曹永昌，马朝勇，王丽芳

（石家庄机务段，河北石家庄　050000）

　　摘　要：介绍了JL-501型、JL-601型机车轴承诊断系统的测试原理及测试程序，通过判断参数g_rms、k_v及轴承的故障频率对机车走行部轴承故障部位进行诊断分析，提出了走行部轴承故障的主要判断方法及其相应的处理措施。

　　关键词：机车；车轴轴承；故障诊断；诊断系统；措施；JL-501型；JL-601型

　　1　前言

　　石家庄机务段是华北交通枢纽、全路十大客运段之一，现拥有SS₈型、DF₄型等160余台机车，主要承担京广、石德、石济间客、货列车的牵引任务。机车走行部轴箱轴承、牵引电机轴承是机车的关键部件。传统上，对轴承的运行状态、故障的判定都是通过眼看、手摸、耳听进行的，这种判断方式极不准确，利用轴温报警器反映轴承的运转状态，也具有一定的盲目性。因此，为了适应当前运输市场日益激烈的竞争，石家庄机务段积极采用新的技术和先进的检测手段，引进和应用了中国铁道科学研究院研制的JL-501型、JL-601型轴承诊断系统，对轴承进行预测诊断，取得了明显的成效，保证了机车的安全运行。

　　2　轴承诊断系统简介

　　2.1测试原理

　　中国铁道科学研究院研制的JL-501型、JL-601型机车轴承诊断系统，利用轴承运转中本身的缺陷引起的振动作故障信息源，采集故障信号进行傅立叶级数变换，作频谱分析，选取g_rms（加速度均方根值）、k_v（峭度系数）做为主要判断参数。g_rms代表被测振动系统的平均振动能量，其值随故障的不断扩展单调上升。k_v代表被测轴承工作表面出现故障时，每转一周将产生工作面缺陷处的冲击脉冲。缺陷越大，冲击响应幅值越大，它对轴承的早期故障比较敏感。因此，利用故障轴承具有周期性冲击脉冲信号作包络解调、频谱分析，依据故障频率，判断轴承的故障部位。g_rms、k_v在门限值范围内时，则说明轴承状态良好；超出门限值时，再进行精密解调分析，根据有无故障频率判断轴承状态。

　　2.2门限值的确定

　　正确选择g_rms、k_v的门限值是准确指导机车检修工作的前提。门限值过严将增大维修工作量，造成不必要的浪费；门限值过松可能漏检，故障隐患就不能及时发现和消除。所以，准确选择门限值非常重要。在检测过程中，检测人员严格按照检测工艺标准操作，对20余台机车进行模底测试，为保证门限值的准确，重点对预报轴温高的机车进行测试，解体检查，跟踪观察20余次，针对机车实际应用情况，经技术分析，确定了g_rms、k_v的门限值，见表1。

　　2.3操作程序

　　检测人员运用JL-601型轴承诊断系统对小修机车走行部轴承进行不落轮检测，将待检测机车停放在有地沟的专用检测轨道上，根据机车轮对轴箱支撑面距地面的高度，选择合适的调整垫块。在静止状态保证油缸支撑面与轴箱支撑面的间隙在5mm左右，Z大不超过8mm。油缸放置于机车轮对轴箱下，油缸中心应与轴箱中心基本对中，偏移量不能大于15mm。用专用油镐在轮对轴箱下方将待测轮对顶起，使轮对悬空并保持在同一水平线上，两个车轮踏面距轨面在10mm以上。在轴箱轴承的下方，牵引电机轴承端盖处分别打磨出平台，以吸附传感器磁座。使轮对转速为350~420r/min，通过传感器采集信号，判断轴承的状态。

　　检测人员利用JL-501型轴承诊断系统在试验台上对新轴承、中修机车拆下的旧轴承进行装车前的检测。首先将待测轴承脱脂清洗，然后进行轴承静态检测。检测合格后，按轴承内外套编号，配套装在动态试验台上，根据轴承型号选择测试转速，通过计算机专用软件分析判断轴承质量情况。

　　在测试过程中应注意以下几点：

　　（1）机车应定置于有地沟的专用检测轨道上，用约30t的顶轮机构顶在被测轮对两侧轴箱底面，将轮对顶离钢轨约10mm，防止转动时轮对蹭钢轨，地基要达到强度要求，防止出现地面塌陷的不安全因素。

