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1、车辆电工毕业论文铁道车辆轴温报警器设计与制作专 业：车辆电工摘要客车用集中轴温报警器作为保障旅客列车运行安全的重要设备，广泛应用于各类旅客列车车轴温度的实时监测，以避免列车运行过程中因温度过高引起切轴造成的行车事故。现阶段全路广泛使用的集中式轴温报警器是由传输线路，轴温传感器及控制显示器组成，是监测铁路列车轴温，预报热轴，防止切轴，保证列车运行安全的重要设备。自轴温报警器使用以来，在预报热轴，防止切轴方面发挥了重要作用，准确预报了大量热轴故障。AbstractPassenger focus Hotbox alarm safe operation of passenger trains as a
2、 safeguard important equipment. Passger trains are widely used in various types of real-time monitoring of axle temperature. To avoid the trains during the high temperature caused by traffic accidents caused by cutting axis.Widely used at this stage the whole way Hotbox alarms are centralized by the
3、 transmission line, monitor sensors and control components Hotbox, is to monitor the train Hotbox, Hotbox forecast, to prevent the cutting axis, important to ensure the safety of train operation equipment. Hotbox alarm has been used since the, in forecasting the hot box, To prevent the cut to play a
4、n important role in axis, Accurate prediction of a large number of hot shaft failure.目录一旅客列车对轴温报警器的要求7轴温的产生7轴温的危害轴温检测方法和设备7轴温报警器主要技术参数要求8轴温报警器分类8二温度传感器10双PN结模拟量温度传感器10数字温度传感器11模拟式与数字式传感器的性能比较18三TKZW-1T型分立式轴温报警器20轴温报警器的工作原理21轴温测量原理22轴位的转换与显示26电 源31第一章 概 况 在我国,采用仪器对铁道车辆轴温进行检测已有二十多年的历史。轴温报警装置由最早的分立元件逐步
5、发展到现在采用高性能的单片计算机技术，由单台检测发展到今天联网检测。传感器也由早先的铂电阻发展到现在的数字温度传感器，轴温数据的记录也由手工抄写发展到今天的自动记录，并可通过IC卡转存到微机内进行数据处理。由于技术的不断进步，客车轴温报警装置上升到了一个新的水平。旅客列车对轴温报警器的要求轴温的产生和危害铁路列车运行时，客车车体自重和载重形成的重力通过轴箱体和轴承等，传递到滚动的轴颈上。在这种条件下，滚柱沿内外圈的滚动摩擦，润滑油和轴承零件摩擦，滚柱端部与保持架以及内外圈突缘形成的摩擦，加上径向力和太阳辐射热的作用，导致轴承发热，热量产生中心在滚柱，因此滚柱的温度最高，其次是保持架，内、外圈、
6、轴箱和轮閎。客车轴箱体温度允许比周围环境空气温度高3035摄数度（滚动轴承轴箱体的剩余温度）。如果温度过高，则会造成润滑油变稀，轴承零件变形，工作间隙发生变化，摩擦磨损加剧。造成温度过高的原因主要有：材料缺陷，如润滑油含水；机加工和热处理工艺不合格，内外圈产生高的残余应力；内圈与轴颈的选配不当等。旅客列车的主要行车事故是燃轴和切轴，客车滚动轴承故障是轴承热轴事故的主要隐患。采取早期诊断，并进行综合治理，对于铁路运输专业生产是十分必要的。因此，客车安装轴温监测和热轴颈预警装置是一个重要的预防措施。轴温检测方法和设备随着铁路运输逐渐繁忙，列车编组火大，行车密度和速度增加，热轴发生机率也在增大。为了
7、最大限度的扼制轴温事故的发生和发展，非接触式红外线地面探测技术和接触式监测轴温的车上探测技术都迅速发展起来，形成了地面探、车上探及车检、站检（手摸和点温）“三保险”式的我国旅客列车热轴预防报警体系。客车轴温的检测方法有下列几种：1、在停车时，由车辆乘务员用手逐个摸轴温。这种方法不需要添置任何设备，但需要有专人凭经验工作，科学性差，劳动强度大。随着了车速度的提高，列车停站次数和时间的减少，这种方法已不适应。2、在列车运行的站线上，定点设置探测轴温的红外线接受装置。设备投资多，装置复杂。3、在轴箱上埋装双金属片接点，轴箱温度达到一定值时，双金属片接通接点，接通车上电铃报警电路。这种方法设备较简单，
8、但无法显示具体温度值。4、在列车的每辆客车上安装轴温监测与报警装置。车上检测轴温的探测技术是采用接触式感温传感器，检测轴承温度的变化，对超过正常运转的轴承及时检测出来，并向检车乘务员预报及时确认和处理，防止因故障轴承热轴恶化而危及列车的安全。装置由传感器、显示器及连接电路构成，他们分别装在轮对、车厢内和转向架上。显示器是核心部分，他依次将各轴位传感器输出的物理变量接收、处理、辨别和显示，在轴温达到预警戒线时，显示器发出声光警报。列车员报告检车乘务员、即行处理。严重情况时，则要紧急停车或缓行到下一站经检车确认后，或甩车或继续运行。为了对旅客列车的轴温进行检测与报警，有效的防止列车燃轴事故的发生，
