微控制動(dòng)缸性能試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案探討

（國鐵路總公司運(yùn)輸局車輛部 ）

微控制動(dòng)缸性能試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案探討

楊忠良

（國鐵路總公司運(yùn)輸局車輛部 ）

目前，對(duì)制動(dòng)缸檢修后的性能試驗(yàn)，大部分檢修單位仍沿用肉眼觀讀、手工檢測記錄方式，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及真實(shí)性與實(shí)際結(jié)果有一定的差異。如果研制出微控制動(dòng)缸性能試驗(yàn)臺(tái)，將降低制動(dòng)缸在使用中的故障率，提高車輛的安全使用率。本文就微控制動(dòng)缸性能試驗(yàn)臺(tái)的研制方案進(jìn)行探討，并提出相關(guān)建議。

微控；動(dòng)缸；試驗(yàn)臺(tái)

概述

隨著機(jī)車運(yùn)行速度的不斷提高，對(duì)車輛制動(dòng)系統(tǒng)的檢修提出了更高的要求。目前，國內(nèi)的空氣制動(dòng)系統(tǒng)普遍采用踏面制動(dòng)和盤形制動(dòng)，但無論那種制動(dòng)形式，其制動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行核心都是制動(dòng)缸，制動(dòng)缸是鐵路車輛制動(dòng)系統(tǒng)的重要部件, 是保證車輛運(yùn)行安全的重要因素之一,因此制動(dòng)缸性能的檢測尤為重要。

制動(dòng)缸是車輛最主要的制動(dòng)裝置之一, 其狀態(tài)好壞直接影響到車輛的制動(dòng)效能。在貨車運(yùn)用和檢修過程中，制動(dòng)缸在制動(dòng)后不制動(dòng)、不保壓或緩解后制動(dòng)缸活塞不能歸位等問題時(shí)有發(fā)生。

一、制動(dòng)缸性能試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)狀調(diào)研

目前，對(duì)制動(dòng)缸檢修后的性能試驗(yàn)，大部分檢修單位仍沿用肉眼觀讀、手工檢測記錄方式，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及真實(shí)性與實(shí)際結(jié)果有一定的差異。如果研制出微控制動(dòng)缸性能試驗(yàn)臺(tái)，將降低制動(dòng)缸在使用中的故障率，提高車輛的安全使用率。

結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備使用維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在提高制動(dòng)缸檢修后試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及真實(shí)性，提高檢修后性能試驗(yàn)的自動(dòng)化程度，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，本著操作簡單，維護(hù)方便，性能穩(wěn)定，使用安全的原則，實(shí)現(xiàn)各型號(hào)制動(dòng)缸的自動(dòng)性能試驗(yàn)。

國內(nèi)目前主要有三種形式的制動(dòng)缸性能試驗(yàn)臺(tái)，一是機(jī)械形式的簡易試驗(yàn)臺(tái)，通過減壓閥實(shí)現(xiàn)各個(gè)壓力的充風(fēng)，觀察壓力表變化情況，判斷氣密性是否合格；二是采用微機(jī)控制形式，利用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化試驗(yàn)過程，造價(jià)高，不穩(wěn)定；三是采用液壓與氣動(dòng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程，采用液壓缸和位移傳感器控制制動(dòng)缸行程，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于后期維護(hù)。

二、提出方案并確定最佳方案

1 提出方案

小組成員運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”針對(duì)研制什么類型的實(shí)驗(yàn)臺(tái)這個(gè)主題，充分提出了各種對(duì)策方案，并用“親和圖”進(jìn)行了歸納整理。（如圖1所示）

2 方案的選擇

方案一：液壓控制－需要采用位移傳感器控制液壓缸活塞桿的伸縮，實(shí)現(xiàn)各行程的位置確定。缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)復(fù)雜，需配備液壓站，不便于維護(hù)。

方案二：機(jī)械控制－需要采用機(jī)械定位，制作階梯型擋塊，利用電動(dòng)推桿以及行程開關(guān)控制擋塊位置（如表1）。階梯的高度差分別為80mm，120mm，160mm，200mm，在試驗(yàn)過程中由電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)擋塊運(yùn)動(dòng)，達(dá)到對(duì)制動(dòng)缸行程進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)400Kpa時(shí) 4個(gè)行程的保壓試驗(yàn)。在原始位置完成80Kpa以及600Kpa的全行程試驗(yàn)。

