閘調器檢測試驗臺的結構設計和性能分析

趙 飛

(鎮(zhèn)江高等?？茖W校 電氣與信息學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212028)

動車高鐵制動系統(tǒng)可為鐵路的飛速發(fā)展提供源泉和動力。動車組用液壓夾鉗閘調器長期依賴進口，成本較高。隨著夾鉗產品的使用和運行里程的增多，產品逐漸進入高級修和次輪高級修階段，部件分解檢修中存在部分零件因鍍層磨損、斷裂等問題存在不同程度的報廢[1-3]。當可重復利用的零件在閘調器部件組裝后只能通過成品例行試驗檢驗組裝質量，缺少過程監(jiān)控手段，因此對生產的閘調器組件多個指標進行測試需要相應的試驗平臺。

1 閘調器工作原理

動車組用液壓夾鉗型號各異，但結構功能模塊一樣，如圖1所示。

圖1 動車組用液壓夾鉗

制動夾鉗作為產生制動力實施制動的執(zhí)行元件，必須具備在制動時有協(xié)調順暢的運動，完成制動緩解和補償盤片磨耗的一系列功能。其中閘調器在制動緩解時使閘片安裝架和內側閘片復位，在使用過程中使閘片和制動盤的間隙保持定值。閘調器的具體結構如圖2所示。

1 移動蓋 2 阻尼彈簧 3 復原彈簧

采用動畫仿真的形式可以直觀分析閘調器在盤片間隙正常(不起調節(jié)作用)和盤片間隙過大(起調節(jié)作用)時的動作。盤片間隙正常，即正常制動狀態(tài)下，施加制動力時，閘調器芯軸伸出8 mm，如圖3所示；制動結束撤銷制動力時，在復原彈簧作用下芯軸返回8 mm。當閘片磨耗量為A，盤片間隙過大，施加制動力時，芯軸向前伸出8 mm后會繼續(xù)移動，直至達到閘片磨耗量A，制動結束撤銷制動力時，芯軸退回8 mm，即閘調器通過阻尼彈簧和拉桿的相對位移實現(xiàn)無級調整，保證閘片與盤面的間隙為定值，芯軸伸出(8+A)mm狀態(tài)如圖4所示。盤片間隙正常、盤片間隙過大時復原彈簧力值曲線如圖5，圖6所示，盤片不同磨耗狀態(tài)下閘調器位移與拉伸曲線如圖7所示。

圖3 芯軸伸出8 mm狀態(tài)

圖6 盤片間隙過大(起調節(jié)作用)時復原彈簧力值曲線

圖7 不同磨耗狀態(tài)下閘調器位移與拉伸曲線

2 測試項目和項點分析

按照鐵路相關規(guī)定和閘調器作業(yè)的具體要求[4-6]，設計液壓夾鉗閘調器測試項目，如表1所示。閘調器試驗基準和判別標準如表2所示。

表1 液壓夾鉗閘調器測試項目

表2 閘調器試驗基準和判別標準

3 檢測試驗臺結構組成

檢測試驗臺主要由機架、數(shù)據處理、防護、檢測、視窗等部分組成，如圖8所示。為保證強度，機架部分下端采用型材焊接結構，上端采用型材組裝拼接，側面安裝亞克力板，前端上部安裝顯示屏，后端開設設備檢修用門。防護部分前端安裝光柵，后端門安裝安全門鎖，保證調試或進行測試時試驗機處于關閉狀態(tài)，同時在產品檢測時如出現(xiàn)異常，信號燈會報警提示操作人員。

1 視窗部分 2 檢測部分 3 防護部分 4 數(shù)據處理部分

4 檢測試驗臺工作過程

閘調器的檢測按照稱重—夾緊—輸送—測試等進行。稱重時，將閘調器置于安裝位，底端防轉氣缸伸出，頂升盤下降至底端，閘調器落入稱重盤，借助稱重傳感器測量其質量，如圖9所示。

1 頂升盤 2 固定連接盤 3 防轉氣缸

稱重完成后，防轉氣缸收縮，連接塊由連接柱帶動頂升盤上升，閘調器由頂升盤升起， 夾緊結構兩端夾緊氣缸伸出，由鎖緊塊將閘調器夾緊。夾緊結構如圖10所示。

1 鎖緊氣缸 2 鎖緊塊 3 移動板

夾緊完成后，輸送氣缸將閘調器沿直線導軌輸送至檢測位。閘調器在檢測位時，伺服電缸下降，傳感器檢測抓取氣爪與閘調器的距離，到達抓取位時，伺服電缸停止下降，抓取氣爪精確抓取閘調器。然后，伺服電缸緩慢勻速提升閘調器。稱重拉壓傳感器、位移傳感器分別檢測拉力與位移。采集卡采集相關數(shù)據，建立 F-S(拉力-位移)曲線圖，可直觀分析正常復位性能與間隙調節(jié)性能關系，如圖11所示。

1 伺服電機 2 導軌 3 輸送氣缸

5 結束語

制成的閘調器檢測試驗臺如圖12所示。對閘調器進行功能測試，測試閘調器復位彈簧拉力，判定標準為1.22～1.66 kN。在此范圍內，閘調器起正常間隙調節(jié)作用；測試彈簧復位性能，檢查復位性能曲線是否在正常區(qū)間。測試結果如圖13所示，各檢查項點均合格即可判定閘調器組件合格。

圖12 閘調器試驗機

閘調器檢測試驗臺的結構設計和性能分析顯示，提高了閘調器檢測結果的準確性和精確性，實現(xiàn)了數(shù)據的自動存儲、管理和打印，提高了工作效率和精準度，減少了檢測過程中人為因素的影響。

圖13 實測正常復位和間隙調節(jié)曲線