9、目前，在列车的每辆车上都安装了轴温检测与报警装置，这种装置称为客车轴温报警器，简称轴报器。旅客列车采用轴温监测与报警装置后，有效的防止了客车燃轴事故，保证了运输的安全。轴温报警器主要技术参数要求尽管各种轴报器的主要技术指标间有若干差异，但都基本符合铁道部（1986）467号文件附件2客车轴温检测报警装置技术条件的规定，其中报警器的技术指标如下：（1） 输入电压：直流4065V;（2） 温度显示范围：-50+150；（3） 系统测量精度：+20+90，+2，-2；（4） 轴温检测点；8个轴位（自动和手动），外温检测点：1个(手动)；（5） 巡检速率：8点巡回时间（30+-5）S；（6） 手动自动
10、恢复时间：3min;误差为5s；（7） 报警方式：声光同时报警并显示轴温，报警音响：80dB（距仪器1m处测量）；灯光信号：红色闪耀光；（8） 报警温度方式：定点报警90，跟踪报警：外温加40；（9） 仪器工作方式:连续；（10） 仪器使用的环境温度和相对湿度：045；不少于90%；（11） 耐受振动：3g； 上述指标的核心是定点报警90，测量精度正负2和整机工作的可靠性。轴温报警器分类1、按采用的传感器分类按采用的传感器不同，轴温报警器分为变形型、轴敏型和数字式传感器主要是熔断片。温敏型种类较多，有铂电阻、合金电阻、热敏电阻、集成电路和PN结二极管。变形型和温敏型传感器均属于模拟温度传感器。
11、传统的检测方法是通过模拟温度传感器采集轴承的温度信号，转换成电信号后放大，在经过A/D转换成数字型号后送至主机处理。这种检测方法使用的传感器大多不可避免地存在下列问题：需要误差补偿，且灵敏度不高；模拟放大电路的存在温度漂移、零点漂移等问题，抗干扰能力差。由于模拟温度传感器上述问题的存在，当车辆运行在恶劣环境下，例如动车组，其可靠性及精度很难收到理想的效果。随着微电子技术的发展，硬件集成度达到极大提高，新型数字温度传感器应运而生。例如，DS1820系列产品采用“一线总线”技术，实现了一条数据线进行双向数据传输，可以轻松构建“一线网络”，最大限度的节省了通讯线的数量，是系统布线更方便快捷，布线刚成
12、本更低，因此得到了广泛的应用。采用DS18B20数字式温度传感器，用于动车组轴承温度检测中，可以解决使用模拟温度传感器带来的一系列问题，轻松实现了多点测温。数字温度传感器具有抗干扰能力强、布线简单、测温准确等优点在使用中不需要任何外围元件，可直接将温度信号转化成串行数字信号供危机处理，每片数字温度传感器都有唯一的产品序列好，特别适合与构建动车组的多点温度测控系统，实时准确的检测每处轴温的变化，为实现轴承故障的早期诊断提供及时、强有力的依据。2、按轴温热轴预警信息处理方式分类按轴温热轴预警信息处理方式的不同，轴根器可分为分立式和集中式。分立式是指：单节车厢安装一套独立的轴温热轴报警装置，各节车厢
13、的轴温信息相互独立，分立报警。分立式轴报器的型号较多，它们的共同特点是采用性能稳定、分辨率高、转换精度高的CMOS集成块作为数字和开关电路，用LED数字管显示轴位与轴温，他们之间差别较大的是采用了不同的轴温传感器，有BA2型铂电阻、SL134集成温度传感器，特种合金电阻和测温PN节等。集中式周报器是指：不但每节车厢均安装轴温热轴报警装置，而且能够采用信息传输技术，可全列车所有轴温报警器预警信息进行集中处理，是检车乘务员无需逐节车厢巡视便可以随时且速度地掌握全列各辆车的轴温报警温度，进行集中检测，集中主要参数包括轴温采集、处理、通信和系统管理。温度传感器目前铁路客车轴温报警器所使用的温度传感器中
14、,主要使用双PN结模拟量传感器和DS1820型数字量传感器。双PN结模拟量温度传感器1、 双PN结测温原理双PN结的伏安特性随温度的变化如图所示，当温度恒定时，给PN节加一恒定电流ID则PN结两端得到一个确定的电压VD，VD传感器两端电压（mV）。当温度升高时，伏安特性曲线左移；若ID不变，则VD减小。由此可见，当给PN结施加一恒流I，通过检测其两端电压降V，则可计算出PN结所处的温度。考虑到不同的PN结其伏安特性也不同，TB/T2226-1991中规定TKZW-1T型客车轴温报警仪所用传感器的性能参数必须符合公式：V=1235Mv-4.36T(4.36mV) (mV)式中 V传感器两端的电压
15、,mV; T温度, 。式中的使用条件:传感器电流ID=300(12) A因此,不是所有的PN结都能用于该仪器,而是需要按式严格筛选后才能用。从上式的条件可以看出对传感器所供电流的恒定值要求并不高，允许误差6A，这是因为PN结本身就具有稳压特性，从图中可见，当T=T1时，V1受ID的影响并不是很大。通常在应用现场，只需用万用表的电流电压档测传感器的正向电压值，就能基本判断它的好坏。式（9-2）反应了传感器的4个基本特征:(1) 零度电压表：如果式（9-2）中的T=0（），得V=1235mV，这就是传感器的冰点电压。(2) 灵敏度：由式（9-2）得T=（1235-V）/4.36,从而 T=-V/4.36，由此可见灵敏度： V/T=-436（mV/）即温度每变化1，传感器的端电压变化为-4.36mV。（3）串联特性：所谓串联特性，就是传感器的引线电阻，包括分线盒内的螺钉接触电阻，对测温的影响。设引线电阻为Rs，供给传感器的电流ID为300A，则引线电阻带来的附电压为V0=IDRS=0.3RS（mV），由此带来的测温误差为VO/-4.36=-0.07RS，表示接触电阻每 使测量结果减小0.07，或者说要使接触电阻给测温带来的误差小于
