CN200982942Y - 铁路货车平面摩擦材料试验机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为铁路货车平面摩擦材料试验机，它是保证铁路货车在提速和重载条件下安全运行，对以高分子为材料的旁承板、心盘磨耗盘的耐磨性、摩擦系数进行精确测试的专用设备。它主要由试验机体及其控制系统组成。机体部件包括升降动作装置、水平夹紧装置、冷却装置、工作平台及控制柜；控制系统是在主控计算机的PCI插槽中安装模拟量输入数字量I/O卡、交流伺服电机运动控制卡、接线端子板以连接外部信号的输入端和进行动作指令输出端的接口。本实用新型自动化、智能化程度高，能够真实反映铁路货车常接触旁承、心盘摩擦副实际的摩擦状态，可对以高分子材料为磨耗件的耐磨性和摩擦系数的精确测定，提高了铁路货车提速，重载条件下运行的安全性能。
Description
技术领域：
本实用新型涉及材料摩擦试验机，特别涉及铁路货车平面摩擦材料试验机。
背景技术：
随着国民经济的高速发展，铁路货车的提速和重载就势在必行。为了保证铁路货车在规定的运行速度和载重条件下的安全运行，就必须对以高分子为材料的旁承板，心盘磨耗盘的耐磨性、摩擦系数进行精确测试。这是因为铁路货车旁承磨耗板和心盘磨耗盘摩擦系数的大小是影响铁路货车动力学性能的重要参数之一。上述的摩擦运动都是往复式平面摩擦运动，具有运动速度相对较低，摩擦面积较大的特点。根据《铁路货车用含油尼龙心盘摩托盘和旁承磨耗板技术条件及检测方法》，采用实物试件或较大面积的试样更能反映实际的摩擦状态，但过去铁路货车并未要求、也没有测定以上摩擦物磨擦系数的专用试验机，因而制造能满足摩擦系数测定使用要求的设备是非常必要的。
发明内容：
本实用新型提出了一种铁路货车平面磨擦材料试验专用机，目的在于使该试验机模拟铁路货车常接触旁承、心盘摩擦副的摩擦运动的实际状态，进行较大面积的实物试件、试样的测定，以作为对铁路货车磨耗件质量分析和评判的依据。
本实用新型的技术解决方案：
本实用新型主要由试验机体部件及其机体部件的运作控制系统组成。试验机体部件主要包括升降动作装置、水平夹紧装置、冷却装置、工作平台及控制柜；试验机体部件的运作控制系统包括稳压电源、主控计算机，该计算机的PCI插槽中安装有模拟量输入数字量I/O卡及其接线端子板、交流伺服电机运动控制卡及其接线端子板，接线端子板连接外部信号的输入端和进行动作指令输出端的接口。试验机体的升降装置主要包括交流伺服电机、置于升降机座内的蜗轮蜗杆减速机及其联轴器、立柱、垂向作动头、垂向力传感器、磨耗板安装座；水平夹紧装置主要包括电机、置于水平机座内的蜗轮蜗杆减速机及其联轴器、水平受力杆、水平拉杆、水平滑块、旁承盒、水平力传感器、滑槽；冷却装置主要包括水箱、水泵、冷却水管、温度传感器。试验机体部件各部件的运作控制系统的模拟量输入数字量I/O多功能卡、接线端子板连接水平力传感器、垂向力传感器、温度传感器、电压电流转换信号输入端，接受以上各传感器的模拟量输入，而数字量输出发出继电器工作指令、控制水平电机的正反转和水泵电机工作，而接线端子板连接的光隔离D/I板接受水平夹紧动作初始位置信号输入；运作控制系统的交流伺服电机运动控制卡、接线端子板连接电机原点输入信号，发出伺服驱动器、伺服电机工作指令，伺服驱动器接受三相200V供电及伺服电机编码器的反馈。本实用新型试验机体各组成部件在控制系统的作用下，有效地完成整个测试过程。
本实用新型的有益效果：
(一)本试验机能够真实反映铁路货车常接触旁承、心盘摩擦副实际的摩擦状态，可对以高分子材料为磨耗件的耐磨性和摩擦系数作精确测定，提高了铁路货车提速，重载条件下运行的安全性能。
(二)本试验机采用先进的伺服电机技术和模块化设计，自动化、智能化程度高，且结构新颖紧凑、试件装卡方便，可自动显示、打印测定结果，为旁承磨耗板和心盘磨耗盘的制造者、使用者提供了现代化检测手段。
