李航
中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116021
摘 要：在机车行业中，转向架轮轴空转驱动试验台是非常重要的试验设备，用来对机车转向架中相关的部件进行温升、空载以及例行等一系列的试验，是调试、检修维护工作中十分关键的设备。本文主要针对转向架轮轴空转驱动试验台校准方法进行了分析，以供参考。
关键词：试验台；转向架；轮轴空转驱动；校准
在机车的调试、检修维护工作中，转向架是其中非常关键的对象，转向架轮轴空转驱动试验台是对转向架进行一系列的试验，对试验台进行校准，分析其测量结果的不确定度，能够实现试验台的有效校准。
1.校准试验台结构和条件
转向架轮轴空转驱动试验台主要包含振动、转速以及温度测量系统、支撑台架工装。由于试验台具有较为复杂的结构、较大的体积，拆装难度较大，因此在设备厂房整体校准试验台。有关的测量参数：振动：0-20mm/s，转速：0-2000r/min，温度：0-200℃。试验台属于依照有关标准规定的项目来制定的专用试验台。其中过程中主要使用到的计量主标准器包含便携振动台、函数信号发生器、便携式恒温槽、标准水银温度计。
2.校准方法
2.1振动校准
对振动值进行校准主要使用便携式振动台，将振动传感器拆卸下来后，将标准信号在数据接口处输入进去，选择其中0-10mm/s范围内的三个点进行校准，每个点都校准三次。
2.2转速校准
试验台所使用的是光电转速传感器，其中向外输出脉冲信号，利用FPGA进行D/A和F/D转换，然后显示在终端控制台。使用不确定度大于传感器3倍的函数信号发生器作为标准的信号源，将标准脉冲输入到数据传输接口，在量限范围内选取5个点进行校准，同样每个点都测量3次。
2.3温度校准
对温度的校准主要使用便携式恒温槽和标准水银温度计，其量程要符合实际的范围要求。在0-200℃范围内选取5个点进行校准，对试验台的温度传感器进行隔离防护，并且和标准水银温度计一起放入恒温槽中，等到终端的数据达到稳定再过3分钟后进行记录，同样每个点都需要测量校准三次。
3.不确定度评估
对转向架轮轴空转驱动试验台进行校准时，由于振动和温度测量是在试验台中直接进行，转速测量是间接完成，所以，有关不确定度的评估需要使用不同的方法。
3.1测量模型的选取
由于振动测量和温度测量使用同样的模型，此次主要以温度为例。
ΔT=Tn-T
其中，Tn表示终端温度显示值，T表示标准水银温度计测量值。
转速的测量模型为：
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其中，nd表示f频率下终端转速值，ns表示转速的量程，表示转速传感器输出频率的上限值，表示转速传感器输出频率的下限值，f表示实时频率值。
3.2温度标准不确定度评估
由于重复性引起的标准不确定度分量主要是通过重复性测量而来。在具体的测量过程中，将三次测量结果的平均值作为最终的测量结果，终端温度在0.1℃时，使用标准水银温度计的10次重复测量数据为：0.1℃、0.2℃、0.1℃、0.2℃、0.1℃、0.2℃、0.2℃、0.2℃、0.1℃、0.2℃。其平均值为0.16℃，利用贝塞尔公式可以得到s（T0）为0.05℃。
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由标准水银温度计准确度引起的不确定度分量确定：依照JJG 161-2010《标准水银温度计》检定规程，允许误差为0.2℃，属于B类评定，在范围内遵循均匀分布。
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最终对标准不确定度进行计算合成，数值允许误差和分辨力引起的不确定度分量需要遵循舍小取大的原则，由分辨力引起的不确定度u5（T0）可以在合成时去除。各个分量之间不相关，合成标准不确定度是：
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3.3转速标准不确定度评估
在具体的测量过程中，将三次测量的结果计算平均值作为最终的测量结果，输入频率值为10kHz时，终端转速10次重复测量的数据分别是：998r/min、999r/min、999r/min、999r/min、999r/min、999r/min、999r/min、999r/min、998r/min、999r/min。计算的平均值为998.8r/min，根据贝塞尔公式得出s（N0）为0.32r/min。
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由函数信号发生器引起的不确定度分量确定：根据出具的有关校准证书，频率的扩展不确定度U=1.2×10-7Hz，k为2，标准不确定度分量为：
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在进行FPGA转换时，由转换准确度引起的标准不确定度分量的确定：转换准确度是0.1%，属于B类评定，在范围内遵循均匀分布：
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结束语：
通过转向架轮轴空转驱动试验台校准，对其不确定度进行了评估，进一步提高了校准工作的精准性，使试验结果可靠性增强。
参考文献：
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