CN104296954B - 一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制动阀弹簧性能检测技术，具体是一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法。本发明解决了现有制动阀弹簧性能检测技术人为因素多、数据不便于管理、检测结果误差大的问题。一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法，该方法是采用如下步骤实现的：a.选取一个托盘秤、一个施力活塞机构、一个位移传感器、一个微机；b.活塞开始向下压缩被测弹簧；c.计算出被测弹簧的弹性系数；d.计算出被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；e.计算出活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；f.计算出被测弹簧的自由高；g.计算出被测弹簧的装配负荷和工作负荷。本发明适用于制动阀弹簧性能的检测。

Description

一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法

技术领域

本发明涉及制动阀弹簧性能检测技术，具体是一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法。

背景技术

作为铁路车辆空气制动系统中的核心部件，制动阀控制着车辆的制动、缓解等动作，其性能好坏直接决定了车辆运行过程中的安全。作为制动阀中的核心部件，制动阀弹簧的性能好坏直接决定了制动阀的性能好坏。因此，为了确保制动阀的性能，必须对制动阀弹簧的性能参数（包括弹性系数、自由高、装配负荷、工作负荷）进行检测。目前，制动阀弹簧性能检测技术主要分为如下两种：一种为制动阀弹簧手动检测仪。此种检测仪在检测过程中，需要检测人员手压操作杆，然后由检测人员进行人工读数、记录、判别弹簧性能，因此其存在人为因素多、数据不便于管理的问题。另一种为制动阀弹簧自动检测仪。此种检测仪采用直接检测的方式来检测制动阀弹簧的性能参数，因此其存在检测结果误差大的问题。具体而言，此种检测仪在检测制动阀弹簧的自由高时，会对制动阀弹簧进行向下压缩并导致制动阀弹簧变形，由此造成自由高的检测结果误差较大。同时，此种检测仪在检测制动阀弹簧的装配负荷和工作负荷时，并不考虑弹簧的自重因素，由此造成装配负荷和工作负荷的检测结果误差较大。基于此，有必要发明一种全新的制动阀弹簧性能检测技术方法，以解决现有制动阀弹簧性能检测技术人为因素多、数据不便于管理、检测结果误差大的问题。

发明内容

本发明为了解决现有制动阀弹簧性能检测技术人为因素多、数据不便于管理、检测结果误差大的问题，提供了一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法，该方法是采用如下步骤实现的：

a.选取一个托盘秤、一个施力活塞机构、一个位移传感器、一个微机；施力活塞机构包括一个可进行上下往复运动的活塞、以及一个用于驱动活塞的步进电机；将活塞安装于托盘秤的上方，将位移传感器安装于步进电机的输出轴上，将托盘秤的信号输出端、位移传感器的信号输出端、步进电机的信号输入端均与微机连接；然后，测出活塞与托盘秤之间的距离；

b.将被测弹簧直立放置于托盘秤上；微机向步进电机发出命令，步进电机根据命令驱动活塞开始进行向下运动，托盘秤开始实时测量被测弹簧轴向所受的压力值，位移传感器开始实时测量活塞向下运动的位移量；待活塞向下运动至被测弹簧的最高点时，活塞开始向下压缩被测弹簧；活塞每向下压缩一段距离，微机对托盘秤测得的压力值和位移传感器测得的位移量各进行一次记录；以此类推，微机一共进行五次记录；五次记录的压力值分别表示为：pp[0]、pp[1]、pp[2]、pp[3]、pp[4]；五次记录的位移量分别表示为：ss[0]、ss[1]、ss[2]、ss[3]、ss[4]；

c.根据五次记录的压力值和位移量以及胡克定律，计算出被测弹簧的弹性系数；具体计算公式如下：

（1）；

式（1）中：k为被测弹簧的弹性系数；

d.根据被测弹簧的弹性系数，计算出被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；具体计算公式如下：