　　（2）除待检测轮对外，其它轮对必须使用铁靴，非检测转向架要处于空气制动工况，以防止机车窜动及发生意外事故。

　　（3）实际测试g_rms值和k_v值之一超出门限值或者两个都超出门限值时，需要作精密诊断测试。在确定故障频率时，要确认相对的轮对转速，防止判断失误。

　　（4）顶轮机构应保证轮对两侧轴箱顶起高度一致，液压油缸活塞杆伸出部分采用机械卡环压靠，防止油缸漏油引起活塞杆回缩，导致轮对下坠。

　　（5）轮对旋转时，注意防止闸瓦缓解状态下接触踏面及类似动、静部件碰磨，避免附加振动干扰测试信号。

　　（6）为保障检测人员人身安全，作业过程中必须严格执行检测工艺标准，正确使用安全卡环，同时做到呼唤应答。

　　（7）测试使用的传感器、导线和采集器之间为针连接，使用过程中应注意清洁，防止油污灰尘等影响测试精度。

　　3　轴承故障诊断及处理措施

　　轴承失效的主要部件为内套、外套，其次为滚动体和保持架。故障主要表现形式为：滚动体有麻点、穴蚀，内套剥离及保持架裂。轴承内套、滚动体和保持架等不同部位的故障都有各自的故障频率，依据故障频率，判断故障部位。利用诊断系统测试参数是否超出门限值、精密解调分析是否存在故障频率来判断轴承的状态是否良好。在一年多的测试过程中，基本掌握了轴承常见故障的表现形式及相应的处理措施。

　　（1）若轴承简易诊断测试g_rms值和k_v值中有一个超出门限值或两个都超出门限值时，对轴承作精密诊断测试，根据轴承的故障频率，判断轴承故障部位。这种情况的处理措施为：将轴承拆下，脱脂清洗，检查轴承各元件，发现轴承异状。例如，2002年3月19日，对DF₄型2449号机车轴承作简易诊断测试，测试出第6轴左侧轴箱轴承k_v值为19.41，超出门限值7.41，然后对轴承作精密解调测试，与轴承的故障频率相比较，确定故障部位为滚动体。经解体检查证实，轴承滚珠8个有麻点、2个有轻微裂纹。

　　（2）若运行中预报轴温偏高，首先作轴承的简易诊断测试，g_rms值和k_v值中有一个或两个都超出门限值，则对轴承作精密诊断测试，根据轴承故障频率判定轴承的故障部位。这种情况的处理措施为：将轴承拆下，脱脂清洗，检查轴承各元件，发现轴承异状。例如，2002年4月25日SS₈型0106号机车被预报第1轴温度偏高，简易诊断测试出右侧轴箱轴承k v 值超出其门限值。再作精密诊断分析，判定为轴承内套故障，经解体证实为轴承内套有剥离。

　　（3）若运行中预报轴温偏高，简易诊断测试g_rms值和k_v值都在门限值范围内或略微超出门限值，精密诊断测试轴承状态良好。这种情况的处理措施为：打开轴箱轴承端盖，检查轴承组装质量和润滑状态，如果发现轴承润滑脂偏多，则去除多余油脂，继续使用原装轴承，再测试g_rms和k_v值，达到门限值范围内时投入运用并跟踪观察，直到轴温恢复正常。

　　（4）若运行中预报轴箱有“异音”，简易诊断测试g_rms值和k_v值在门限值内或超出门限值，对轴承作精密诊断测试不存在故障。这种情况的处理措施为：检查轴承组装质量和润滑状态，如果发现轴承缺油，则用油枪添加适量润滑油，然后再次对轴承进行测试，直至g_rms值和k_v值恢复到门限值范围内，“异音”消失。例如，2002年11月SS₈型055号机车第4轴右侧轴箱轴承，作简易诊断测试，k_v值为18.06，超过门限值，作精密诊断测轴承不存在故障，给轴承添加润滑油后，第2次测试k_v值为7.23，“异音”消失。

　　4　结束语

　　两年多来，利用JL-501、JL-601型机车轴承诊断系统，对机车走行部轴承进行检测，准确地判断了机车走行部轴承的故障，取得了良好的效果。该诊断系统能够保证机车走行部轴承的早期故障诊断，能及早发现轴承的不良状态，对轴承进行有针对性地修理和更换，从而保证了机车的安全运用。
 

来源：《内燃机车》2004年2月