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新型闸调器弹簧实验装置的研制
韩少锋
（中国电子科技集团公司第三十三研究所,山西 太原 030032）
摘 要：根据《铁路货车制动装置检修规则》和《货车厂修规程》,检修闸调器需要检修闸调器的弹簧,针对闸调器弹簧的具体试验要求,笔者设计了一种铁路车辆制动检修技术的测试装置,特别是设计了一种能够对ST-250和ST-600型闸调器弹簧的性能进行检测的装置.它能够根据现场需求,提供测试结果的打印、统计及查询功能,并且利用数据库技术,对今后新出现的车型和弹簧类型可方便快速地进行测试功能的扩展.
关键词：铁路车辆；闸调器；弹簧；数据报表
中图分类号：U270.35 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.03.078
随着铁路客货车技术的发展,客货车检修领域也向着高标准、高效率的方向发展.目前闸调器的检修缺乏有效的测试手段和测试设备,已经越来越突出地影响到整体的试验效率和试验精度[1].针对闸调器弹簧研发试验台的专用试验装置,又可以自动完成闸调器弹簧的试验工作,做出科学准确的定量分析和定性结论,并可完成数据的长期储存、报表打印等一系列相关工作.
1 系统组成
本试验台由机械系统、电气控制系统、气动系统、测试软件组成.其中机械部分主要由整体框架、加垫机构、控制杆机构、闸调器受力测试装置、滑动机构、制动机构组成.
1.1 机械系统
闸调器弹簧试验台机械系统包括整体框架、控制杆机构、气液阻尼机构等组成.本试验台机械结构具有刚性强、外形尺寸适中、工作平稳、效率高等特点,适用于各闸调器弹簧制造厂、车辆修理工厂及车辆段进行大批量的闸调器弹簧试验工作.试验台各主要部分介绍如下.
1）整体框架.整体框架是试验台机械结构的基础,由优质钢材经严格工艺焊接而成,控制杆机构、气液阻尼机构等各部件通过紧固件固定在整体框架上.
2）控制杆机构.该装置是用两个气缸带动控制杆的升降,用来实现试验过程中控制杆的自动 控制.
3）气液阻尼机构.包括气液阻尼缸的主缸和辅缸,以及相应的动作控制机构,主要包括上升、下降和停止机构等.用于试验时实现对弹簧的下压等测试动作.
1.2 电气控制系统
电路部分由12位高精度AD/DO控制板、24 V直流线性电源及开关电源、位移传感器、荷重传感器等构成.
在工作现场较大的地方,用电设备可能启动频繁,电网电压波动较大.为提高系统抗干扰能力,电路上采用了光耦隔离技术,传感器单点接地技术,有效地抑止了干扰对系统稳定性的影响.DO输出部分继电器控制板和电磁换向阀之间设计有抗扰板,增加了本试验机的电磁兼容性能.
1.3 测控系统
系统以微机为控制核心,通过AD板卡进行数据采集,由计算机进行分析判断,再通过DO发出指令控制电路及气动元件,从而完成整个试验过程（见第79页图1）.
2 试验台工作原理
试验台以底座为基础,动力单元为气液阻尼
缸,主缸体通过连接件与动作箱连接（见图2）.试验时主缸体带动动作箱下降,对弹簧进行试验,气缸1与气缸2针对不同长度的弹簧进行动作,使对中杆伸出不同的长度.位移传感器的探头与动作箱固定,另一端与机体固定.整个弹簧的试验过程是：首先将弹簧置于下压盘中心处,根据弹簧不同,软件将选择气缸1或气缸2,动作箱伸出不同长度的对中杆,对弹簧进行对中保护.主缸体带动动作箱下压,对弹簧进行测试,试验结束后,动作箱上升,气缸1或气缸2复位,将弹簧取出.
3 设计方案说明
1）气液阻尼系统.气液阻尼系统采用气液阻尼缸作为对弹簧下压的动力装置.气液阻尼缸具有布局紧凑、平顺性好的优点,利用不同通径的节流阀实现气液阻尼缸动作速度的连续变化,便于对气液阻尼缸的行程进行控制[2],且停止时位置精确.