(三)本试验机使用方便，操作简单，提高了劳动生产率，控制了产品质量、减轻了劳动强度。
附图说明
附图1为本实用新型试验机体的立体结构示意图
附图2为本实用新型试验机体的正视结构示意图
附图3本实用新型各部件的运作控制系统的原理框图
具体实施方式：
如图1、2所示，本实用新型试验机体的升降动作装置主要包括交流伺服电机、升降机座11(包含蜗轮、蜗杆减速机及其联轴器)、立柱13、垂向作动头12、垂向力传感器14、磨耗板安装座15、摩擦副16组成，其交流伺服电机、蜗轮蜗杆减速器通过连轴器与立柱相连接，垂向动作头、垂向力传感器、磨耗板安装座自上而下依次设置于立杆上。本实用新型试验机的水平夹紧装置主要包括电机2，包含蜗杆减速机及连轴器的水平机座21、水平受力杆22、水平拉杆23、水平滑块24，旁承盒25、水平力传感器26、滑槽27，其中旁承盒为弹性体、有两个，分别位于磨耗板安装座15的两侧部，测试件(高分子磨耗板)安装在旁承盒的立面、与磨耗板安装座上的摩擦副16相对，水平受力杆22的端头与左旁承盒相连，水平力传感器设置在该摩擦副的侧面，水平滑块置于燕尾状滑槽27内，水平拉杆23有对称两根、其一端与水平机座21相连，另一端与右旁承盒相连。上述的升降动作装置和水平夹紧装置均安装在工作平台3上。为了防止水平夹紧装置或升降动作装置一旦发生失控，水平夹紧装置的水平受力杆的端头设有丝杆保护套28；升降动作装置的立杆的顶端也设有丝杆保护套17，此外，还另设垂向导向杆18、水平连接板19，垂向导向杆设在立柱13的两侧，并垂直穿过水平连接板。本试验机体的冷却装置包括水箱、水泵、温度传感器，水箱、水泵位于工作台3下方的柜体4内，冷却水管通入磨耗板安装座的中空腔内、形成闭环冷却系统，温度传感器设在摩擦副的侧面，本试验机体的运作控制部件设在控制柜(图中未表示)内，如图3所示，控制部件的控制卡安装在主控计算机的PCI插槽中，可通过采用连接线和接线端子板与外部信号端连接，接收传感器的信号或输出动作信号，图中：模拟量输入数字量I/O多功能卡的型号为PCI1710L，其接线端子板型号为PCLD8710；继电器型号为PCID785、光隔离D/I板型号为PCID782；交流伺服电机运动控制卡型号为DMC2200，其接线端子板型号为ACCSOSC。其中电压/电流转换电阻为250欧姆的精密电阻。
以下再结合附图，简叙本实用新型的工作过程：
本试验机的测试方法是同时进行两对相同的由高分子材料磨耗件(试样)、金属磨耗板组成一对磨擦副的磨擦试验。首先，将试样磨耗件直立而平行的置于旁承盒的两侧的立面位置；启动水平夹紧装置，控制系统将执行水平方向一定自由度的自动对中的夹紧动作，选择夹紧输入力，当系统检测压力值达到默认值，电机2的正转将自动停止；再启动升降动作装置，控制系统将执行垂向动作，选择输入垂向运行次数和速度，垂向作动头、磨耗板安装座及两侧摩擦副上下往复运动，完成试样的预测试和正式测试，检测结果可保存或打印。垂向作动头带动磨耗板安装座及摩擦副(金属磨耗板)上下往复运动是原于交流伺服电机运动控制卡发出的脉冲指令，驱动伺服电机运动，同时伺服电机接收脉冲号经编码器反馈给伺服驱动器形成闭环系统进行往复位置的精确控制。水冷却装置的水泵工作，通过温度传感器和计算机控制实现磨耗板安装座工作温度在25±5℃的范围。以上测试结束后，欲松开夹紧位置，数字量输出又通过触发继电器信号使电机反转，系统检测回到初始开关信号，电机立即停止工作。最后，点击主控计算机返回按钮，则试验机体和运作控制系统全部停止工作。
Claims (10)
1、铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：它主要由试验机体部件及其机体部件的运作控制系统组成，试验机体部件主要包括升降动作装置、水平夹紧装置、冷却装置、工作平台及控制柜；机体部件运作控制系统包括稳压电源、主控计算机，该计算机的PCI插槽中安装有模拟量输入数字量I/O卡及其接线端子板、交流伺服电机运动控制卡及其接线端子板，接线端子板连接外部信号的输入端和进行动作指令输出端的接口。