經(jīng)過對(duì)兩個(gè)方案的評(píng)估打分，方案一綜合評(píng)分10分；方案二綜合評(píng)分16分。確定方案二為實(shí)施方案。

三、制定試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)制動(dòng)缸檢修工藝要求及制動(dòng)缸的性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，微控制動(dòng)缸試驗(yàn)臺(tái)主要由臺(tái)架機(jī)械系統(tǒng)（含制動(dòng)缸夾具）、空氣管路系統(tǒng)、活塞行程控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等部分組成。

實(shí)施一：確定臺(tái)架結(jié)構(gòu)

臺(tái)架機(jī)械系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)制動(dòng)缸試驗(yàn)的裝、卡及機(jī)械支承，為了兼容多種型號(hào)制動(dòng)缸的性能試驗(yàn)，制動(dòng)缸的試驗(yàn)卡具設(shè)計(jì)成可方便調(diào)整的機(jī)械結(jié)構(gòu)。雙側(cè)夾緊，后部定位，通過電器聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)制動(dòng)缸不夾緊不允許進(jìn)行性能試驗(yàn)。

實(shí)施二：確定空氣管路系統(tǒng)

用減壓閥實(shí)現(xiàn)三級(jí)壓力的輸入。采用鎖母快插接頭，解決接頭存在漏泄的問題。采用氣控角座閥作為開關(guān)閥，實(shí)現(xiàn)充風(fēng)、保壓以及排風(fēng)動(dòng)作。

圖1

實(shí)施三：自行組裝電氣系統(tǒng)

采用歐姆龍可編程控制器作為控制中心，對(duì)開關(guān)量及壓力變送器采樣時(shí)對(duì)缸壓進(jìn)行控制，通過接近開關(guān)，完成4個(gè)試驗(yàn)位的試驗(yàn)過程。

實(shí)施四：軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

對(duì)PLC程序及觸摸屏人機(jī)界面程序進(jìn)行編制。實(shí)現(xiàn)各動(dòng)作可以自鎖、互鎖及對(duì)制動(dòng)缸型號(hào)、編號(hào)進(jìn)行輸入，對(duì)試驗(yàn)程序的選擇及結(jié)果打印等功能。

實(shí)施五：功能試驗(yàn)

經(jīng)過20次的嚴(yán)密試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)完全符合《鐵路貨車制動(dòng)裝置檢修規(guī)則》的要求。性能試驗(yàn)時(shí)，制動(dòng)缸活塞推出及退回?zé)o卡滯、壓力無下降。證實(shí)微控制動(dòng)缸性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合要求，達(dá)到了預(yù)期效果。

四、效果檢查

本試驗(yàn)臺(tái)采用PLC控制，并研制了模擬量、開關(guān)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所有采集

數(shù)據(jù)全部由觸摸屏人機(jī)界面顯示。試驗(yàn)臺(tái)所有測試項(xiàng)目全部通過人機(jī)界面選擇，并具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種測試方式，自動(dòng)記錄檢測結(jié)果，自動(dòng)判斷檢測數(shù)據(jù)是否合格，并能打印試驗(yàn)數(shù)據(jù)。制動(dòng)缸裝卡便捷，人機(jī)界面良好，自動(dòng)化程度高，操作簡單，性能可靠。經(jīng)現(xiàn)場使用，效果良好。最終達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，可以滿足車輛檢修系統(tǒng)修車工藝的需要。

表一 活塞行程控制系統(tǒng)

五、鞏固措施建議

微控制動(dòng)缸性能試驗(yàn)臺(tái)研制后，為了鞏固已取得的成果，建議制定鞏固措施如下。

1.定期檢查、維修、保養(yǎng)并指派專人進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

2.加強(qiáng)設(shè)備巡檢質(zhì)量，檢查風(fēng)動(dòng)系統(tǒng)有無漏泄，壓力是否正常，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

3.重點(diǎn)檢查電器元件，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，確保供電正常。

[1]何船．旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)工作裝置的虛擬樣機(jī)分析[D];昆明理工大學(xué);2012．

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