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机车光电测速传感器故障分析及改进设计

机车光电测速传感器故障分析及改进设计，机车光电式测速传感器的推广使用中，主要存在如下5种故障现象。

光电探头根部断裂

原因：光电探头座选用的材料韧性不足装配结构；其装配形式为悬臂梁形式，在机车运行时因各种工况复杂、恶劣会产生巨大的冲击而使光电探头根部不能承受。

改进措施：材料探头座材料主料采用阻燃聚碳树脂加入适当比例的尼龙材料，既可保证探头座的结构刚性又增强了其韧性；在原悬臂梁结构上增加一个端面橡胶压板，对其进行弹性支撑，使其在遭受冲击时能先通过橡胶件进行缓冲，故能大大增加抗冲击能力及耐振性能，同时安装也比较紧固而不易松动。

二通道间相位差超限

原因：主要是2个光电探头的红外发射光电接收点的相对位置变化引起二通道之间的相位差变化超限。

改进措施：通过理论计算和实际模拟测试，找到光电转速传感器输出脉冲信号的相位差在90°左右时，二通道红外发射光电接收点的相对位置沿光栅片中心的圆周方向移动的某一定值时，能使其基本保持不变。比如可以采用一个光电探头输出双脉冲信号，使得2 个光电探头的红外发射光电接收点沿光栅片中心的圆周方向移动的相对位置保持不变，通过找到光电接收点间的相对最佳位置差值，使其满足只要光电探头在安装位置上时，即使有其他引起相对位置变化的因素存在，其最大变化量也能保证其相位差在规定极限范围内。

改进安装方式。光栅片直接以主轴定位，保证其光栅孔在旋转时的同轴度减少其相对位置的变化量；选用采用激光加工技术制造精密光栅片；采用机械性能更好的材料制作主轴并增大光栅片安装位置的轴径，使其不易弯曲变形；使用螺钉紧固胶或放松垫片，防止螺钉松动。

机车启动未行驶时自振动或停车交会在车站时有误脉冲输出

原因：具体起因为电路设计阈值太小且主轴径向自由转动的阻力太小引起光栅片转动。

改进措施：适当增大电路设计阈值。但阈值太大又会影响传感器在低速启动和高速运行时的精度和分辨率，从而引起漏脉冲。故在设计电路时要选用最优化阈值。在机械结构设计中采用双碟形弹簧对轴承外圈加适当的预紧力使轴承变为负游隙，这样既可以增大主轴刚性，补偿轴承磨损保证光栅片的同轴度，又可以控制主轴的径向自由度在一定范围内，增大了主轴旋转的扭矩避免光栅片的抖转。但这个预紧力要选取适当，太小起不了作用光栅片可自由转动，太大又会增大轴承负荷引起轴承过于发热而影响轴承的使用寿命。

行驶时有漏脉冲

原因：设计电路时光电接收的反映灵敏度不够；实际获得的光电接收信号强度不够。电路设计阈值太大和光栅片被油污灰尘堵塞。

改进措施：跟4.3的故障误脉冲一起通盘考虑，在设计电路时优化阈值，以满足两方面需要。选用密封更好的轴承比如双面接触式密封轴承，避免轴箱里面的油污进入传感器光栅片。同时加强光栅片各连接部件密封，避免灰尘进入。

传动轴折断

原因：机车上的方孔轴套的同轴度差使得传感器的联轴器不能满足需要;某些机车结构设计上的原因使得机车轮轴的横动量很大,机车在弯道曲率半径小的轨道上高速运行时，传感器的弹性传动轴滑出方孔轴套，而在机车之后进入到直线轨道线上运行时，传动轴无法重新滑入方孔轴套，从而卡住并引起传动轴折断。反之如果轴伸太长也会穿透方孔轴套使传感器方轴与机车轴端面顶死导致传动轴折断。

改进措施：使用同轴度较高的万向节联轴器等进行连接；针对不同型号机车光电速度传感器所须装配的轮对位置，考虑采取不同的轴伸长。