機車轉換開關觸頭壓力檢測臺的研制

羅云超，黃愛民（南寧鐵路局柳州機務段，工程師，廣西　柳州　545007）

機車轉換開關觸頭壓力檢測臺的研制

羅云超，黃愛民
（南寧鐵路局柳州機務段，工程師，廣西柳州545007）

摘要：介紹了柳州機務段與柳州科路測量儀器有限責任公司，針對當前鐵路機車轉換開關觸頭壓力測量傳統方法存在的問題，聯合研制的機車轉換開關觸頭壓力檢測臺基本原理和結構。該檢測臺核心技術是計算機和傳感器技術應用及結構上的巧妙設計，實現自動完成電器觸頭壓力的檢測，從而推進了鐵路電器檢修工藝的技術進步和檢修管理水平的進步。

關鍵詞：機車；轉換開關；檢測臺；研制

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.04.0012

機車轉換開關擔負著重要功能：一是用于機車運行前進和后退工況之間的轉換；二是用于機車牽引和電阻制動工況之間的切換。轉換開關工作特點是大電流、動作頻繁。在觸頭接觸壓力低時，若環境震動大，就容易發生觸頭接觸不良燒損。對于其觸頭接觸壓力測量，各鐵路局均沿用了傳統的彈簧秤測量方法，彈簧秤測力精度無法保證檢測數據可靠準確，易造成檢修質量失控。因此，研制一臺結構適應測量要求、精度達到量值傳遞要求且可自動檢測的轉換開關觸頭壓力檢測臺已勢在必行。

1　機車轉換開關概述

轉換開關是由12個靜觸頭和可動支架中的12個動觸頭構成的，動觸頭隨著轉軸旋轉至不同位置，實現電路接通或斷開，以切換不同的控制對象。動、靜觸頭接觸后其接觸處必須具有一定的壓力，該壓力稱為觸頭壓力，觸頭壓力使觸頭之間的實際接觸面積增加，接觸電阻減小。觸頭壓力不足造成觸頭接觸電阻增加，在大電流下使觸頭燒損。因此在制造和維修中必須測量觸頭壓力，這是一個重要的性能指標。

2　轉換開關觸頭壓力的檢測

目前國內對電器觸頭壓力的測量絕大部分采用彈簧秤測量法，根據南寧鐵路局編制的內燃機車檢修工藝，檢測機車轉換開關觸頭壓力的方法為彈簧秤測量法。據了解，全路各機務段對電器觸頭壓力檢測也采用彈簧秤測量法（見圖1）。

圖1　彈簧秤測量作業圖

這種測量方法存在以下問題：

1）彈簧秤測量法精度無法保證，只是近似測量，不符合量值傳遞要求；

2）需人工拉動，拉力方向不易控制對測量精度影響大；

3）需逐一測量多組觸頭，工作效率低；

4）測量記錄由測試人員填寫，其準確性、真實性差。

3　轉換開關觸頭壓力檢測臺的研制

對于觸頭接觸壓力測量，在電氣行業一直是個棘手的問題。因此需要摸索創新改變傳統的彈簧秤測量法，實現自動化檢測，提高檢測準確度和工作效率，從而為提高機車檢修數據管理創造先進的技術平臺。

3.1檢測臺技術指標及原理

3.1.1主要技術指標

1）測量范圍：壓力0~200 N；

2）分辨力：0.1 N；

3）示值誤差：±2% FS。

3.1.2基本原理檢測臺采用拉壓傳感器和工控機等配套的設施，主要由控制采集、氣動和工件定位旋轉3個子系統組成，其檢測精度可以使用備用的砝碼校核。將機車轉換開關放置于檢測試驗平臺上，測量時轉換開關動觸頭和靜觸頭在接觸狀態下，與設備的數據采集信號發生裝置形成一個導通回路，即在轉換開關主觸頭兩端加上24 V直流電源形成采集信號發生器。由風缸驅動的檢測頭抓住動觸頭，檢測頭拉爪慢慢拉動觸頭使其斷開，在斷開的瞬間，觸頭兩端的24 V電路斷開，即產生一個信號，啟動對裝在檢測頭上的壓力傳感器采集數據。數據輸入微機處理得出最終的檢測結果，測量數據可顯示、存儲、查詢和打印。檢測臺可同時測量機車轉換開關A面6組觸頭壓力。通過微機界面操作將轉換開關在工作臺自動旋轉180°后，可同時測量B面另外的6組觸頭壓力。其原理見圖2所示。

