎn)部件的壽命影響越來越大，線路和車輛維護(hù)條件的差異也增加了計(jì)算評(píng)估方法的難度，隨著對(duì)動(dòng)車組使用里程的提高、線路條件和車輛自身狀態(tài)的變化，對(duì)旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)用狀態(tài)檢查和測(cè)量需求越來越急迫，急需一種實(shí)際應(yīng)力測(cè)試方案，確保旋轉(zhuǎn)部件使用過程中的安全可靠。

1 有線式集流環(huán)傳輸方案

集流環(huán)是一種負(fù)責(zé)為旋轉(zhuǎn)體連通、輸送能源與信號(hào)的電氣部件，通過導(dǎo)電環(huán)的滑動(dòng)接觸、靜電耦合或電磁耦合，在固定部件與滾動(dòng)或滑動(dòng)部件之間傳遞電信號(hào)和電能。

根據(jù)集流環(huán)原理，借用車軸的中心孔，將測(cè)試應(yīng)變片的線纜穿過加工的過線孔，導(dǎo)通至由車軸中心孔，通過集流環(huán)作用將旋轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)化為固定信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)采集設(shè)備內(nèi)。

2 無線式非接觸傳輸方案

采用電磁感應(yīng)原理，在旋轉(zhuǎn)部件上安裝感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈可兼具供電和傳輸信號(hào)作用。測(cè)試應(yīng)變片處理模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后信號(hào)通過電磁感應(yīng)方式輸出至固定部件的接收裝置上，引入數(shù)采模塊。

3 兩種測(cè)試方案效果對(duì)比

集流環(huán)方案集流環(huán)技術(shù)成熟，有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；但受安裝結(jié)構(gòu)約束，需對(duì)被測(cè)部件進(jìn)行安裝改造；同時(shí)受集流環(huán)制造難度所限，測(cè)試通道數(shù)少；集流環(huán)僅能傳遞應(yīng)力值，不具備識(shí)別被測(cè)試部件所處的姿態(tài)能力，不利于后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作。

無線傳輸方案屬于新興技術(shù)，可通過安裝多個(gè)測(cè)試模塊，增加測(cè)試通道數(shù)量；測(cè)試模塊中可安裝旋轉(zhuǎn)角度識(shí)別模塊，對(duì)被測(cè)部件所處姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，后續(xù)處理數(shù)據(jù)方便。信號(hào)接收方式為無線感應(yīng)，設(shè)備安裝要求高，易受到外界環(huán)境干擾。

在對(duì)受力簡(jiǎn)單部件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，優(yōu)先采取集流環(huán)方案；對(duì)受力復(fù)雜的部件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可選用無線傳輸方案進(jìn)行測(cè)試。

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