2、根据权利要求1所述的铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：它的升降动作装置主要包括交流伺服电机(1)、置于升降机座(11)内的蜗轮蜗杆减速机及其联轴器、立柱(13)、垂向作动头(12)、垂向力传感器(14)、磨耗板安装座(15)及其摩擦副(16)，交流伺服电机、蜗轮蜗杆减速器通过联轴器与立柱相连接，垂向动作头、垂向力传感器、磨耗板安装座自上而下依次设置于立柱上。
3、根据权利要求1所述的铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：水平夹紧装置主要包括电机(2)、置于水平机座(21)内的蜗轮蜗杆减速机及其联轴器，水平受力杆(22)、水平拉杆(23)水平滑块(24)、一对旁承盒(25)、水平力传感器(26)、滑槽(27)；水平受力杆(22)的端头连接左旁承盒、水平传感器(26)安装在摩擦副的侧面，水平滑块(24)置于滑槽(27)内，水平拉杆(23)有对称两根、其一端与水平机座(21)相连，另一端与右旁承盒相连。
4、根据权利要求1所述的铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：冷却装置包括水箱、水管、水泵，其中水箱、水泵安装在工作平台(3)下方柜体(4)内。
5、根据权利要求4或2所述的铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：冷却装置的水管通入磨耗板安装座(15)的中空腔内，形成闭环冷却系统。
6、根据权利要求3所述的铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：水平夹紧装置的水平受力杆(22)的端头设有丝杆保护套(28)。
7、根据权利要求2所述的铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：升降动作装置的立柱(13)的顶端也设有丝杆保护套(17)，立柱(13)的两侧还设有垂向导向杆(18)、水平连接板(19)，立柱垂直穿过水平连接板。
8、根据权利要求1所述的铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：模拟量输入数字量I/O卡、接线端子板连接水平力传感器、垂向力传感器、温度传感器、电压电流转换信号输入端，以及光隔离D/I板数字量输出端，接线端子板的数字量输出端发出继电器工作指令、控制水平电机的正反转和水泵电机工作，光隔离D/I板数字量输出端连接水平夹紧动作初始位置信号输入端。
9、根据权利要求1所述的铁路货车平面摩擦材料试验机，其特征在于：控制系统的交流伺服电机运动控制卡、接线端子板连接电机原点信号输入端，并发出伺服驱动器、伺服电机工作指令，伺服驱动器接受三相200V供电及伺服电机编码器的反馈。
10、根据权利要求8或9所述的铁路货车平台磨擦材料试验机，其特征在于：模拟量输入数字量I/O卡的型号为PCI1710L；其接线端子板型号为PCLD8710；继电器型号为PCID785、光隔离D/I板型号为PCID782；交流伺服电机运动控制卡型号为DMC2200，其接线端子板型号为ACCSOSC；电压/电流转换信号的电阻为250欧姆精密电阻。
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| CN105043790A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-11-11 | 齐齐哈尔四达铁路设备有限责任公司 | 铁路货车摩擦系数检测装置 |
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