CN210533686U - 车顶受电弓测试试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轨道车辆技术领域，具体公开了一种车顶受电弓测试试验装置，包括卷扬筒、步进电机、主体支架、钢丝绳、单片机控制器、后拨绳器、前拨绳器、前导向轴、应力测量装置和电源，卷扬筒设在主体支架上，步进电机设在卷扬筒内，单片机控制器与步进电机连接，应力测量装置设在卷扬筒的前侧，前拨绳器通过前导向轴与主体支架连接，后拨绳器通过后导向轴与主体支架连接，卷扬筒的外周设有螺纹状的沟槽，后拨绳器设有与卷扬筒的沟槽对应的导向轮，钢丝绳缠绕在卷扬筒上且依次穿过后拨绳器的导向轮、前拨绳器和应力测量装置后与受电弓弓头连接。本实用新型高集成度、高精度且方便操作和携带，能够使受电弓的测试试验更加便捷，数据更加准确。

Description

车顶受电弓测试试验装置

技术领域

本实用新型涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种车顶受电弓测试试验装置。

背景技术

轨道电力机车、动车组的动能来源于高压电网，通过安装在车辆顶部的受电弓将高压电网上的电能传输到车辆上，以供车辆动力使用。受电弓的静态接触力和升降弓速度优劣直接影响到车辆的使用性能。受电弓在装车前在地面上均要对其进行性能测试。

为此国家铁路部门根据使用情况制定了受电弓三级检修、四级检修及五级检修的规程，以确保受电弓使用中性能良好，升降弓的时间、高度、速度、升降力等能达到要求。GB/T21561.1-2008《轨道交通机车车辆受电弓特性和试验》标准中，对受电弓的测试试验：升降弓的高度、时间、速度、升降弓力等做出了明确的规定。地面的试验数据是否与装车后的数据一致，是保证受电弓安全使用的关键。

受电弓车顶测试目前应用较为广泛的试验装置一般由如下几个部件构成：机械设备箱(包括驱动卷扬筒的调速电机、卷扬筒、钢丝绳、拉力传感器)、电器控制箱(电机电源盒、开关电源盒、单片机控制器、线路板等)、电缆、电脑等，在专利公开号为CN201803855U的受电弓试验台以及CN205027525U的便携式轨道车辆受电弓静态压力试验装置中，对目前的试验手段进行了一定的描述。但目前现有的试验装置存在设备较多、线缆太多、测量精度较差、操作过于复杂、钢丝绳容易卡滞等问题。

目前，现有技术中常见的测试试验装置主要由机械设备箱(包括驱动卷扬筒的调速电机、卷扬筒、钢丝绳、拉力传感器)、电器控制箱(电机电源盒、开关电源盒、单片机控制器、线路板等)、电缆、电脑等构成，采用调速电机驱动卷扬筒，卷扬筒缠绕钢丝绳，钢丝绳绕过辅助轮缠绕在拉力传感器上，钢丝绳一端连接固定在手电弓弓头上。试验时，通过电器控制箱输出电源给调速电机，调速电机带动卷扬筒进行收放钢丝绳(升弓时放钢丝绳、落弓时收钢丝绳)，钢丝绳在收放过程中缠绕在拉力传感器组件上，从而使得拉力传感器组件测得钢丝绳的升弓拉力及落弓拉力。试验过程中，电机转速、升弓/落弓拉力、时间等数据通过传感器线束传递给电器控制箱，经单片机控制器、线路板等设备进行处理后通过数据线线束传递给电脑，用以记录数据。