圖2　壓力檢測臺工作原理示意圖

3.2檢測臺部件結構檢測臺由控制柜和檢測試驗平臺兩大部件構成（見圖3），通過計算機控制程序自動實現對機車轉換開關動觸頭的夾抓、均勻拉伸、旋轉、壓緊和定位等操作。

圖3　檢測臺結構圖

3.2.1檢測臺控制柜控制柜由工業微機、電子插件、控制電器、顯示器、打印機等組成。在控制柜計算機系統操作主界面（見圖4），使用鼠標點擊進入相應功能，通過微機控制采集及數據處理系統，檢測臺自動完成動作控制、數據采集、數據處理等功能。

圖4　檢測臺操作主界面

3.2.2檢測試驗平臺檢測試驗平臺由以下3部分構成：

1）數據采集信號發生裝置:由驅動氣缸、夾緊機構、導通壓片、24 V電源等組成。實現觸頭斷開瞬間產生一個信號，使微機接收并發出數據采集指令，采集拉力傳感器的數據。

2）拉力檢測頭:主要由拉桿驅動氣缸、拉桿、拉壓力傳感器、夾爪驅動氣缸、夾爪、定位傳感器等輔助件組成。

3）工件壓緊定位平臺:是對待檢測部件進行定位，夾緊，在測量過程中實現轉動，完成轉換開關兩排觸頭壓力的檢測。工作平臺主要由工件壓緊定位機構、電動轉動機構、位置傳感器等主要部件組成。

3.2.3計算機控制檢測臺工作流程檢測臺通過計算機自動控制工作流程，確保轉換開關觸點壓力的整個檢測過程按設定程序流程自動地可靠運作和準確執行。計算機控制檢測臺工作流程見圖5所示。

圖5　計算機控制檢測臺工作流程圖

4　效果

機車轉換開關觸點壓力檢測臺用于檢測內燃機車自動轉換開關主觸頭接觸壓力，檢驗是否達到檢修工藝要求。檢測臺自動完成檢測、顯示數據、判斷檢測結果、打印檢修記錄。系統有自診斷功能，對系統的工作狀態自檢；有準確度自驗功能，用配置的砝碼，對檢測臺準確度自校驗。檢測臺解決了長期困擾的觸頭接觸壓力測量不準、操作不便、檢修記錄不實的問題，為提高機車檢修質量創造了很好的平臺。

5　結束語

隨著科技進步，各行業機電一體化設備得到越來越廣泛的使用。電器作為機電一體化設備的重要器件，其失效的主要特征是觸頭接觸不良，而觸頭接觸不良的重要原因則是觸頭壓力不足。目前觸頭壓力檢測手段落后，尚未有自動化程度高的檢測設備。機車轉換開關觸頭壓力檢測臺的研制成功推進了電器檢修工藝的技術進步和檢修管理水平的進步，其技術方案也為各行業電器觸頭壓力檢測提供了一個示范。鐵路設備的質量是鐵路深化發展的基礎，鐵路運輸設備質量必須有大的提高才能滿足相應發展需求，運輸設備檢測技術大幅度提高已是勢在必行。從今后幾年鐵路發展來看，機車、動車、客車等重要設備的電器觸頭檢測工作量將越來越大，其可靠性要求越來越高，急需相應的高科技檢測手段。因此，本檢測臺的研制及時響應了鐵路發展需求，具有廣闊的技術推廣前景。

文章編號：1006-8686（2015）0034-03

文獻標識碼：B

中圖分類號：U260.14+6