CN201373828Y - 滑动电接触磨耗实验装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于实验装置，特别涉及一种滑动电接触磨耗实验装置由机械和电气控制两部分装置组成，机械装置包括左、右、副机架(2、25、29)、电机一、二(3、30)、皮带轮一、二、三、四(4、6、19、30－1)、皮带一、二(5、20)、轴承组件一、二、三(7、11、18)，电气控制部分是将机械部分实验的数据发送至上位机，经过单片机控制转换进行数据处理，生成曲线并显示记录，滑动电接触磨耗实验装置能有效地模拟高速电机车运行时，受电弓滑板与接触导线之间的实际运行情况，通过上位机软件对各检测量进行实时在线数字显示，生成相对应的各种历史曲线，实验装置实验参数调节范围宽，测量精度高。

Description

滑动电接触磨耗实验装置
技术领域
本实用新型属于实验装置，特别涉及一种滑动电接触磨耗实验装置。
背景技术
电气化铁路中电力机车靠受电弓滑板与接触网导线的滑动接触来获取动力，受电弓滑板和接触网导线之间的摩擦接触状态直接影响到机车的运行速度和牵引力，同时受电弓滑板与接触导线的摩擦磨损性能决定了机车连续运行的时间和接触网导线的使用寿命。因此研究在不同的环境、负载条件、运行速度、接触导线工况、接触压力、滑板材料、接触网导线材料等下滑板与接触网导线的磨耗稳定态及摩擦磨损机理，对指导滑板和接触导线的研制和生产，确定其最佳工作条件，进而延长接触导线换线周期，延长滑板的使用寿命具有重要的现实意义，目前进行摩擦磨损研究的试验装置主要有环-块式、销-盘式和线-滑块式等三大类，前两种可模拟较高的滑动速度，但转盘直径较小，不能完全模拟受电弓滑板和接触导线之间的滑动摩擦方式，线-滑块试验机由于是往复滑动试验，试验速度都很低。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种能有效模拟高速电机车运行状况的各种参数，参数调节范围宽，实验速度快，测量精度高的滑动电接触磨耗实验装置。
本实用新型解决技术问题采用的技术方案是：滑动电接触磨耗实验装置由机械和电气控制两部分装置组成，机械装置包括左、右、副机架、电机一、二、皮带轮一、二、三、四、皮带一、二、轴承组件一、二、三，其特点是在左机架下设有电机一，电机一出轴上装有皮带轮一，在左机架上面固定一个水平度高的组件固定座，在组件固定座上从左至右同轴装有轴承组件一、联轴器一、转矩传感器、联轴器二、轴承组件二、轴承组件一左端出轴上固定一个皮带轮二，皮带轮一、皮带轮二用皮带一传动连接，在轴承组件二的右端转动盘轴上装一个转动盘，转动盘的右侧边缘上设凹槽，凹槽中用导线卡板固定接触导线，在右机架上方设一个横向移动台，横向移动台右侧中间装激光传感器，下方中间装霍尔传感器，在对应转动盘侧面的右机架边角上装一个红外测温传感器，横向移动台上设有两条平行的倒V字形导轨，横向移动台上左、右两侧设两条纵向移动台导轨，在纵向移动台导轨上装两个纵向移动台，在纵向移动台上面用螺栓固定两块L形滑板座，滑板座的背面固定滑板，滑板与转动盘上的接触导线摩擦接触，每个滑板通过滑板座前面左、右两侧均接大电流发生器输出端，在两纵向移动台的内侧装电子标尺一、电子标尺二，在左、右两纵向移动台导轨前端设砝码绳导轮架，架上装导轮，砝码绳一端连接纵向移动台，另一端连接砝码锤，在右机架的后侧设一个副机架，在副机架上方固定一个轴承组件三，轴承组件三一端固定装皮带轮三，另一端用曲柄轮轴固定曲柄轮，曲柄轮上偏心连接曲柄一端，曲柄另一端连接横向移动台的右端头，电机二固定在副架下面，电机二出轴装有皮带轮四，并用皮带二与皮带轮三传动连接；电气控制部分是将机械部分实验的数据发送至上位机，经过单片机控制转换进行数据处理，生成曲线并显示记录，其特点是下位机系统电路原理图中包括插排JP、ATMBGA16单片机U1、LCD12864数