地鐵車(chē)輛空氣彈簧性能檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

杜連超（天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司,天津　300000）

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地鐵車(chē)輛空氣彈簧性能檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

杜連超
（天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司,天津300000）

摘 要：深入探討地鐵車(chē)輛空氣彈簧通用性能試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)，其測(cè)試包括氣密性與垂向靜剛度試驗(yàn)。此試驗(yàn)設(shè)備能夠滿足地鐵運(yùn)營(yíng)公司維修部門(mén)對(duì)空氣彈簧性能的檢測(cè)需求，為地鐵車(chē)輛維護(hù)人員在開(kāi)展空氣彈簧檢修和保養(yǎng)中掌握空氣彈簧狀態(tài)提供有效的檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)輛；空氣彈簧；試驗(yàn)裝置

1　引言

當(dāng)前，我國(guó)地鐵車(chē)輛所采用的空氣彈簧類(lèi)型較多，但是性能參數(shù)存在一定差別，因此對(duì)地鐵車(chē)輛檢修過(guò)程帶來(lái)了很多不便。現(xiàn)階段，地鐵車(chē)輛空氣彈簧維護(hù)檢修并沒(méi)有一個(gè)有效科學(xué)的檢測(cè)方法，一般都是利用目視、手觸與擦拭肥皂液等手段進(jìn)行初步測(cè)試，并無(wú)法準(zhǔn)確地?cái)喽諝鈴椈煽煞窨梢岳^續(xù)使用。考慮到地鐵車(chē)輛運(yùn)行的安全需要，空氣彈簧沒(méi)有超過(guò)理論規(guī)定壽命就被迫更換的情況比較多，導(dǎo)致嚴(yán)重的物料浪費(fèi)，造成經(jīng)濟(jì)損失，因此開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一套行之有效的空氣彈簧檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)分必要。

2　試驗(yàn)裝置的組成

試驗(yàn)裝置包括機(jī)械系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)以及測(cè)控系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

（1）機(jī)械系統(tǒng)：主要是用來(lái)完成空氣彈簧垂向靜載荷的模擬施加，模擬載荷值根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行的實(shí)際工況進(jìn)行模擬，包括AW0(空載)、AW1(滿載)、AW2(額定荷載)、AW3(超載)四種工況，在這四種工況下所計(jì)算出的空氣彈簧所承受的載荷。

（2）氣路系統(tǒng)：主要是用來(lái)完成空氣彈簧的附加氣室充氣功能，包括承載機(jī)架、附加氣室、氣路管件、電磁閥等部件構(gòu)成。

（3）測(cè)控系統(tǒng)：主要是用來(lái)根據(jù)試驗(yàn)要求來(lái)實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)控制，氣路系統(tǒng)的充氣與排氣，并且采集傳感器電信號(hào)，輸入軟件系統(tǒng)，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理在可視化界面進(jìn)行顯示。測(cè)控系統(tǒng)包括硬件與軟件兩部分。

1）測(cè)控系統(tǒng)硬件部分。硬件部分由工控機(jī)、交流伺服電機(jī)、電流傳感器、電壓傳感器、運(yùn)動(dòng)控制板卡、數(shù)據(jù)采集模塊組成。該部分以工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制板卡、數(shù)據(jù)采集模塊為核心，依靠外圍接口電路與計(jì)算機(jī)相連，通過(guò)人機(jī)界面的操作實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及各傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換盒數(shù)據(jù)采集形成閉環(huán)控制環(huán)路，從而實(shí)現(xiàn)空氣彈簧各個(gè)性能參數(shù)的精確測(cè)量。

2）測(cè)控系統(tǒng)軟件部分。軟件部分選取圖形化編程語(yǔ)言LabView進(jìn)行人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)，利用模塊化的編程方法來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)。依據(jù)空氣彈簧性能參數(shù)的檢測(cè)需求，軟件部分主要分為六個(gè)功能模塊:系統(tǒng)設(shè)置模塊、工況設(shè)置模塊、充氣與排氣控制模塊、氣密性測(cè)試模塊、靜剛度測(cè)試模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢模塊。

