密接式车钩及缓冲器综合性能测试试验台的研制

密接式车钩优越的连挂性能提高列车的平稳性和安全性能, 消除了普通列车的纵向冲动现象, 因此主要用于铁路动车组、客车、地铁以及城市轻轨车辆等现代化车组。其性能好坏直接影响动车组营运安全性和乘坐舒适性。

密接式车钩及缓冲器综合性能试验台用于对检修后的密接式车钩进行各项功能检查和试验。能在不同工况下进行车钩的挂钩、解钩试验, 检验被试车钩及缓冲器的性能。试验台能直观地显示各试验性能数据, 连接方便、可靠, 便于工作人员操作。

1 试验台的主要结构组成

本试验台由固定台支座、移动小车、支承导轨、撞击车钩、车钩左右位置调节系统、车钩升降调节装置、液压系统、气压系统和控制台组成。见图1。

(1) 固定台支座:它是试验设备的重要部分, 它要承受试验时的载荷, 试验设备上的移动小车、支承导轨、撞击车钩、车钩左右位置调节系统、车钩升降调节装置都放置在机架上, 其下部还要放置液压系统。 (2) 移动小车:移动小车主要是用来检测车钩的挂钩性能的, 移动小车主要组成是其燕尾形导轨, 燕尾形导轨采用铸铁铸造后进行精加工, 加工精度满足设计要求。移动小车上面要放置被测试的车钩, 因此其强度和刚度要满足设计要求, 小车与支撑导轨的摩擦还要求较小。 (3) 车钩左右位置调节系统:车钩左右位置调节系统主要是为了检测车钩在偏转一定角度时的性能而设置的, 主要由固定滑轮和钢丝绳组成, 要求固定滑轮和钢丝绳之间的摩擦系数要小, 偏转要灵活可靠, 调节是依靠液压马达来实现, 工作可靠、省力, 减小工作人员的劳动强度。 (4) 车钩升降调节装置:车钩升降调节装置主要是为检测车钩上下偏移时的性能而设置的, 主要由升降架和液压油缸组成, 升降架由碳素钢焊接而成, 液压油缸为标准件, 通过它的设计参数选择即可。 (5) 液压系统:液压系统是为试验设备提供拉伸试验时的动力, 也是为升降装置和左右位置调整系统提供高压力油。液压系统的基本组成是由电机、液压泵、拉升油缸及控制元件组成, 液压系统的性能要求稳定, 压力要求高, 拉伸油缸的拉力大, 对于检测车钩的拉伸是特别关键的。 (6) 气动系统:气压系统是为移动小车提供大流量的压缩气体以及为解钩试验提供气源而设计的。气压系统主要由空气压缩机、储气罐、冲击气缸、空气净化装置、消声器和控制元件组成。要求压缩机能提供大的流量, 整个系统的噪音要小, 否则会影响周围工作人员的工作。 (7) 控制台:控制系统主要由试验台、液压站、空压站、控制操作台和各类传感器等部分组成。控制系统的相关参数最后都能在控制操作台上显示, 控制台设计新颖、舒适, 便于工作人员操作和使用。

2 试验台的试验项目和工作原理

(1) 试验台的实验项目。

密接式车钩及缓冲器使用一段时间后需要定期检修, 检修后需要对其各项性能进行测试。本试验台能进行如下试验测试。 (1) 对中时挂钩、解钩及缓冲器的性能测试, 拉力为3 5吨时的抗拉负载试验及气密性试验。

(2) 左右偏移3 0°时挂钩、解钩及缓冲器的性能测试。

(3) 上下偏移100mm时挂钩、解钩及缓冲器的性能测试。

(2) 试验台的工作原理。

(1) 机械传动部分工作原理:如图1所示, 由驱动气缸8驱动撞击小车以0.4m/s~0.8 m/s速度向左移动撞击被测试车钩, 进行挂钩及被测缓冲器的性能测试, 撞击小车移动速度由驱动气缸流量调节, 撞击力由驱动气缸压力调节, 撞击小车可以加2~4吨配重, 以获得不同惯量, 被测缓冲器的缓冲性能通过检测被检测车钩的位移量确定, 相关试验数据同时在控制台面板上显示。

1—固定台支座, 2—缓冲器, 3—固定车钩, 4—液压系统, 5—移动车钩, 6—缓冲器, 7移动小车, 8—气动系统

1—油箱, 2—过滤器, 3—定量泵, 4—调速阀, 5、7—电磁阀6—拉升油缸, 8、9—升降油缸, 1 0—左右调整马达, 1 1—减压阀, 1 2—溢流阀

1—气源, 2—压力表, 3—截止阀, 4—换向阀, 5—接口, 6—方向控制阀, 7—压力传感器, 8—换向阀, 1 0—气缸, 1 1—消声器

(2) 液压系统工作原理:液压系统工作原理见图2。液压驱动油缸6向右逐渐产生3 5吨拉力进行抗拉负载试验, 拉力大小由液压驱动油缸进油压力调节, 两车钩连接区间的间隙通过位移传感器进行检测, 相关试验数据同时在控制台面板上显示。升降油缸8、9可以使车钩上下偏移1 0 0 m m, 在此状态下进行车钩的挂钩、解钩及缓冲器的性能测试。马达1 0可以使车钩左右偏移30°时, 进行车钩的挂钩、解钩及缓冲器的性能测试。

(3) 气动系统工作原理:气动系统原理见图3。驱动气缸10驱动撞击小车以0.4ms~0.8 m s速度向左移动撞击被测试车钩, 进行挂钩及被测缓冲器的性能测试, 通过接口5向试验装置提供解钩和气密性试验的气源。

(4) 缓冲器性能检测原理:缓冲器的最大阻抗力可由下式计算:

缓冲器容量, 移动小车以0.4m/s~0.8m/s速度向左移动撞击被测试车钩, 检测被检测车钩的位移量, 根据以上两个参数可以建立缓冲器的特性曲线, 以此可以判断缓冲器的性能。

(5) 控制系统原理:控制系统的组成及原理性框图如图4所示, 主要由试验台、液压站、空压站、控制操作台和各类传感器等部分组成。从功能上讲, 可以分为撞击系统、拉伸系统和辅助系统 (升降/偏转) , 在控制操作台的协调控制下完成试验工艺规定的动作过程。

3 试验步骤

(1) 安装被检测车钩及被测缓冲器。通过车钩左右位置调节机构、车钩上下调节油缸调整两车钩, 使之处于对中位置。然后进行对中时挂钩、解钩及缓冲器的性能测试;拉力为3 5吨时的抗拉负载试验及气密性试验。 (2) 通过车钩左右位置调节机构使车钩分别处于左右30°, 进行挂钩、解钩及缓冲器的性能测试;拉力为3 5吨时的抗拉负载试验及气密性试验。最后, 向被检测车钩的解钩气缸通气进行解钩性能测试。 (3) 通过车钩上下调节油缸调整两车钩, 进行上下偏移100mm时挂钩、解钩及缓冲器的性能测试, 拉力为3 5吨时的抗拉负载试验。最后, 向被检测车钩的解钩气缸通气进行解钩性能测试。