据采集芯片U3、电平转换芯片U2、74LS00与门U4、U5、74LS04非门U6、电感器L1、电阻丝R、电容C1～C5、电解电容C6～C9；它们的连接关系是U1的8脚接U4和U6的1脚，14脚接U2的12脚，15脚接U2的11脚，16脚接霍尔传感器脉冲信号，20脚接U4和U5的3脚，U4和U5的2脚分别接转矩转速传感器的脉冲信号，U5的1脚接U6的2脚，U2的1、3脚分别接C7的正、负极，4、5脚分别接C6的正、负极，13脚接JP的3脚，14脚接JP的2脚，JP的5脚接地，U2的2脚接C8的正极，16脚接C8的负极、C5的一端和+5V电源，C5另一端接地，6脚接C9的负极，15脚接C9的正极和地；U1的30脚接L1和C3的一端，L1另一端接C4的一端和+5V电源，C3、C4另一端接地，31脚接C2的一端和地，32脚接C2另一端，U1的22～29脚分别接U3的6～13脚，U3的14脚接U3的2脚和+5V电源，1和15脚接地，U1的33～35脚接U3的5～3脚，U1的36脚接红外温度传感器36的信号2，37脚接红外温度传感器的信号1，38脚接电子标尺一信号，39脚接电子标尺二信号，40脚接激光传感器34信号、电阻丝R和地，U1的10脚接+5V电源和C1的一端，C1的另一端接地，U1的11脚接地。
本实用新型的有益效果是：滑动电接触磨耗实验装置能有效地模拟高速电机车运行时，受电弓滑板与接触导线之间的实际运行情况，实现滑板相对导线运动速度在0～450公里/小时之间任意改变，导线与滑板接触压力在0～500N之间任意改变，接触导线与滑板载流在0～800A任意改变，并实现了导线与滑板呈“之”型轨迹运行的模拟，下位机实现了对接触导线磨耗量、转动盘转矩、转动盘转速、滑板往复移动数率、滑板磨耗量的精确测量与显示，通过上位机软件对各检测量进行实时在线数字显示，生成相对应的各种历史曲线，并把所有检测数据分类保存到数据库中，实验装置实验参数调节范围宽，测量精度高。
附图说明
以下结合附图以实施例具体说明。
图1是滑动电接触磨耗实验装置机械部分结构主视图。
图2是图1的俯视图。
图3是滑动电接触磨耗实验装置电气部分下位机系统电路原理图。
图中，1-电机座；2-左机架；2-1-组件固定座；3-电机一；4-皮带轮一；5-皮带一；6-皮带轮二；7-轴承组件一；8-联轴器一；9-转矩传感器；10-联轴器二；11-轴承组件二；12-转动盘轴；13-转动盘；13-1-导线卡板；14-滑板座；14-1-滑板；15-支架板；16-纵向移动台；17-纵向移动台导轨；18-轴承组件三；19-皮带轮三；20-皮带二；21-砝码绳导轮架；21-1-砝码绳；21-2-导轮；22-砝码锤；23-电缆线；24-大电流发生器；25-右机架；26-横向移动台；27-接触导线；28-倒V字形导轨；29-副机架；30-电机二；30-1-皮带轮四；31-曲柄轮轴；32-曲柄轮；33-曲柄；34-激光传感器；35-霍尔传感器；36-红外测温传感器；37-电子标尺一；38-电子标尺二；
具体实施方式
实施例，参照附图1、2，滑动电接触磨耗实验装置的机械装置部分是在左机架2下固定一个电机座1，在电机座1上固定电机一3，电机一3的出轴上固定装有皮带轮一4.在左机架2的上方固定一个水平度高的组件固定座2-1，在固定座2-1上从左至右依次同轴装有轴承组件一7、联轴器一8、转矩传感器9、联轴器二10、轴承组件二11.在轴承组件一左出轴上固定装有皮带轮二6，皮带轮二6用皮带一5与皮带轮一4传动连接。在轴承组件二11的右端转动盘轴12上固定装一个转动盘13。转动盘13的右侧边缘上设有凹槽，凹槽中用导线卡板13-1固定接触导线27.在右机架25上方设一个横向移动台26，横向移动台26右侧中间装激光传感器34，下方中间装霍尔传感器35，在对应转动盘13侧面的右机架25边角上装一个红外测温传感器。