CN105136446A - 闸调器最小启动力试验装置 - Google Patents

Abstract

闸调器最小启动力试验装置，试验台架一端为加载支架，另一端为滑轮转向端；试验装置包括顺次连接的闸调器、载荷传感器和闸调器启动力控制装置，闸调器启动力控制装置包括电动推杆和拉伸弹簧；电动推杆本体固定在加载支架上，推杆端与拉伸弹簧一端相连；拉伸弹簧的另一端经滑轮转向端与载荷传感器的一端相连；载荷传感器的另一端与闸调器的拉杆端连接，闸调器本体固定在加载支架上。试验前将电动推杆推出一段距离，将其电机反接；启动试验装置，电机推杆逐渐缩回；载荷传感器记录闸调器动作变化时测得的拉力，记为闸调器的最小启动力。本闸调器最小启动力试验装置可以在常温状态下和低温状态下均进行最小启动力试验。

Description

闸调器最小启动力试验装置

技术领域

本发明涉及一种铁路客车部件性能试验装置，具体的说，涉及一种闸调器最小启动力试验装置。

背景技术

2014年1月，铁路总公司颁布了TJ/CL335-2014《铁路货车双向扎瓦间隙自动调整器性能试验方法》，该试验方法与以前的试验标准相比，增加了闸调器最小启动力试验要求，要求最小启动力在常温下不大于4.6kN，-50℃下不大于5.2kN，且要以不大于75N/s的加载速度施加，测量闸调器螺杆向外伸出时的力值，即闸调器开始动作时的力值。最小启动力试验时，闸调器须在规定的环境温度下放置24小时。

在TJ/CL335-2014《铁路货车双向扎瓦间隙自动调整器性能试验方法》颁布前，闸调器性能试验所采用的标准有TB1899-87《ST1-600型双向闸瓦间隙调整期》，TB/T2916-1998《铁道车辆用双向闸瓦间隙调整器通用技术条件》以及闸调器设计主导厂家齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司的Q/QC35-054-91《ST2-250型双向闸瓦间隙调整器技术条件》，这些标准均未要求闸调器进行最小启动力试验。

闸调器最小启动力试验的目的是试验闸调器在低温环境下的启动性能。由于现用闸调器试验台尺寸偏大，在进行ST1-600型闸调器的试验时，试验台总长可达到4米以上，无法放入低温箱内进行低温启动力试验；现用闸调器试验台对施加到闸调器上的载荷要求为试验台制动缸的压力而非力值，且无载荷加载速度控制装置。因此设计了可以放置在低温箱内，具有载荷加载速度控制、可进行闸调器常温和低温最小启动力试验的试验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可进行低温试验的闸调器最小启动力试验台。

本发明的技术方案是：闸调器最小启动力试验装置，包括试验台架，试验台架一端为加载支架，另一端为滑轮转向端；试验装置包括顺次连接的闸调器、载荷传感器和闸调器启动力控制装置，闸调器启动力控制装置包括电动推杆和拉伸弹簧；电动推杆本体固定在加载支架上，推杆端与拉伸弹簧一端相连；拉伸弹簧的另一端经滑轮转向端与载荷传感器的一端相连；载荷传感器的另一端与闸调器的拉杆端连接，闸调器本体固定在加载支架上；各连接部件间均通过无弹性连接部件相连。

优选的是：拉伸弹簧的刚度不大于20N/mm。进行闸调器最小启动力试验时，通过电动推杆拉伸弹簧。假设电动推杆的运行速度为vmm/s，弹簧刚度为kN/mm，则使电动推杆拉伸弹簧时的加载速度为kvN/s。按铁路总公司试验标准要求，载荷施加速度不大于75N/s，则要求kv≤75N/s。标配电动推杆的运行速度一般为5～6mm/s，为使试验平稳运行，通过降压处理，将电动推杆的运行速度控制在3.5mm/s左右，因此，可确定拉伸弹簧的刚度满足以下条件，k≤75÷3.5＝21.5N/mm。为保证试验安全运行，预留一定的加载速度余量，选取弹簧的刚度不大于20N/mm。

优选的是：电动推杆外包覆保温层，载荷传感器设置在保温盒内。闸调器低温启动力试验过程中，整个试验装置处于低温箱内，低温箱内的环境温度为-50℃，因此要保证电动推杆和载荷传感器的正常工作，需要对其进行保温处理。因此，在电动推杆外围包覆保温层，在载荷传感器外侧设置保温盒，对二者进行保温处理。

更进一步的，保温层和保温盒内均设置有伴热带。伴热带通电后，可为保温层、保温盒加热。

闸调器最小启动力试验的方法，步骤如下：试验前，对电动推杆进行降速处理，对拉伸弹簧进行消除初始拉力处理；试验前将电动推杆推出一段距离，将其电机反接；启动试验装置，电机推杆逐渐缩回；载荷传感器记录闸调器动作变化时测得的拉力，记为闸调器的最小启动力。

