火车轮裂纹声发射源定位技术研究
王炳炎 侯力 牟贇 孙明明 郭春华
（四川大学 制造科学与工程学院 四川 成都 610065）
摘 要
针对火车轮运行过程中受变载荷作用产生的裂纹具有的特征，对现有的裂纹声发射定位技术进行了优化，在硬件上采用更适用于车轮运行环境的安装方式 ，并确定了前向通道的各项参数 根据模态声发射理论。即AE 信号在传播过程中具有的频散现象和多模态特性，通过对同一模式波到达各传感器的时差信号的精确分析，采用时差法和面域定位相结合的方法进行源位置的计算，由于采用多种技术进行分析结果将更为精确。
关键词：火车轮； 裂纹； 声发射； 定位技术
中图分类号：TB553 文献标识码：A 文章编号：1006-0316（2007） 02-0020-03
Study on the acoustic emission source location technology for the flaw of train wheel
WANG Bing-yan HOULi MU Yun SUN Ming-ming GUO Chun-hua
(College of Manufacturing Science and Engineering Sichuan University Chengdu 610065 China)
Abstract: In this paper former technology of acoustic emission source locating is optimized based on the analysis on the tiredflaws originated under variable load in the locomotive wheels. A more adaptive setting to the running condition of locomotive wheels is adopted and the parameters of forward path are given. In the theory of modal acoustic emission it is believed thatacoustic emission signal propagating in the structure has the characteristics of dispersion and multi-mode. According to this theoryand on the basis of the precise analysis on the time difference to sensors obtained from the same mode the source location isfigured out with the combination of time difference measurement and zone location. Based on various AE technologies the resultis considered to be more accurate.
Key words: train wheel flaw acoustic emission location technology
近年来，AE检测技术在运动机构如转动，滚动件的故障诊断等方面的应用有了许多新的尝试，铁路车辆的轮对是行车安全的重要部件，其工作环境恶劣，常受到撞击、 摩擦等作用，因此车轮的磨损裂纹、剥离等损坏现象很常见。采用AE传感器拾取车轮裂纹信号进行构造和分析，是行之有效的在线检测方法，考虑火车轮的特殊工作环境和现场检测的需要AE换能器的设计及现场安装结构的改善，后续处理系统的响应等级，信号分析方法的优化均对AE信号源识别的精度产生影响。
1 火车轮裂纹的AE现场检测技术
铁路车轮的无损检测目的是为了对检测对象的缺陷进行有效的分析，火车轮的特殊结构和工作环境，对声发射检测系统的整个硬件组成都有较高要求，裂纹信号拾取的前向通道性能在很大程度上决定了缺陷的参数识别和定位的整体精度。因此，为使AE源信号的定位达到应用要求，从AE传感器的结构，布置到信号拾取电路 都应根据火车轮的现场检测参数进行优化、调整。
1.1 AE 源定位传感器的设置
多通道声发射检测系统中，不同的传感器安装位置不同，其接收到的信号也不同。火车轮在高速的运行过程中， 由于受到各方面力的作用，可能会产生裂纹，车轮内部裂纹走向大致有周向和径向两种统计资料表明：轮辋裂纹以周向为主，轮箍裂纹则以与径向夹角为45度为主[1]，因此AE传感器的设计与布置应主要针对这两类情况。同时兼顾其他走向的裂纹。根据车轮易产生裂纹的主要位置。利用幅值和有效值参数的检测可简便直观的判断最佳声发射信号的接收位置。