横向移动台26上设有两条平行的倒V字形导轨28，横向移动台26上左、右两侧设两条纵向移动台导轨17，在纵向移动轨17上装两个纵向移动台16，在纵向移动台16上面用螺栓固定两块L形滑板座14，滑板座14的背面固定滑板14-1与转动盘13上的接触导线27磨擦接触，前面上方左、右均接大电流发生器24输出端电缆线23，电缆线23用支导板15支撑。在两纵向移动台16的内侧装电子标尺一37、电子标尺二38。在两纵向移动台导轨17前端设砝码绳导轮架21，架21上装导轮21-2，砝码绳21-1的一端连接纵向移动台16，另一端绕过导轮21-2连接砝码锤22。在右机架25的后侧设一个副机架29，在副机架29上方固定一个轴承组件三18，轴承组件三18的一端装一个皮带轮三19，另一端连接曲柄轮轴31，曲柄轮轴31上装曲柄轮32，曲柄轮32上偏心连接曲柄33的一端，曲柄33另一端连接横向移动台26右端头。电机二30固定在副机架29下面，电机二30出轴装皮带轮四30-1，并用皮带二20与皮带轮三19传动连接。
电气控制部分是将机械部分实验的数据发送至上位机，经过单片机控制转换进行数据处理，生成曲线并显示记录，其特点是下位机系统电路原理图中包括插排JP、ATMBGA16单片机U1、LCD12864数据采集芯片U3、电平转换芯片U2、74LS00与门U4、U5、74LS04非门U6、电感器L1、电阻丝R、电容C1～C5、电解电容C6～C9；它们的连接关系是U1的8脚接U4和U6的1脚，14脚接U2的12脚，15脚接U2的11脚，16脚接霍尔传感器35脉冲信号，20脚接U4和U5的3脚，U4和U5的2脚分别接转矩转速传感器9的脉冲信号，U5的1脚接U6的2脚，U2的1、3脚分别接C7的正、负极，4、5脚分别接C6的正、负极，13脚接JP的3脚，14脚接JP的2脚，JP的5脚接地，U2的2脚接C8的正极，16脚接C8的负极，C5的一端和+5V电源，C5另一端接地，6脚接C9的负极，15脚接C9的正极和地；U1的30脚接L1和C3的一端，L1另一端接C4的一端和+5V电源，C3、C4另一端接地，31脚接C2的一端和地，32脚接C2另一端，U1的22～29脚分别接U3的6～13脚，U3的14脚接U3的2脚和+5V电源，1和15脚接地，U1的33～35脚接U3的5～3脚，U1的36脚接红外温度传感器36的信号2，37脚接红外温度传感器36的信号1，38脚接电子标尺一信号，39脚接电子标尺二信号，40脚接激光传感器34信号、电阻丝R和地，U1的10脚接+5V电源和C1的一端，C1的另一端接地，U1的11脚接地。
滑动电接触耗磨实验装置的工作过程是接触导线27通过转动盘13在电机一3高速转动，接触导线27与滑板14-1之间磨擦，模拟高速电机车运行并控制转数任意改变，大电流发生器24输出的电流通过滑板14-1与接触导线27的接触形成回路，通过砝码锤22的重量调节，实现对滑板14与接触导线27之间接触压力的改变。变频器实现对转动盘13和横向移动台26的电机二30进行调速以满足不同工作条件的需要。通过大电流发生器24实现载流磨耗，装置设数显电子标尺一、二37、38，可以在实验过程中对两块滑板14-1磨损量进行实时在线检测，激光传感器34在实验中对接触导线27的磨耗量非接触实时进行测量。转矩传感器9测转动盘13和主轴12的空载转矩和负载转矩，进而测定摩擦系数，红外测温传感器36对非接触检测滑板14-1与接触导线27接触点磨耗时的温度。滑板14-1的往复移动数率检测传感器用于检测实验过程中滑板14-1往复的数率并通过面板上的控制开关实现整个装置的控制功能。装置的上位机PC完成对导线27磨耗，转动盘13转速、转矩、滑板14-1往复移动数率、磨耗量的实时数字显示，生成曲线，记录与数据检测电路通过串行数据线进行交换。

Claims (1)