优选的是：通过降压处理的方式，进行电动推杆降速处理。电动推杆的运行速度过快，将导致电动推杆拉动弹簧时的加载速度过高，不能满足铁路公司试验标准的要求，因此，对电动推杆的拉伸缩进速度做降速处理。除采用降压的方式外，还可定制低速电动推杆，保证试验满足铁标要求。

优选的是：对拉伸弹簧进行强拉处理，以消除拉伸弹簧的应力，即最小初拉力。由于密卷拉伸弹簧具有初拉力，克服拉伸弹簧的初拉力，才可使拉伸弹簧产生于施加力为比例关系的形变。试验过程中，为克服拉伸弹簧的初拉力，会造成在加载初期的载荷施加速度超过75N/s，不能满足铁路公司试验标准的要求，因此在试验开始前，需要对加装的拉伸弹簧进行消除初拉力的处理。

本发明的有益效果是：

1、本闸调器最小启动力试验装置可以在常温状态下和低温状态下均进行最小启动力试验，适用于目前定型的ST2-250型闸调器和ST1-600型闸调器；所采用的零部件为市面常见，经济便捷；

2、所采用的电动推杆、拉伸弹簧以及载荷传感器能够满足最小启动力在常温下不大于4.6kN，-50℃下不大于5.2kN的力值要求，同时对电动推杆和拉伸弹簧的处理使得载荷施加速度满足不大于75N/s的要求；

3、保温层和保温盒内、外的部件采用绳索连接，没有热桥，降低了热损耗；

4、试验部件分列在试验台台面的上下两端，通过转向滑轮过渡连接，减小实验装置的整体尺寸，试验装置整体尺寸合理，可整体放置在低温箱内，整体重量轻，利于搬运。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为加载支架及转向滑轮结构示意图。

图3为15V电源下电动推杆位移随时间变化曲线。

图4为未克服初拉力时拉伸弹簧载荷施加曲线。

图5去除拉伸弹簧初拉力试验中，拉伸弹簧性能曲线变化图。其中，图a为第一次拉伸试验图，图b为第二次拉伸试验图，图c为第三次拉伸试验图，图d为第四次拉伸试验图

图6为去除拉伸弹簧初拉力后闸调器启动力随时间变化曲线。

其中，1-试验台架，2-加载支架，3-转向滑轮，4-闸调器，5-载荷传感器，6-电动推杆，7-拉伸弹簧，8-保温盒，9-载荷分界点

具体实施方式

如图1和图2所示，闸调器最小启动力试验装置，包括试验台架1，试验台架1一端为加载支架2，加载支架2具有上下两个加载端，另一端为滑轮转向端，滑轮转向端包括竖直设置的上下两个转向滑轮，分别与加载支架2上下两加载端对应。

试验装置包括顺次连接的闸调器4、载荷传感器5和闸调器启动力控制装置，闸调器启动力控制装置包括电动推杆6和拉伸弹簧7；电动推杆6本体与加载支架2下方的加载端相连，推杆端与拉伸弹簧7一端相连；拉伸弹簧7的另一端经滑轮转向端与载荷传感器5的一端相连；载荷传感器5的另一端与闸调器4的拉杆端连接，闸调器本体固定在加载支架2上方的加载端；各连接部件间均通过无弹性绳相连。

本实施例中采用的拉伸弹簧的刚度为19.2N/mm，自由长度为500mm。达到5.2kN的限定值时，弹簧的行程为：5200÷19.2＝271mm。部件尺寸及行程小，有利于减小试验台的体积。

电动推杆6外包覆保温层，载荷传感器5设置在保温盒8内。电动推杆6外保温层的保温材料厚100mm，为含珍珠岩的玻璃丝棉。由于保温层需要有绳子及测试导线传出，因而在保温层上设置直径为12mm的圆孔3个，同时在保温层的侧面设有开门。保温层侧面开门采用胶条将空间密闭门同时采用螺栓压紧，降低保温门处热量的泄露。

保温盒8的作用是为了在进行低温试验时，载荷传感器5可以保证在正常工作为温度范围。保温盒采用聚氨酯板材制成，两侧开孔以便绳子穿入，侧面开小孔以便传感器导线和热电偶导线的穿入。

保温盒8内设置有伴热带，用于为保温盒加热，避免温度过低影响载荷传感器的检测性能和精度。由于闸调器在低温环境下需放置24小时，且低温启动力时间在60秒内即可完成，因此可在试验开始前将保温盒8内的伴热带通电开始工作，通过保温盒8内的热电偶监测盒内温度达到20℃左右即可将伴热带断电，同时开始低温启动力试验，试验过程中全程监测盒内温度并保证盒内温度不低于10℃。

电动推杆6外的包覆保温层内也设置有伴热带，用于为电动推杆6的工作环境加热。由于电动推杆的往复运动需要润滑油的作用，低温环境将影响润滑油的性能，造成对电动推杆6运动性能的阻塞。为避免低温环境对电动推杆6工作性能的影响，在试验开始前，需对保温层加热。

