CN208187700U - 一种受电弓疲劳测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种受电弓疲劳测试装置，该测试装置包括：机箱(1)、与触摸屏(2)连接的PLC(3)、与所述PLC(3)连接的驱动器(4)、与所述驱动器(4)连接的步进电机(5)以及与所述PLC连接的传感器(6)，所述触摸屏(2)位于所述机箱(1)上、所述PLC(3)、所述驱动器(4)和所述步进电机(5)位于所述机箱(1)内部，所述传感器(6)设置于所述机箱(1)外部，该测试装置能够实现自动化测试，测试过程中无需人员盯守，大大的节省人力。另外，该测试装置还具有保护措施，发生故障时能够及时的停止运转，最大程度的保护测试装置。

Description

一种受电弓疲劳测试装置

技术领域

本实用新型涉及测控技术领域，尤其涉及疲劳测试装置，具体为一种受电弓疲劳测试装置。

背景技术

受电弓作为机车和动车组上的关键部件，在运行过程中会有经常性的升降动作，因此受电弓升降疲劳测试作为保证其可靠性的一项重要性能指标。根据GB/T 21561.1-2008《轨道交通机车车辆受电弓特性和试验第1部分：干线机车车辆受电弓》规定，在型式试验中，受电弓在装有最大设计重量弓头的受电弓，应在工作范围内以0.1m/s的速度进行75000次升降循环操作。

受电弓升降疲劳测试过程时间长、次数多，现有的受电弓测试装置自动化程度不高，缺少远程操控，需要人员盯守，同时操作复杂，故障率较高，造成人力极大浪费。参照目前较多使用的试验装置，在实际使用过程中存在以下问题：

1.升降机构在故障状态下无有效保护措施，出现卷线机构出现绕线错位；

2.控制机构无远程监控设备，无法通过远程访问方式，随时查看试验状态。

因此，本领域技术人员亟需一种自动化程度高、具有自动保护措施且能够实现远程监控的测试装置。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种受电弓疲劳测试装置，该测试装置相对于现有技术能够实现远程监控，检测人员无需在现场值守，通过上位机就可以远程对测试装置进行控制，方便高效。另外，该测试装置还具有自动保护措施，当升降机构出现故障时传感器会及时的将信号传递给PLC，然后PLC会暂停测试，最大限度的保护测试装置。

本实用新型的具体实施方式提供了一种受电弓疲劳测试装置，该测试装置包括：机箱、与触摸屏连接的PLC、与所述PLC连接的驱动器、与所述驱动器连接的步进电机以及与所述PLC连接的传感器，所述触摸屏位于所述机箱上，所述PLC、所述驱动器和所述步进电机位于所述机箱内部，所述传感器设置于所述机箱外部，其中，所述步进电机用于拖动受电弓进行往复运动；所述驱动器用于驱动所述步进电机；所述触摸屏用作测试装置的人机交互界面；所述传感器用于检测测试装置的位置信息；所述PLC用于根据所述触摸屏输入的操作指令和所述位置信息控制所述驱动器驱动所述步进电机。

本实用新型的实施方式中，该测试装置还包括：上位机，与所述PLC连接，用于远程监视控制测试装置。

其中，所述上位机通过以太网与所述PLC连接。

本实用新型的实施方式中，该测试装置还包括：交流电源，用于给所述驱动器供电；与所述交流电源连接的电源转换器，设置于所述机箱内部，用于将所述交流电源的交流电转换为直流电后给所述触摸屏和所述PLC供电；散热风扇，设置于所述机箱内，用于为所述机箱内部散热；以及绕线盘，设置于所述机箱上，与所述步进电机连接，用于绕进或松开缠绕所述受电弓的钢丝。

其中，所述电源转换器将所述交流电源的单相220V交流电转换为24V直流电。

本实用新型的实施方式中，所述触摸屏通过RS485总线与所述PLC连接。

本实用新型的实施方式中，所述步进电机具有刹车器。

本实用新型的实施方式中，所述传感器包括：多个限位传感器，用来限定所述受电弓升降时的位置；以及行程开关，用来检测所述机箱是否发生上翘。

其中，所述限位传感器有2个，分别设置于所述受电弓行程的上限位点和下限位点。

其中，所述行程开关固定在所述机箱底部开口处，用于当所述限位传感器故障时保护所述机箱。

根据本实用新型的上述具体实施方式可知，本实用新型提供的一种受电弓疲劳测试装置具有以下益处：该测试装置使用触摸屏进行可视化控制，可自动完成测试，操作简单，测试过程中无需人员盯守，运行可靠。设定好试验参数后自动测试，无需值守。受电弓气压太高导致机箱上翘或气压太低导致牵拉线脱轨时会自动停止并发出报警。测试结束后会记录测试时间和次数并存档。本装置通过绕线盘结构、PLC控制保护，解决了在故障状态下升降机构的绕线脱离绕线盘，造成试验样品或疲劳测试装置损坏的问题。另外，本实用新型还实现了通过网络对测试进度进行实时访问的功能，大大减少了检测人员的工作量。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1为本实用新型提供的一种受电弓疲劳测试装置的连接结构图。