虽然上述现有技术中的受电弓测试试验装置能够测得相应拉力、时间、速度、高度等相关数据，但其存在较多缺点，且误差较大。具体缺点如下：①测试试验装置设备较多，不便于携带，应用时较繁琐；②测试试验装置在工作时，升弓测试过程中钢丝绳能顺利从卷扬筒放出，但在落弓测试时，钢丝绳往往不会规则的缠绕在卷扬筒上，致使钢丝绳在试验过程中出现卡滞的现象经常发生，严重影响试验效率及测试结果；③测试试验装置在工作过程中，在升弓至最高点后换向落弓的节点时，常常发生机械设备箱被拉起，脱离原位置的现象，严重影响了测试结果，如配重机械设备箱则携带搬运均较麻烦；④各设备连接数据线较多且乱；⑤拉力传感器组件测试的结果误差较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车顶受电弓测试试验装置，以克服现有技术设备较多、线缆太多、测量精度较差、操作过于复杂、钢丝绳容易卡滞等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种车顶受电弓测试试验装置，包括卷扬筒、步进电机、主体支架、钢丝绳、单片机控制器、后拨绳器、前拨绳器、前导向轴、应力测量装置和电源，所述卷扬筒设在所述主体支架上，所述步进电机设在所述卷扬筒内用于驱动所述卷扬筒旋转，所述单片机控制器与所述步进电机连接用于控制所述步进电机，所述应力测量装置设在所述卷扬筒的前侧，所述前拨绳器通过所述前导向轴与所述主体支架连接且位于所述卷扬筒前侧的上方，所述后拨绳器通过后导向轴与所述主体支架连接且位于所述卷扬筒后侧的上方，所述卷扬筒的外周设有螺纹状的沟槽，所述后拨绳器设有与所述卷扬筒的沟槽对应的导向轮，当所述卷扬筒旋转时，所述沟槽能够带动所述导向轮转动，同时所述导向轮能够沿所述后导向轴的轴线方向移动，所述钢丝绳缠绕在所述卷扬筒上且其一端依次穿过所述后拨绳器的导向轮、前拨绳器和应力测量装置后与受电弓弓头连接，所述电源用于向各部件供电。

优选的，所述前导向轴和后导向轴均通过轴承与所述主体支架连接。

优选的，所述前拨绳器与所述应力测量装置之间的钢丝绳的方向与所述应力测量装置与受电弓弓头之间的钢丝绳的方向相同。

优选的，所述应力测量装置包括S型应变片、滚轮、支架和传感器。

优选的，还包括罩壳和箱体，所述罩壳位于所述主体支架的侧部，所述箱体位于所述主体支架的外部。

优选的，所述箱体设有用于伸出所述钢丝绳的开口。

优选的，所述箱体设有散热孔。

优选的，所述罩壳和箱体均设有把手。

优选的，所述电源包括开关电源和步进电机电源。

优选的，还包括无线通信装置，所述应力测量装置通过无线通信装置与外界传递数据。

本实用新型的车顶受电弓测试试验装置高集成度、高精度且方便操作和携带，能够使受电弓的测试试验更加便捷，数据更加准确，从而确保受电弓的优良性能，在工作时，钢丝绳能顺利的收放，给试验测试带来极大的便捷，通过脉冲电压控制步进电机驱动卷扬筒动作，消除了测试时受电弓换向瞬间出现的拉起测试设备的现象。拨绳器上设计安装导向轮，通过卷扬筒缠绕钢丝绳的螺旋凹槽驱动导向轮带动拨绳器转动以便缠绕钢丝绳，避免钢丝绳再卷扬筒上缠绕混乱，设计单片机控制器使其按不同脉冲电压驱动步进电机，避免升落弓换向瞬间产生突然增大拉力造成测试装置箱被拉起现象，通过无线信号传输，改变传统的线束信号传递，避免线束过多，安装测试连接繁琐、混乱，通过S型应变片的应用使测试拉力数据更加准确，减小测试的结果误差，通过精巧的机械机构设计，使步进电机和减速器装入卷扬滚筒内，大大减少了卷扬系统的尺寸，使得整个测力装置更加小巧。