2）定位装置和底座.定位装置采用大小不同的气缸进行控制,针对较长弹簧试验时,伸出较长的导向杆,较短时伸出较短的导向杆,实现了对弹簧试验安全性的要求.底座为C型结构,内部安装气液阻尼缸,上下压盘相对运动,下压盘与压力传感器连接,上压盘与位移传感器连接.
3）压力传感器安装装置.本试验机通过设置轮辐荷重传感器,有效地提高了测量精度,并且使测量的误差减小.装配时预装配工件放置在板后焊接底座的上板,保证底座的上板与工件放置在板的同一平面上.这样可以保证压力采样的稳定性.
4）防护装置.为提高试验机的安全性能,工作台系统设计有穿心杆作为防护装置,以防止弹簧在压缩过程中因突发意外情况而对现场工作人员的安全造成威胁.
5）控制部件.油路控制部件由单向节流阀、单向阀、电磁换向阀、连接板、高压胶管、过滤器等部件组成.由电磁阀控制阀内的油路通断.电磁换向阀安装在集联安装座上,这样设计使得管路集中,节省了空间,而且管路整洁及方便故障的查找,也给维护提供了充足的空间.试验机安装有一块压力表,用于显示整个系统的压力值,放置在工作台侧面,可与微机显示的压力进行校对,便于维护机器.
6）软件系统设计.软件部分采用Windows 7及以上操作系统,程序具有友好的人机交互界面,便于系统的操作和维护（见图3）.试验过程如下：按输入信息界面提示,依次选定弹簧类别、弹簧编号等被测弹簧信息.如果选择全压试验,程序将按规定的最大试验载荷压缩5次,检查第四、五次是否产生永久变形.测试完成后根据提示保存结果,然后弹簧试验台自动复位.
7）电磁兼容性及安全性和可靠性设计.系统DO输出部分采用抗干扰设计,继电器控制板和电磁换向阀之间设计有抗扰板,增加了系统的电磁兼容性.电路采用了光耦隔离技术,传感器单点接地技术,有效地抑止了干扰对系统稳定性的影响.除在硬件上采取相应抗干扰措施外,也应在程序中对采集的数据作滤波处理,以有效避免因传感器信号抖动对系统稳定性和测试精度造成影响[3].
4 试验台主要特点
传统的弹簧压力检测装置多为手动或采用单片机、PLC控制,相比之下,本试验机采用微机控制,具有以下优势和特点.一是采用不等长的对中装置,实现了不同弹簧的对中.二是利用对中杆实现对弹簧的保护,防止弹簧飞出导致人员受伤.三是利用软件对试验流程进行优化,例如不完全复位技术,提高试验效率.四是采用轮辐式力传感器,避免了因偏载导致的误差增大问题.五是软件部分利用面向对象技术编写的程序,具有友好的人机交互界面,便于系统的操作和维护.六是具有良好的可扩展性能,可以对当前各种类型的闸调器弹簧进行自动测试.利用数据库技术,对今后新出现的弹簧类型可自助快速地进行测试功能的扩展.七是操作及维护方便直观.本试验台可显示各动作机构的位置和运动状态；实时显示被测件信息及压力-位移曲线图；实时显示测试标准、测试结果等信息.
5 结束语
本试验台是通过闭环控制的位移测试及高精度的压力测试装置,利用气动液压系统的仿真原理和多通道多信息数据融合技术进行综合判断,可有效检测各种闸调器弹簧的性能指标,且检测过程为全自动进行,具备数据存储、打印和查询的功能.利用数据库技术,对今后新出现的车型和弹簧类型可方便快速地进行测试功能的扩展.使用本设备能够有效保障铁路客货车制动系统的安全运行.
实验论文范文结:
关于本文可作为实验方面的大学硕士与本科毕业论文实验论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
2、实验论文格式
3、大学物理实验期刊
5、教育和实验杂志