輪軸類旋轉部件應力測試方法

曹舜　盧建華　張立軍

摘 要：輪軸等旋轉部件的安全評估通常采用受力分析或有限元計算進行，隨著運用速度的提升和使用環境的復雜性，傳統方法不能準確量化振動對部件壽命的影響。通過引入集流環及無線傳輸兩種旋轉部件應力測試手段對旋轉部件受力情況進行實際測量，基于測量數據可準確識別故障原因，有效指導檢查和維護方案的制定。

關鍵詞：旋轉部件 應力測試 集流環 無線傳輸

中圖分類號：U270.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（a）-0115-02

對動車組上旋轉類機械部件（如車輪、車軸及齒輪等部件），由于被測部件在不停轉動，測試信號傳輸不便，掌握其在實際工作狀態中的載荷和所受應力情況十分困難，通常依靠簡化的受力分析或有限元仿真進行狀態及壽命評估。

隨著動車組運用范圍的擴大，更高的運營速度和更大的載重帶來的振動沖擊旋轉部件的壽命影響越來越大，線路和車輛維護條件的差異也增加了計算評估方法的難度，隨著對動車組使用里程的提高、線路條件和車輛自身狀態的變化，對旋轉部件的運用狀態檢查和測量需求越來越急迫，急需一種實際應力測試方案，確保旋轉部件使用過程中的安全可靠。

1 有線式集流環傳輸方案

集流環是一種負責為旋轉體連通、輸送能源與信號的電氣部件，通過導電環的滑動接觸、靜電耦合或電磁耦合，在固定部件與滾動或滑動部件之間傳遞電信號和電能。

根據集流環原理，借用車軸的中心孔，將測試應變片的線纜穿過加工的過線孔，導通至由車軸中心孔，通過集流環作用將旋轉信號轉化為固定信號傳輸至數據采集設備內。

2 無線式非接觸傳輸方案

采用電磁感應原理，在旋轉部件上安裝感應線圈，感應線圈可兼具供電和傳輸信號作用。測試應變片處理模塊進行數模轉化，轉化后信號通過電磁感應方式輸出至固定部件的接收裝置上，引入數采模塊。

3 兩種測試方案效果對比

集流環方案集流環技術成熟，有成熟的應用經驗；但受安裝結構約束，需對被測部件進行安裝改造；同時受集流環制造難度所限，測試通道數少；集流環僅能傳遞應力值，不具備識別被測試部件所處的姿態能力，不利于后續數據處理工作。

無線傳輸方案屬于新興技術，可通過安裝多個測試模塊，增加測試通道數量；測試模塊中可安裝旋轉角度識別模塊，對被測部件所處姿態進行識別，后續處理數據方便。信號接收方式為無線感應，設備安裝要求高，易受到外界環境干擾。

在對受力簡單部件進行測試時，優先采取集流環方案；對受力復雜的部件進行測試時，可選用無線傳輸方案進行測試。

參考文獻

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