图2为本实用新型提供的一种受电弓疲劳测试装置的整体结构图。

附图标记说明：

1-机箱、2-触摸屏、3-PLC、4-驱动器、5-步进电机、6-传感器、7-上位机、8-电源转换器、9-散热风扇、10-绕线盘、11-交流电源、61-限位传感器、62-行程开关。

具体实施方式

现详细说明本实用新型的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本实用新型的限制，而应理解为是对本实用新型的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

在不背离本实用新型的范围或精神的情况下，可对本实用新型说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本实用新型的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

如图1为本实用新型提供的一种受电弓疲劳测试装置的连接结构图，本实用新型能够实现自动化，装置出现故障时能够自动停止运转，最大程度的保护测试装置。另外，该测试装置还能够实现远程操控。

如图1所示，本实用新型提供的一种受电弓疲劳测试装置包括：触摸屏2、PLC(可编程逻辑控制器)3、驱动器4、步进电机5、传感器6、上位机7、电源转换器8、散热风扇9、绕线盘10和交流电源11。其中，步进电机5位于机箱1内部，步进电机5用于拖动受电弓进行往复运动，步进电机5通过带动绕线盘10绕进或松开缠绕受电弓的钢丝来做到拖动受电弓进行往复运动。另外，步进电机5具有刹车器，用于断电时锁定电机转轴，保持步进电机5的输出力矩，使绕线盘10停在当前位置，防止受电弓拖动步进电机5转动。步进电机5的型号为时代超群110HCY220AL3S-TK0。驱动器4位于机箱1内部，驱动器4用于驱动步进电机5，驱动器4的型号为时代超群ZD-3HE2270M。如图2所示，触摸屏2位于机箱1上，触摸屏2用作测试装置的人机交互界面，主要用于参数设定、平台操作、报警显示以及数据记录，实现了可视化的功能。传感器6设置于机箱外部，传感器6用于检测测试装置的位置信息。传感器6还包括：多个限位传感器61，限位传感器61用来限定受电弓升降时的位置；以及行程开关62，行程开关62用来检测机箱1是否发生上翘。如图2所示，限位传感器61有2个，分别设置于受电弓行程的上限位点和下限位点。行程开关62固定在机箱1底部开口处，用于当限位传感器61故障时保护机箱1。PLC3位于机箱1内部，用于根据触摸屏2输入的操作指令和传感器6检测的位置信息控制驱动器4驱动步进电机5。另外，触摸屏2通过RS485总线与PLC3连接。上位机7与PLC3连接，用于远程监视控制测试装置，而且上位机7通过以太网与PLC3连接，可以实现远程操控测试平台。上位机7具有触控屏幕，可以在屏幕上进行操作和观看测试数据。交流电源11为外部供电电源，用于为驱动器4供电。与交流电源11连接的电源转换器8设置于机箱1的内部，用于将交流电源11的交流电转换为直流电后给触摸屏2和PLC3供电。电源转换器8为AD转换器，电源转换器8可以将交流电源11的单相220V交流电转换为24V直流电。散热风扇9设置于机箱1内，用于为机箱1内部散热，测试装置工作时，机箱1内温度会逐渐升高，此时为了不影响测试装置的正常运转，需要用散热风扇9为机箱1散热降温。绕线盘10设置于机箱1上，与步进电机5连接，用于绕进或松开缠绕受电弓的钢丝。步进电机5通过与绕线盘10连接，然后带动绕线盘10转动，从而绕进或松开缠绕受电弓的钢丝，最后实现受电弓的升降。

本实用新型在使用时，受电弓同时受到气压向上的推力与钢丝绳向下的拉力。升弓时，步进电机5转动绕线盘10释放钢丝绳，受电弓在气压推力下向上升起到指定位置；降弓时，步进电机5转动绕线盘10卷绕钢丝绳，此时受电弓受到钢丝绳的拉力要大于气压的推力，受电弓下降到指定位置。