H₀=pp[0]/k （2）；

式（2）中：H₀为被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；pp[0]为第一次记录的压力值；k为被测弹簧的弹性系数；

e.根据被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量，计算出活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；具体计算公式如下：

H₁=ss[0]-H₀ （3）；

式（3）中：H₁为活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；ss[0]为第一次记录的位移量；H₀为被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；

f.根据活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量，计算出被测弹簧的自由高；具体计算公式为：

H=H_t-H₁ （4）；

式（4）中：H为被测弹簧的自由高；H_t为活塞与托盘秤之间的距离；H₁为活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；

g.根据被测弹簧的自由高以及胡克定律，计算出被测弹簧的装配负荷和工作负荷；具体计算公式为：

AB=（H－AH）*k （5）；

式（5）中：AB为被测弹簧的装配负荷；H为被测弹簧的自由高；AH为被测弹簧的装配高；k为被测弹簧的弹性系数；

WB=（H－WH）*k （6）；

式（6）中：WB为被测弹簧的工作负荷；H为被测弹簧的自由高；WH为被测弹簧的工作高；k为被测弹簧的弹性系数。

与现有制动阀弹簧性能检测技术相比，本发明所述的一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法具有如下优点：其一，与制动阀弹簧手动检测仪相比，本发明所述的一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法通过采用托盘秤、施力活塞机构、位移传感器、微机，实现了对制动阀弹簧的性能参数进行自动检测，由此其完全消除了人为因素，极大地方便了数据的管理。其二，与制动阀弹簧自动检测仪相比，本发明所述的一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法通过动态记录多个压力值和位移量，并采用一系列算法，实现了对制动阀弹簧的性能参数进行间接检测，由此其有效减小了检测结果的误差。具体而言，本发明所述的一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法一方面通过计算克服了制动阀弹簧变形对自由高检测结果的影响，由此其有效减小了自由高检测结果的误差，另一方面通过计算克服了弹簧自重因素对装配负荷和工作负荷检测结果的影响，由此其有效减小了装配负荷和工作负荷检测结果的误差。综上所述，本发明所述的一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法基于全新原理，有效解决了现有制动阀弹簧性能检测技术人为因素多、数据不便于管理、检测结果误差大的问题，由此有效保证了确保制动阀的性能，从而有效保证了车辆运行过程中的安全。

本发明有效解决了现有制动阀弹簧性能检测技术人为因素多、数据不便于管理、检测结果误差大的问题，适用于制动阀弹簧性能的检测。

附图说明

图1是本发明的原理图。

具体实施方式

一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法，该方法是采用如下步骤实现的：

a.选取一个托盘秤、一个施力活塞机构、一个位移传感器、一个微机；施力活塞机构包括一个可进行上下往复运动的活塞、以及一个用于驱动活塞的步进电机；将活塞安装于托盘秤的上方，将位移传感器安装于步进电机的输出轴上，将托盘秤的信号输出端、位移传感器的信号输出端、步进电机的信号输入端均与微机连接；然后，测出活塞与托盘秤之间的距离；

b.将被测弹簧直立放置于托盘秤上；微机向步进电机发出命令，步进电机根据命令驱动活塞开始进行向下运动，托盘秤开始实时测量被测弹簧轴向所受的压力值，位移传感器开始实时测量活塞向下运动的位移量；待活塞向下运动至被测弹簧的最高点时，活塞开始向下压缩被测弹簧；活塞每向下压缩一段距离，微机对托盘秤测得的压力值和位移传感器测得的位移量各进行一次记录；以此类推，微机一共进行五次记录；五次记录的压力值分别表示为：pp[0]、pp[1]、pp[2]、pp[3]、pp[4]；五次记录的位移量分别表示为：ss[0]、ss[1]、ss[2]、ss[3]、ss[4]；

c.根据五次记录的压力值和位移量以及胡克定律，计算出被测弹簧的弹性系数；具体计算公式如下：

（1）；

式（1）中：k为被测弹簧的弹性系数；

d.根据被测弹簧的弹性系数，计算出被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；具体计算公式如下：

