彈簧檢測機研究

唐擁軍 蒲宗禮 薛 偉

（1.中國鐵路北京局集團有限公司車輛部，北京 100086；2.國鐵集團蘭州安監特派辦，蘭州 730000；3.齊齊哈爾四達鐵路設備有限責任公司，齊齊哈爾 161000）

制動系統是鐵路貨車的重要組成部分，是鐵路貨物運輸秩序和安全的重要保障[1]。鐵路貨車制動系統是一個工作過程非常復雜、專業性很強的系統。制動缸與閘調器作為制動系統的關鍵部件，其性能直接影響鐵路的行車安全。制動缸緩解彈簧和閘調器內部彈簧作為制動缸與閘調器的關鍵部件，直接影響鐵路貨車的制動性能和行車安全[2]。研制能夠快速檢測彈簧各項參數的檢測設備，使鐵路貨車廠修裝車的彈簧達到工藝要求，是確保鐵路貨車行車安全的關鍵。

1 彈簧檢測機整機結構設計

設備包括彈簧檢測機主機框架、彈簧壓力加載裝置、彈簧定位機構、彈簧高度位移檢測裝置、彈簧壓力檢測裝置、安全防護裝置以及控制系統。

1.1 主機框架結構

根據彈簧檢測機測量形式分析，設備的主機框架采用上下箱式結構，上部為彈簧檢測區，下部為壓力加載區。框架采用方鋼管焊接，四周鑲嵌鋼制門板，箱體正面為活頁門結構?？蚣苤虚g為15mm 厚的鋼板，從而將上下箱體連接成一個整體。

1.2 彈簧壓力加載裝置

設備的彈簧壓力加載裝置由驅動氣缸和直線導桿組成[3]。驅動氣缸采用螺栓連接到主機框架中間的鋼板上。直線導桿的導向套固定在主機框架中間的鋼板上。直線導桿與氣缸勾貝通過連接板固定在一起，從而保證氣缸勾貝在升降過程中直線運動且不旋轉，具體結構如圖1 所示。

圖1 彈簧壓力加載裝置

1.3 彈簧定位機構

設備的彈簧定位機構是一塊厚度為90mm 的鋼板按照試驗彈簧的內外徑尺寸加工的仿形凹槽，待測彈簧可以通過凹槽進行定位，具體結構如圖2 所示。

圖2 彈簧定位機構

1.4 彈簧高度位移檢測裝置

設備的彈簧高度位移檢測裝置是在彈簧壓力加載裝置的升降氣缸與直線導桿連接件上把接一塊連接板。連接板與拉線位移傳感器的輸出端連接，拉線位移傳感器本體固定安裝在主機框架中間的鋼板上。驅動氣缸上下升降過程中將帶動拉線位移傳感器移動，從而測量計算彈簧的高度位移。

1.5 彈簧壓力檢測裝置

設備的彈簧壓力檢測裝置是通過在彈簧壓力加載裝置的升降氣缸與直線導桿連接件上部與彈簧定位機構下部安裝一只S 型壓力檢測傳感器。當彈簧受力壓縮時，壓力傳感器將直接測量壓力值并反饋給主控計算機，具體結構如圖3 所示[4]。

圖3 彈簧壓力檢測裝置

1.6 安全防護裝置

設備的安全防護裝置采用雙層防護結構[5]。其中，內層采用12mm 厚的鋼板在彈簧試驗器四周進行密封；外層采用主機框架彈簧上層檢測區沖壓鋼板進行二次防護。控制上，壓力檢測傳感器實時動態檢測和判斷壓力與位移變化，如果出現壓力突然消失、瞬間減小以及位移檢測瞬間增大，則證明彈簧有折斷或者崩出。此時，系統快速切換壓力加載氣缸控制方向，使氣缸停止加載向下運動，并提示操作者處理。

1.7 控制系統

設備的控制系統采用計算機控制，而計算機控制柜采用標準單機柜結構[6]，放置在主機框架右側。計算機采用Windows 10 操作系統?？刂栖浖O計有試驗操作界面和參數設置界面[7]，如圖4 所示。

圖4 控制界面

2 結語

設備采用氣缸的上升下降動作對彈簧施加壓力，通過高精度的位移拉線傳感器和壓力傳感器直接測量方式檢測被測彈簧在自由高、裝配高、裝配負荷、工作高以及工作負荷各部位的實時數據信號。采集數據經控制計算機板卡將位移與壓力信號轉換為數字信號，轉換后的數字信息經控制程序計算得出被測彈簧的各項參數的數值，并與標準數據進行比較，從而判斷被測彈簧是否滿足工藝要求。實踐表明，設備自動化程度高，操作簡便，適合各種彈簧的檢測，提高了鐵路貨車廠修的檢修效率與質量，減輕了勞動強度，保證了貨車行車安全，具有較高的推廣應用價值。