趙 飛

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

動(dòng)車高鐵制動(dòng)系統(tǒng)可為鐵路的飛速發(fā)展提供源泉和動(dòng)力。動(dòng)車組用液壓夾鉗閘調(diào)器長期依賴進(jìn)口，成本較高。隨著夾鉗產(chǎn)品的使用和運(yùn)行里程的增多，產(chǎn)品逐漸進(jìn)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(bào)廢[1-3]。當(dāng)可重復(fù)利用的零件在閘調(diào)器部件組裝后只能通過成品例行試驗(yàn)檢驗(yàn)組裝質(zhì)量，缺少過程監(jiān)控手段，因此對生產(chǎn)的閘調(diào)器組件多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測試需要相應(yīng)的試驗(yàn)平臺。

1 閘調(diào)器工作原理

動(dòng)車組用液壓夾鉗型號各異，但結(jié)構(gòu)功能模塊一樣，如圖1所示。

圖1 動(dòng)車組用液壓夾鉗

制動(dòng)夾鉗作為產(chǎn)生制動(dòng)力實(shí)施制動(dòng)的執(zhí)行元件，必須具備在制動(dòng)時(shí)有協(xié)調(diào)順暢的運(yùn)動(dòng)，完成制動(dòng)緩解和補(bǔ)償盤片磨耗的一系列功能。其中閘調(diào)器在制動(dòng)緩解時(shí)使閘片安裝架和內(nèi)側(cè)閘片復(fù)位，在使用過程中使閘片和制動(dòng)盤的間隙保持定值。閘調(diào)器的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1 移動(dòng)蓋 2 阻尼彈簧 3 復(fù)原彈簧

采用動(dòng)畫仿真的形式可以直觀分析閘調(diào)器在盤片間隙正常(不起調(diào)節(jié)作用)和盤片間隙過大(起調(diào)節(jié)作用)時(shí)的動(dòng)作。盤片間隙正常，即正常制動(dòng)狀態(tài)下，施加制動(dòng)力時(shí)，閘調(diào)器芯軸伸出8 mm，如圖3所示；制動(dòng)結(jié)束撤銷制動(dòng)力時(shí)，在復(fù)原彈簧作用下芯軸返回8 mm。當(dāng)閘片磨耗量為A，盤片間隙過大，施加制動(dòng)力時(shí)，芯軸向前伸出8 mm后會(huì)繼續(xù)移動(dòng)，直至達(dá)到閘片磨耗量A，制動(dòng)結(jié)束撤銷制動(dòng)力時(shí)，芯軸退回8 mm，即閘調(diào)器通過阻尼彈簧和拉桿的相對位移實(shí)現(xiàn)無級調(diào)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(shí)復(fù)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(diào)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(diào)節(jié)作用)時(shí)復(fù)原彈簧力值曲線

圖7 不同磨耗狀態(tài)下閘調(diào)器位移與拉伸曲線

2 測試項(xiàng)目和項(xiàng)點(diǎn)分析

按照鐵路相關(guān)規(guī)定和閘調(diào)器作業(yè)的具體要求[4-6]，設(shè)計(jì)液壓夾鉗閘調(diào)器測試項(xiàng)目，如表1所示。閘調(diào)器試驗(yàn)基準(zhǔn)和判別標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表1 液壓夾鉗閘調(diào)器測試項(xiàng)目

表2 閘調(diào)器試驗(yàn)基準(zhǔn)和判別標(biāo)準(zhǔn)

3 檢測試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)組成

檢測試驗(yàn)臺主要由機(jī)架、數(shù)據(jù)處理、防護(hù)、檢測、視窗等部分組成，如圖8所示。為保證強(qiáng)度，機(jī)架部分下端采用型材焊接結(jié)構(gòu)，上端采用型材組裝拼接，側(cè)面安裝亞克力板，前端上部安裝顯示屏，后端開設(shè)設(shè)備檢修用門。防護(hù)部分前端安裝光柵，后端門安裝安全門鎖，保證調(diào)試或進(jìn)行測試時(shí)試驗(yàn)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)在產(chǎn)品檢測時(shí)如出現(xiàn)異常，信號燈會(huì)報(bào)警提示操作人員。

1 視窗部分 2 檢測部分 3 防護(hù)部分 4 數(shù)據(jù)處理部分

4 檢測試驗(yàn)臺工作過程

閘調(diào)器的檢測按照稱重—夾緊—輸送—測試等進(jìn)行。稱重時(shí)，將閘調(diào)器置于安裝位，底端防轉(zhuǎn)氣缸伸出，頂升盤下降至底端，閘調(diào)器落入稱重盤，借助稱重傳感器測量其質(zhì)量，如圖9所示。

1 頂升盤 2 固定連接盤 3 防轉(zhuǎn)氣缸

稱重完成后，防轉(zhuǎn)氣缸收縮，連接塊由連接柱帶動(dòng)頂升盤上升，閘調(diào)器由頂升盤升起， 夾緊結(jié)構(gòu)兩端夾緊氣缸伸出，由鎖緊塊將閘調(diào)器夾緊。夾緊結(jié)構(gòu)如圖10所示。

1 鎖緊氣缸 2 鎖緊塊 3 移動(dòng)板

夾緊完成后，輸送氣缸將閘調(diào)器沿直線導(dǎo)軌輸送至檢測位。閘調(diào)器在檢測位時(shí)，伺服電缸下降，傳感器檢測抓取氣爪與閘調(diào)器的距離，到達(dá)抓取位時(shí)，伺服電缸停止下降，抓取氣爪精確抓取閘調(diào)器。然后，伺服電缸緩慢勻速提升閘調(diào)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(guān)數(shù)據(jù)，建立 F-S(拉力-位移)曲線圖，可直觀分析正常復(fù)位性能與間隙調(diào)節(jié)性能關(guān)系，如圖11所示。

1 伺服電機(jī) 2 導(dǎo)軌 3 輸送氣缸

5 結(jié)束語

制成的閘調(diào)器檢測試驗(yàn)臺如圖12所示。對閘調(diào)器進(jìn)行功能測試，測試閘調(diào)器復(fù)位彈簧拉力，判定標(biāo)準(zhǔn)為1.22～1.66 kN。在此范圍內(nèi)，閘調(diào)器起正常間隙調(diào)節(jié)作用；測試彈簧復(fù)位性能，檢查復(fù)位性能曲線是否在正常區(qū)間。測試結(jié)果如圖13所示，各檢查項(xiàng)點(diǎn)均合格即可判定閘調(diào)器組件合格。

圖12 閘調(diào)器試驗(yàn)機(jī)

閘調(diào)器檢測試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能分析顯示，提高了閘調(diào)器檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲、管理和打印，提高了工作效率和精準(zhǔn)度，減少了檢測過程中人為因素的影響。

圖13 實(shí)測正常復(fù)位和間隙調(diào)節(jié)曲線