H₀=pp[0]/k （2）；

式（2）中：H₀为被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；pp[0]为第一次记录的压力值；k为被测弹簧的弹性系数；

e.根据被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量，计算出活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；具体计算公式如下：

H₁=ss[0]-H₀ （3）；

式（3）中：H₁为活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；ss[0]为第一次记录的位移量；H₀为被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；

f.根据活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量，计算出被测弹簧的自由高；具体计算公式为：

H=H_t-H₁ （4）；

式（4）中：H为被测弹簧的自由高；H_t为活塞与托盘秤之间的距离；H₁为活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；

g.根据被测弹簧的自由高以及胡克定律，计算出被测弹簧的装配负荷和工作负荷；具体计算公式为：

AB=（H－AH）*k （5）；

式（5）中：AB为被测弹簧的装配负荷；H为被测弹簧的自由高；AH为被测弹簧的装配高；k为被测弹簧的弹性系数；

WB=（H－WH）*k （6）；

式（6）中：WB为被测弹簧的工作负荷；H为被测弹簧的自由高；WH为被测弹簧的工作高；k为被测弹簧的弹性系数。

Claims (1)

1.一种铁路车辆制动阀弹簧性能自动检测方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

a.选取一个托盘秤、一个施力活塞机构、一个位移传感器、一个微机；施力活塞机构包括一个可进行上下往复运动的活塞、以及一个用于驱动活塞的步进电机；将活塞安装于托盘秤的上方，将位移传感器安装于步进电机的输出轴上，将托盘秤的信号输出端、位移传感器的信号输出端、步进电机的信号输入端均与微机连接；然后，测出活塞与托盘秤之间的距离；

b.将被测弹簧直立放置于托盘秤上；微机向步进电机发出命令，步进电机根据命令驱动活塞开始进行向下运动，托盘秤开始实时测量被测弹簧轴向所受的压力值，位移传感器开始实时测量活塞向下运动的位移量；待活塞向下运动至被测弹簧的最高点时，活塞开始向下压缩被测弹簧；活塞每向下压缩一段距离，微机对托盘秤测得的压力值和位移传感器测得的位移量各进行一次记录；以此类推，微机一共进行五次记录；五次记录的压力值分别表示为：pp[0]、pp[1]、pp[2]、pp[3]、pp[4]；五次记录的位移量分别表示为：ss[0]、ss[1]、ss[2]、ss[3]、ss[4]；

c.根据五次记录的压力值和位移量以及胡克定律，计算出被测弹簧的弹性系数；具体计算公式如下：

（1）；

式（1）中：k为被测弹簧的弹性系数；

d.根据被测弹簧的弹性系数，计算出被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；具体计算公式如下：

H₀=pp[0]/k （2）；

式（2）中：H₀为被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；pp[0]为第一次记录的压力值；k为被测弹簧的弹性系数；

e.根据被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量，计算出活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；具体计算公式如下：

H₁=ss[0]-H₀ （3）；

式（3）中：H₁为活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；ss[0]为第一次记录的位移量；H₀为被测弹簧从最高点至第一个记录点的位移量；

f.根据活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量，计算出被测弹簧的自由高；具体计算公式为：

H=H_t-H₁ （4）；

式（4）中：H为被测弹簧的自由高；H_t为活塞与托盘秤之间的距离；H₁为活塞向下运动至被测弹簧最高点的位移量；

g.根据被测弹簧的自由高以及胡克定律，计算出被测弹簧的装配负荷和工作负荷；具体计算公式为：

AB=（H－AH）*k （5）；

式（5）中：AB为被测弹簧的装配负荷；H为被测弹簧的自由高；AH为被测弹簧的装配高；k为被测弹簧的弹性系数；

WB=（H－WH）*k （6）；

式（6）中：WB为被测弹簧的工作负荷；H为被测弹簧的自由高；WH为被测弹簧的工作高；k为被测弹簧的弹性系数。