附图说明

图1为本实用新型实施例的车顶受电弓测试试验装置的外部结构图；

图2为本实用新型实施例的车顶受电弓测试试验装置的内部结构图；

图3为本实用新型实施例的车顶受电弓测试试验装置的步进电机控制流程图。

图中，1：卷扬筒；2：主体支架；4：罩壳；7：钢丝绳；13：步进电机；14：单片机控制器；15：后拨绳器；16：前导向轴；17：前拨绳器；18：应力测量装置；19：开关电源；20：步进电机电源；21：箱体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、2所示，本实施例的车顶受电弓测试试验装置包括：卷扬筒1、步进电机13、主体支架2、钢丝绳7、单片机控制器14、后拨绳器15、前拨绳器17、前导向轴16、应力测量装置18和电源，卷扬筒1设在主体支架2上，步进电机13设在卷扬筒1内用于驱动卷扬筒1旋转，步进电机13可以采用能精确控制转角的且加装减速机的步进电机，单片机控制器14与步进电机13连接用于控制步进电机13，设计单片机线路板控制程序，使单片机控制器更加集成，减少线路板数量已便于安装，应力测量装置18设在卷扬筒1的前侧，前拨绳器17通过前导向轴16与主体支架连接且位于卷扬筒1前侧的上方，后拨绳器15通过后导向轴与主体支架2连接且位于卷扬筒1后侧的上方，卷扬筒1的外周设有螺纹状的沟槽，后拨绳器15设有与卷扬筒1的沟槽对应的导向轮，当卷扬筒1旋转时，沟槽能够带动导向轮转动，同时导向轮能够沿后导向轴的轴线方向移动，钢丝绳7缠绕在卷扬筒1上且其一端依次穿过后拨绳器15的导向轮、前拨绳器17和应力测量装置18后与受电弓弓头连接，电源用于向各部件供电。

卷扬筒1直径大小直接决定试验装置箱的尺寸，及各部件的设计尺寸。卷扬筒1直径按下述方法确定：钢丝绳7沿滚筒轴向缠满一层后，其总长度大于受电弓升弓高度，则钢丝绳7长度满足测试要求，则此时可根据钢丝绳7的长度及缠绕圈数等数据确定出卷扬筒1直径，并且该直径的大小能保证卷扬筒1内部空间足够放置步进电机13。从而确保各部件大小不会出现过大的情况，进而影响整个装置的尺寸。

卷扬筒1外周设计为带有螺纹状的沟槽用以缠绕钢丝绳7，为避免钢丝绳7在卷扬筒上缠绕混乱，后拨绳器15上加装导向轮，通过卷扬筒1的沟槽驱动导向轮，类似于蜗杆传动结构，随着卷扬筒1的转动带动导向轮推动后拨绳器15按沟槽螺距移动，从而使得在钢丝绳7缠绕能规则的缠绕在卷扬筒1的沟槽内，而不出现缠绕混乱的现象。

前导向轴16和后导向轴均通过轴承与主体支架2连接，以确保转动顺利。

前拨绳器17与应力测量装置18之间的钢丝绳7的方向与应力测量装置18与受电弓弓头之间的钢丝绳7的方向相同。主体支架2前端设有前拨绳器17，以确保钢丝绳7穿过应力测量装置18后，在钢丝绳7与受电弓连接方向上形成同向结构，保证应力测量装置18测得拉力准确。

应力测量装置18包括S型应变片、滚轮、支架和传感器。使用时钢丝绳7绕过滚轮，通过卷扬筒1带动钢丝绳7，使得应变片能够准确的测得钢丝绳7上的拉力。钢丝绳7绕过滚轮后与受电弓弓头相连接。

本实施例的车顶受电弓测试试验装置还包括罩壳4和箱体21，罩壳4位于主体支架2的侧部，箱体21位于主体支架2的外部。箱体21设有用于伸出钢丝绳7的开口。箱体21设有散热孔。罩壳4和箱体21均设有把手。将机械设备箱和电器控制箱集成在一个测试试验装置箱当中。

电源包括开关电源19和步进电机电源20，分别用于对整体部件和步进电机13供电。

本实施例的车顶受电弓测试试验装置还包括无线通信装置，应力测量装置通过无线通信装置与外界传递数据。使车顶受电弓测试试验装置与电脑实现无线传输，达到无线束相连接。此外，用无线传输的激光测距仪来测量受电弓的升/落弓高度，该设备小巧，且便于携带。

如图3所示，本实施例的车顶受电弓测试试验装置的工作过程为：当受电弓到达升弓最高点开始落弓换向时，单片机控制程序将输出低脉冲信号给步进电机，根据步进电机的特点，使其以小角度转动，避免换向时的较大的拉力值使得设备被拉离原位置，造成不必要的数据误差，脉冲信号由低脉冲逐渐加强直至设定电机转速时的脉冲值，使电机匀速运行，从而保证试验装置能准确的完成操作，试验测试数据通过无线信号实现控制电脑与试验测试装置箱之间的传递。