所选用电动推杆6最大推力为8000N，行程400mm，24V直流电机，满载运行速度为5.5mm/s。由于电动推杆6的运行速度不能满足要求，因此通过采用15V电源的方式，将其满载速度降低到3.4mm/s。图3为电动推杆采用15V电源时的速度曲线，横坐标为时间，单位s，纵坐标为位移，单位mm。

由于密卷拉伸弹簧具有初拉力，且初拉力会造成在加载初期的载荷施加速度超过75N/s，在拉伸弹簧具有初拉力的情况下，作用在闸调器上的拉伸载荷时间曲线如图5所示，图4横坐标为时间，单位s，纵坐标为力值，单位kN。从图中可以看出，载荷施加速度明显分成了2个阶段，在载荷分界点9之前的载荷施加速度达到100N/s，在载荷分界点9之后载荷施加速度为64N/s。造成载荷施加速度超过75N/s的原因在于拉伸弹簧初拉力的影响。

本实施例中通过对拉伸弹簧7进行强拉的方式消除拉伸弹簧7的初拉力。在电子万能试验机上对现有拉伸弹簧7进行强拉处理减小初拉力。强拉处理是对拉伸弹簧7把弹簧拉至材料层的应力超过屈服点的过程，在强拉处理过程中，拉伸弹簧7所受应力大于弹性极限时，微量弹性变形开始转化为塑性变形，初拉力便开始减小。处理步骤为：

1、对拉伸弹簧7串接载荷传感器，拉伸弹簧，测试拉伸弹簧7初拉力(即拉伸弹簧7变形前所施加的载荷)；

2、对拉伸弹簧7施加5.2kN拉伸载荷；

3、测试拉伸弹簧7初拉力，并判断初拉力是否减小；

4、如初拉力减小，则继续进行步骤1-3，直至初拉力减小到最初测试的初拉力一半以下；如初拉力未减小，则逐步增大拉伸载荷，直至初拉力开始减小。

经过4次强拉，拉伸弹簧的初拉力逐渐减小，每次强拉的弹簧刚度曲线如图5所示，其中横坐标为位移，单位为mm，纵坐标为力值，单位为kN。从图5的变化可见，初始拉伸段的斜率之间减小，整个拉伸曲线趋于直线，拉伸弹簧的初拉力逐渐减小。

将较小初拉力的拉伸弹簧安装到最小启动力试验装置后，对闸调器进行启动力试验，其载荷施加速度曲线如图6所示，图6横坐标为时间，单位s，纵坐标为力值，单位kN。从图中可以看出，载荷增长速度均匀，无图4所类似的载荷施加速度分界点，整个加载过程为52.2s，最大载荷值为2.92kN，闸调器在启动后，载荷曲线突然下降，这一现象与技术方案中所考虑的一致，加载阶段加载速度为55.8N/s,满足加载速度小于75N/s的要求，在整个加载阶段无拉伸弹簧初拉力影响。

试验前将电动推杆6推出一段距离，将电动推杆6的电机反接；启动试验装置，电机推杆6逐渐缩回；载荷传感器5记录闸调器4所承受的拉力的变化值，并记录闸调器4动作变化时测得的拉力，记为闸调器4的最小启动力。

Claims (7)

1.闸调器最小启动力试验装置，包括试验台架，其特征在于：所述试验台架一端为加载支架，另一端为滑轮转向端；所述试验装置包括顺次连接的闸调器、载荷传感器和闸调器启动力控制装置，所述闸调器启动力控制装置包括电动推杆和拉伸弹簧；所述电动推杆本体固定在加载支架上，推杆端与拉伸弹簧一端相连；所述拉伸弹簧的另一端经滑轮转向端与载荷传感器的一端相连；所述载荷传感器的另一端与闸调器的拉杆端连接，闸调器本体固定在加载支架上；各连接部件间均通过无弹性连接部件相连。

2.如权利要求1所述的闸调器最小启动力试验装置，其特征在于：所述拉伸弹簧的刚度不大于20N/mm。

3.如权利要求1所述的闸调器最小启动力试验装置，其特征在于：所述电动推杆外包覆保温层，载荷传感器设置在保温盒内。

4.如权利要求3所述的闸调器最小启动力试验装置，其特征在于：所述保温层和保温盒内均设置有伴热带。

5.采用权利要求1所述的闸调器最小启动力试验装置进行闸调器最小启动力试验的方法，其特征在于：步骤如下：试验前，对电动推杆进行降速处理，对拉伸弹簧进行消除初始拉力处理；试验前将电动推杆推出一段距离，将其电机反接；启动试验装置，电机推杆逐渐缩回；载荷传感器记录闸调器动作变化时测得的拉力，记为闸调器的最小启动力。

6.如权利要求5所述的闸调器最小启动力试验方法，其特征在于：通过降压处理的方式，进行电动推杆降速处理。

7.如权利要求5所述的闸调器最小启动力试验方法，其特征在于：对拉伸弹簧进行强拉处理，以消除拉伸弹簧的应力。