3　空氣彈簧試驗(yàn)裝置性能驗(yàn)證

試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)完成后采用目前常用SYS400B型空氣彈簧進(jìn)行氣密性試驗(yàn)和靜剛度試驗(yàn)兩項(xiàng)功能的檢測(cè)，并通過(guò)該試驗(yàn)對(duì)所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置的性能效果以及精度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。

3.1空氣彈簧氣密性試驗(yàn)

（1）基本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：在持續(xù)15min內(nèi)進(jìn)行保壓試驗(yàn)，在保壓試驗(yàn)過(guò)程中，空氣彈簧膠囊中氣壓下降值標(biāo)準(zhǔn)≤10Kpa。

（2）試驗(yàn)方法。1）空氣彈簧整體高度控制在標(biāo)準(zhǔn)高度H0(360mm)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行充氣，使空氣彈簧膠囊內(nèi)氣壓值達(dá)到790Kpa，并保壓30秒；2）釋放空氣彈簧膠囊中的一部分空氣，將氣壓降低至500Kpa，持續(xù)保壓15min，測(cè)量記錄該保壓時(shí)間內(nèi)空氣彈簧膠囊內(nèi)的氣壓降低值，通過(guò)測(cè)試，氣壓降低值為8.5Kpa；3）試驗(yàn)結(jié)果：最后5min的氣壓下降值為8.5KPa≤10Kpa，證明該空氣彈簧的氣密性指標(biāo)合格。

3.2 空氣彈簧的垂向靜剛度試驗(yàn)

（1）基本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：垂向加載振幅：±5、±10mm兩種；垂向載荷：120KN、90KN，60KN，45KN；垂向加載速度:5±0.5(mm/s)。

試件合格標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)垂向靜剛度測(cè)試進(jìn)行效果驗(yàn)證，靜垂向剛度試驗(yàn)值與理論值進(jìn)行比較分析，其剛度差距量≤20%。

（2）試驗(yàn)步驟：1）空氣彈簧整體高度控制在標(biāo)準(zhǔn)高度H0(360mm)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行充氣，將空氣彈簧的載荷調(diào)整到AW3工況(120KN)，在這種載荷工況下按照振幅a=±5mm循環(huán)施加壓力5次；2）在第5次施加壓力后，在AW3工況(120KN)載荷壓力下保持15min，記錄所測(cè)試空氣彈簧垂向靜剛度值；3）按上述步驟第二次試驗(yàn)按照振幅a=±10mm循環(huán)施加壓力5次進(jìn)行試驗(yàn)；4）按照上述步驟，分別在AW2工況(90KN)、AW1工況(60KN)以及AW0工況(45KN)下對(duì)空氣彈簧進(jìn)行壓縮與拉伸試驗(yàn)；

（3）試驗(yàn)結(jié)果。SYS400B型空氣彈簧垂向靜剛度數(shù)值如圖1所示。

垂向靜剛度試驗(yàn)數(shù)據(jù)同標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比分析，可說(shuō)明：被試空氣彈簧在120KN、90KN、60KN、45KN四種不同工況載荷下所測(cè)試的垂向靜剛度值均符合標(biāo)準(zhǔn)。

4　結(jié)束語(yǔ)

地鐵車(chē)輛空氣彈簧性能參數(shù)試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，可以滿足國(guó)內(nèi)大部分地鐵車(chē)輛所使用的多種型號(hào)空氣彈簧的多項(xiàng)性能參數(shù)的測(cè)試需求，通過(guò)系統(tǒng)驗(yàn)證表明該試驗(yàn)裝置穩(wěn)定可靠、數(shù)據(jù)測(cè)試精確。該空氣彈簧試驗(yàn)裝置的通入使用可以為地鐵車(chē)輛運(yùn)營(yíng)公司維修部門(mén)空氣彈簧的檢修提供科學(xué)有效檢測(cè)手段，提高地鐵車(chē)輛維修部門(mén)工作效率，降低維修成本。

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作者簡(jiǎn)介：杜連超（1982-），男，中級(jí)工程師，主要從事：地鐵車(chē)輛故障檢修及維護(hù)保養(yǎng)工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.202