本实用新型的车顶受电弓测试试验装置高集成度、高精度且方便操作和携带，能够使受电弓的测试试验更加便捷，数据更加准确，从而确保受电弓的优良性能，不但能测量已安装在车上的受电弓，同时对于出厂的受电弓检验也能进行试验测试。在工作时，钢丝绳能顺利的收放，给试验测试带来极大的便捷，通过脉冲电压控制步进电机驱动卷扬筒动作，消除了测试时受电弓换向瞬间出现的拉起测试设备的现象。拨绳器上设计安装导向轮，通过卷扬筒缠绕钢丝绳的螺旋凹槽驱动导向轮带动拨绳器转动以便缠绕钢丝绳，避免钢丝绳再卷扬筒上缠绕混乱，设计单片机控制器使其按不同脉冲电压驱动步进电机，避免升落弓换向瞬间产生突然增大拉力造成测试装置箱被拉起现象，通过无线信号传输，改变传统的线束信号传递，避免线束过多，安装测试连接繁琐、混乱，通过S型应变片的应用使测试拉力数据更加准确，减小测试的结果误差，通过精巧的机械机构设计，使步进电机和减速器装入卷扬滚筒内，大大减少了卷扬系统的尺寸，使得整个测力装置更加小巧。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，包括卷扬筒(1)、步进电机(13)、主体支架(2)、钢丝绳(7)、单片机控制器(14)、后拨绳器(15)、前拨绳器(17)、前导向轴(16)、应力测量装置(18)和电源，所述卷扬筒(1)设在所述主体支架(2)上，所述步进电机(13)设在所述卷扬筒(1)内用于驱动所述卷扬筒(1)旋转，所述单片机控制器(14)与所述步进电机(13)连接用于控制所述步进电机(13)，所述应力测量装置(18)设在所述卷扬筒(1)的前侧，所述前拨绳器(17)通过所述前导向轴(16)与所述主体支架连接且位于所述卷扬筒(1)前侧的上方，所述后拨绳器(15)通过后导向轴与所述主体支架(2)连接且位于所述卷扬筒(1)后侧的上方，所述卷扬筒(1)的外周设有螺纹状的沟槽，所述后拨绳器(15)设有与所述卷扬筒(1)的沟槽对应的导向轮，当所述卷扬筒(1)旋转时，所述沟槽能够带动所述导向轮转动，同时所述导向轮能够沿所述后导向轴的轴线方向移动，所述钢丝绳(7)缠绕在所述卷扬筒(1)上且其一端依次穿过所述后拨绳器(15)的导向轮、前拨绳器(17)和应力测量装置(18)后与受电弓弓头连接，所述电源用于向各部件供电。

2.根据权利要求1所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，所述前导向轴(16)和后导向轴均通过轴承与所述主体支架(2)连接。

3.根据权利要求1所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，所述前拨绳器(17)与所述应力测量装置(18)之间的钢丝绳(7)的方向与所述应力测量装置(18)与受电弓弓头之间的钢丝绳(7)的方向相同。

4.根据权利要求1所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，所述应力测量装置(18)包括S型应变片、滚轮、支架和传感器。

5.根据权利要求1所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，还包括罩壳(4)和箱体(21)，所述罩壳(4)位于所述主体支架(2)的侧部，所述箱体(21)位于所述主体支架(2)的外部。

6.根据权利要求5所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，所述箱体(21)设有用于伸出所述钢丝绳(7)的开口。

7.根据权利要求5所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，所述箱体(21)设有散热孔。

8.根据权利要求5所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，所述罩壳(4)和箱体(21)均设有把手。

9.根据权利要求1所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，所述电源包括开关电源(19)和步进电机电源(20)。

10.根据权利要求1-9中任何一项所述的车顶受电弓测试试验装置，其特征在于，还包括无线通信装置，所述应力测量装置通过无线通信装置与外界传递数据。

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