1、一种滑动电接触磨耗实验装置由机械和电气控制两部分装置组成，机械装置包括左、右、副机架(2、25、29)、电机一、二(3、30)、皮带轮一、二、三、四(4、6、19、30-1)、皮带一、二(5、20)、轴承组件一、二、三(7、11、18)，其特征在于在左机架(2)下设有电机一(3)，电机一(3)出轴上装有皮带轮一(4)，在左机架(2)上面固定一个水平度高的组件固定座(2-1)，在组件固定座(2-1)上从左至右同轴装有轴承组件一(7)、联轴器一(8)、转矩传感器(9)、联轴器二(10)、轴承组件二(11)、轴承组件一(7)左端出轴上固定一个皮带轮二(6)，皮带轮一(4)、皮带轮二(6)用皮带一(5)传动连接，在轴承组件二(11)的右端转动盘轴(12)上装一个转动盘(13)，转动盘(13)的右侧边缘上设凹槽，凹槽中用导线卡板(13-1)固定接触导线(27)，在右机架(25)上方设一个横向移动台(26)，横向移动台(26)右侧中间装激光传感器(34)，下方中间装霍尔传感器(35)，在对应转动盘侧面的右机架(25)边角上装一个红外测温传感器(35)，横向移动台(26)上设有两条平行的倒V字形导轨(28)，横向移动台(26)上左、右两侧设两条纵向移动台导轨(17)，在纵向移动台导轨(17)上装两个纵向移动台(16)，在纵向移动台(16)上面用螺栓固定两块L形滑板座(14)，滑板座(14)的背面固定滑板(14-1)，滑板(14-1)与转动盘(13)上的接触导线(27)摩擦接触，每个滑板(14-1)通过滑板座(14)前面左、右两侧均接大电流发生器(24)输出端，在两纵向移动台(16)的内侧装电子标尺一(37)、电子标尺二(38)，在左、右两纵向移动台导轨(17)前端设砝码绳导轮架(21)，架上装导轮(21-2)，砝码绳(21-1)一端连接纵向移动台(16)，另一端连接砝码锤(22)，在右机架(25)的后侧设一个副机架(29)，在副机架(29)上方固定一个轴承组件三(18)，轴承组件三(18)一端固定装皮带轮三(19)，另一端用曲柄轮轴(31)固定曲柄轮(32)，曲柄轮(32)上偏心连接曲柄(33)一端，曲柄(33)另一端连接横向移动台(26)的右端头，电机二(30)固定在副架(29)下面，电机二(30)出轴装有皮带轮四(30-1)，并用皮带二(20)与皮带轮三(19)传动连接；
电气控制部分是将机械部分实验的数据发送至上位机，经过单片机控制转换进行数据处理，生成曲线并显示记录，其特点是下位机系统电路原理图中包括插排JP、ATMBGA16单片机U1、LCD12864数据采集芯片U3、电平转换芯片U2、74LS00与门U4、U5、74LS04非门U6、电感器L1、电阻丝R、电容C1～C5、电解电容C6～C9；它们的连接关系是U1的8脚接U4和U6的1脚，14脚接U2的12脚，15脚接U2的11脚，16脚接霍尔传感器(35)脉冲信号，20脚接U4和U5的3脚，U4和U5的2脚分别接转矩转速传感器(9)的脉冲信号，U5的1脚接U6的2脚，U2的1、3脚分别接C7的正、负极，4、5脚分别接C6的正、负极，13脚接JP的3脚，14脚接JP的2脚，JP的5脚接地，U2的2脚接C8的正极，16脚接C8的负极，C5的一端和+5V电源，C5另一端接地，6脚接C9的负极，15脚接C9的正极和地；U1的30脚接L1和C3的一端，L1另一端接C4的一端和+5V电源，C3、C4另一端接地，31脚接C2的一端和地，32脚接C2另一端，U1的22～29脚分别接U3的6～13脚，U3的14脚接U3的2脚和+5V电源，1和15脚接地，U1的33～35脚接U3的5～3脚，U1的36脚接红外温度传感器(36)的信号2，37脚接红外温度传感器(36)的信号1，38脚接电子标尺一信号，39脚接电子标尺二信号，40脚接激光传感器(34)信号、电阻丝R和地，U1的10脚接+5V电源和C1的一端，C1的另一端接地，U1的11脚接地。
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