上电后首先会对系统进行初始化，包括设置默认参数、检测受电弓当前位置、检测是否有报警，该功能由PLC程序实现。参数的设定通过触摸屏2或上位机7实现，根据需求设定速度值、试验次数、最大圈数值。设定值由RS485总线传输到PLC3，同时测试过程中受电弓位置、电机转向、剩余试验次数、故障报警都将通过RS485总线传输到触摸屏2上进行显示，同时也可以通过以太网线传输到上位机7上显示。

当机箱1在钢丝绳的拖动下发生上翘时，安装在机箱底部的行程开关62会产生信号触发报警，或者受电弓移动距离超过设定的最大值后还未检测到限位信号时也会触发报警。此时手动模式和自动模式均无效，需排除故障后在触摸屏2上确认后方可继续测试。该功能通过PLC程序实现。

手动模式下可任意调节受电弓至需要的高度，此时自动模式无效。选择自动模式后启动测试，平台会以设定的速度拖动受电弓往复运动，测试过程中可手动暂停，发生故障时也会触发暂停，当故障恢复并确认后可继续执行测试。

自动模式下有两种限位方式可选：传感器模式和圈数模式。传感器模式在最高限位处和最低限位处各放置一个限位传感器61，每当受电弓到达限位处时限位传感器61发出换向信号，PLC3接收到换向信号后控制驱动器4驱动步进电机5反方向转动。圈数模式不需要传感器，由触摸屏2设定受电弓往复运动的行程，每次升降达到设定值后自动换向。传感器模式和圈数模式在换向时均会先暂停2秒，然后再反方向运动，这样可以消除受电弓抖动从而避免引发机箱震荡。受电弓每完成一次完整的“升弓—降弓”动作为一次试验，受电弓每完成一次试验，PLC3中的次数计数器会计一个数，当计数值达到设定的试验次数时发出停止信号，测试结束。

测试结束后，PLC3会向触摸屏2和上位机7传输本次测试数据，触摸屏2和上位机7接收后会进行存档，可随时查看历史数据。传输完成后PLC3会对各个寄存器清零，此时可重新设定进行下一次测试或关闭电源结束测试。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，该测试装置包括：机箱(1)、与触摸屏(2)连接的PLC(3)、与所述PLC(3)连接的驱动器(4)、与所述驱动器(4)连接的步进电机(5)以及与所述PLC连接的传感器(6)，所述触摸屏(2)位于所述机箱(1)上，所述PLC(3)、所述驱动器(4)和所述步进电机(5)位于所述机箱(1)内部，所述传感器(6)设置于所述机箱(1)外部，其中，

所述步进电机(5)用于拖动受电弓进行往复运动；

所述驱动器(4)用于驱动所述步进电机(5)；

所述触摸屏(2)用作测试装置的人机交互界面；

所述传感器(6)用于检测测试装置的位置信息；

所述PLC(3)用于根据所述触摸屏(2)输入的操作指令和所述位置信息控制所述驱动器(4)驱动所述步进电机(5)。

2.根据权利要求1所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，该测试装置还包括：

上位机(7)，与所述PLC(3)连接，用于远程监视控制测试装置。

3.根据权利要求2所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，所述上位机(7)通过以太网与所述PLC(3)连接。

4.根据权利要求1所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，该测试装置还包括：

交流电源(11)，用于给所述驱动器(4)供电；

与所述交流电源(11)连接的电源转换器(8)，设置于所述机箱(1)内部，用于将所述交流电源(11)的交流电转换为直流电后给所述触摸屏(2)和所述PLC(3)供电；

散热风扇(9)，设置于所述机箱(1)内，用于为所述机箱(1)内部散热；以及

绕线盘(10)，设置于所述机箱(1)上，与所述步进电机(5)连接，用于绕进或松开缠绕所述受电弓的钢丝。

5.根据权利要求4所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，所述电源转换器(8)将所述交流电源(11)的单相220V交流电转换为24V直流电。

6.根据权利要求1所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，所述触摸屏(2)通过RS485总线与所述PLC(3)连接。

7.根据权利要求1所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，所述步进电机(5)具有刹车器。

8.根据权利要求1所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，所述传感器(6)包括：

多个限位传感器(61)，用来限定所述受电弓升降时的位置；以及

行程开关(62)，用来检测所述机箱(1)是否发生上翘。

9.根据权利要求8所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，所述限位传感器(61)有2个，分别设置于所述受电弓行程的上限位点和下限位点。

10.根据权利要求8所述的一种受电弓疲劳测试装置，其特征在于，所述行程开关(62)固定在所述机箱(1)底部开口处，用于当所述限位传感器(61)故障时保护所述机箱(1)。