张久远
中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116021
摘 要：随着社会经济与科技的共同发展，机车承担的运输任务越来越沉重，机车的故障问题也越来越多，其中机车转向架螺栓松动故障也是其常见问题之一，造成这种故障与螺栓的连接结构和机车的震动存在着直接关系。对此，有必要针对基于振动的机车转向架螺栓松动故障检测方法展开论述。
关键词：振动；机车转向架；螺栓松动；故障检测方法
引 言：
当前阶段震动的机车转向架螺栓松动故障是较为常见的，需要通过无损检测、故障诊断等方法来对其实施诊断。但是有不少检测技术不适宜在铁路行业中进行应用，多少都存在着一定的缺陷问题。因此，有必要寻找到既具有合适性又具有有效性的螺栓松动检测方法，来实现对机车螺栓松动的实际状态的检测，这是具有重要意义的。
1.车转向架螺栓连接结构及松动形式的实验设计
1.1螺栓连接的结构分析
螺纹在实际连接的时候，往往会受到其自身结构特点的影响，能够在连接两个及两个以上的部件中适用，在实际使用中也具有众多优点，比如安装便利、拆卸简单等，所以在各领域之中的应用都是较为普遍的。螺纹连接时主要采用方式又四种，分别为螺栓、双头螺柱、螺钉以及紧定螺钉这四种连接方式，其中最为常用的方式为螺栓连接，螺栓连接的相关结构如图1所示。
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螺栓连接的结构通常是由螺栓、螺母、垫片以及被连接物这四个部分组成的。螺栓与螺母主要发挥的作用就是保证被连接件的紧固需求，能够将预紧力充分的加在被连接件上，使得各个独立部件都能够获得紧密的连接状态。螺栓垫片通常为弹簧垫片、平垫片这两种类型。一般情况下，螺栓与螺母之间的连接部件主要在通孔里进行固定的，这个通孔的直径通常要比螺杆稍大，所以垫片在其中能够起到增大接触面积、减小压力、防止松动的作用，进而使得零件与螺母能够得到有效的保护。
1.2螺栓出现失效的主要形式分析
当前阶段针对螺栓的连接结构展开了相应的研究，发现螺栓结构的完整性受到破坏时，主要存在松脱、螺栓失效断这裂两种破坏形式。⑴螺栓松脱：螺栓的应用范围是非常广泛的，在各种工程场合之中对其都有所应用，主要是由于其能够可靠地将外接载荷进行有效连接，并且能够实现重复装配拆卸与使用，适用中也极具便利性。但是在实际使用的过程中，会受到众多因素的相应与作用，使得螺栓出现松脱的现象。比如，机械设备在往复的推压力作用下、温度循环载荷的作用下等因素。⑵螺栓失效断裂：螺栓出现断裂的主要原因，就是由于腐蚀与裂纹这两种因素。螺栓如果出现严重的过载情况，那么将会产生断裂的现象，当螺栓受到腐蚀的程度愈剧烈愈加会使其承受的载荷得到降低。
2.机车转向架螺栓松动故障检查实验方案设计
在实施机车转向架螺栓松动检测方法设计的时候，需要科学的选用相应的试验设备，进而设计出具有科学性的螺栓松动检测实验方案。在整个系统之中涉及到的装置是多方面的，主要有信号发生装置、信号采集装置、转向架螺栓简约模型、信号分析装置以及螺栓拆装装置这几个装置。他们之间的工作关系主要体现在图2之中：
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2.1 搭建起相应的螺栓松动检测实验平台
结合图2之中显示的实验装置连接相关原理，依次将各个器件连接好，主要有信号发生器、功率放大器以及激振器等，转向架螺栓的连接结构已经被简化，仅需要通过螺栓将两块钢板构成的模型进行连接，并在其上安装着相应的加速度传感器，针对简化模型进行测量，螺栓处于各种预紧力下的结构动态信号予以响应，在设定螺栓预紧力的时候，需要通过力矩扳手来具体实施相应的设定，传感器需要后接相应的数据采集卡，采集卡与PC机进行连接的时候主要通过USB接口来实现连接的，PC端在实现采集软件与采集卡交互的时候，主要是依靠YE7600实现对动态数据采集的，进而实现对实验数据的采集参数实施科学设置。
2.2螺栓松动检测实验方案设计中参数的科学设置
转向架螺栓连接结构经过简化之后，经过相应的模拟实验时仅仅通过螺栓连接的两块钢板结构模型就可以实现，在针对机车转向架螺栓松动状态开展检测方案的时候，主要是针对模型螺栓处于不同预紧力下结构产生的动态响应信号进行测量，然后再通过对信号的精准分析，以此来实现螺栓松动状态的有效检测。为了能够尽量将实验过程予以简化，那么在实验开展中应尽量选择单一化的控制变量，在对实验进行模拟的过程中，还应该尽量将场景的真实性予以还原，在实验设定中选择的板材厚度一般为15mm，相应的测试螺栓型号则为M16六角螺栓。
2.3螺栓松动检测实验方案设计中的数据采集设计
数据采集工作对于后续数据处理工作是至关重要的，其准确性能够直接影响数据处理工作的顺利开展，由此可见数据采集方案的合理性，能够为后续工作的顺利开展提供重要的保证。依据相关的实验原理分析，分别对四种预紧力下的螺栓连接结构模型的动态响应信号进行数据采集。⑴将各个实验仪器进行精准调试，以保证实验仪器在实验中能够按照相关要求进行连接，并且能够保持正常运行状态；⑵将YE7600数据采集系统软件打开之后，将相应的采样率设置为12KHz，尽可能保证采集的数据不失真，共设置60000个采样点，且每次的采样的时长5s，并且能够多次进行采样，并良好的进行存储。当相应的一种状态数据采集工作完成之后，需要对力矩扳手进行利用，将相应的螺栓预紧力进行改变，并将螺栓松动的下一状态数据采集工作重新开展，直至螺栓的四种预紧力下的动态响应数据采集工作全部完成为止，当采集工作完成之后进行停机拆解整理设备的工作。
结束语：
总而言之，螺栓连接结构与导致螺栓松动问题之间存在着紧密的联系，对此文章设计了相应的螺栓松动动态响应实验方案，详细的介绍了方案的实验操作步骤、参数设置等方面，并对螺栓松动的四种状态下产生的振动响应数据进行了采集，这样在开展后续螺栓松动特征的提取、识别等工作时，奠定了坚实的基础。
参考文献：
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