铁路货车集成制动缸的测试装置、疲劳和输出力试验方法与流程

本发明涉及铁路运输设备技术领域，具体而言，涉及一种铁路货车集成制动缸的测试装置、疲劳和输出力试验方法。

背景技术：

制动缸是铁路货车制动系统的关键部件，作用是将空气制动系统的空气压力转化为制动推力。我国铁路货车传统制动缸是安装在车体底架上的，通过制动杠杆将制动力传递到转向架上，使制动梁贴靠车轮产生制动作用。

为了准确评估制动缸的制动能力和疲劳寿命，需要对制动缸进行输出力试验和疲劳试验。目前国内没有制动缸试验方法和相应的试验装置，不能进行这些试验，进而无法对制动缸的使用寿命进行准确的把握。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种铁路货车集成制动缸的测试装置、疲劳和输出力试验方法，以解决现有技术中的无法对铁路货车集成制动缸进行寿命测试的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铁路货车集成制动缸的测试装置，包括：支撑台，待测试铁路货车集成制动缸设置在支撑台上；气源以及送风管路，气源通过送风管路与待测试铁路货车集成制动缸连接；阀门装置，阀门装置具有使气源与待测试铁路货车集成制动缸通过送风管路连通的第一工作位置，阀门装置还具有使待测试铁路货车集成制动缸与外界连通的第二工作位置；控制装置，控制装置与阀门装置电连接。

进一步地，测试装置还包括：导向柱，设置在支撑台上；压板，压板上设置有导向孔，导向柱穿设在导向孔内，待测试铁路货车集成制动缸的推杆与压板配合。

进一步地，导向柱为两个，导向孔为两个，两个导向孔分别设置在压板的两侧，两个导向柱分别穿设在两个导向孔内。

进一步地，测试装置还包括设置在导向柱上的限位结构，限位结构限制压板在导向柱上的移动位置。

进一步地，限位结构为限位螺母，限位螺母套设在导向柱外。

进一步地，测试装置还包括载荷传感器，载荷传感器的一端与压板连接，载荷传感器的另一端与推杆连接，控制装置与载荷传感器电连接。

进一步地，测试装置还包括套设在推杆外的连接杆，连接杆与载荷传感器连接。

进一步地，测试装置还包括设置在送风管路上的气压传感器。

进一步地，测试装置还包括设置在送风管路上的限压阀，限压阀位于阀门装置和气源之间。

进一步地，阀门装置包括设置在送风管路上的换向阀。

根据本发明的另一方面，提供了一种铁路货车集成制动缸的疲劳试验方法，疲劳试验方法包括：步骤S1，使阀门装置处于第一工作位置以使气源与送风管路连通并使待测试铁路货车集成制动缸制动；步骤S2，气压传感器检测到的压力达到预定值时，控制装置进行计数；步骤S3，使阀门装置处于第二工作位置以使送风管路与外界连通并使待测试铁路货车集成制动缸缓解；步骤S4，重复步骤S1至S3，使控制装置的计数达到预定次数。

根据本发明的另一方面，提供了一种铁路货车集成制动缸的输出力试验方法，输出力试验方法包括：步骤A1，使阀门装置处于第一工作位置以使气源与送风管路连通并使待测试铁路货车集成制动缸制动；步骤A2，气压传感器检测到的压力达到预定值时，控制装置获取载荷传感器的检测数值步骤A3，使阀门装置处于第二工作位置以使送风管路与外界连通并使待测试铁路货车集成制动缸缓解。

应用本发明的技术方案，将待测试铁路货车集成制动缸设置在支撑台上。通过时阀门装置在第一工作位置和第二工作位置之间切换，使得气源与待测试铁路货车集成制动缸连通或者断开，进而使得待测试铁路货车集成制动缸处于制动状态或者缓解状态。上述结构可以对铁路货车集成制动缸继续输出力测试或者疲劳测试，因此本发明的技术方案解决了现有技术中的无法对铁路货车集成制动缸进行寿命测试的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了铁路货车集成制动缸的内部结构示意图；

图2示出了铁路货车集成制动缸的外部结构示意图；以及

图3示出了根据本发明的铁路货车集成制动缸的测试装置的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、支撑台；20、待测试铁路货车集成制动缸；21、推杆；30、气源；40、送风管路；50、阀门装置；60、控制装置；70、导向柱；80、压板；81、导向孔；90、限位结构；100、连接杆；110、载荷传感器；120、气压传感器；130、限压阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

如图3所示，本实施例的铁路货车集成制动缸的测试装置包括，支撑台10、气源30、送风管路40、阀门装置50以及控制装置60。其中，待测试铁路货车集成制动缸20设置在支撑台10上。气源30通过送风管路40与待测试铁路货车集成制动缸20连接。阀门装置50具有使气源30与待测试铁路货车集成制动缸20通过送风管路40连通的第一工作位置，阀门装置50还具有使待测试铁路货车集成制动缸20与外界连通的第二工作位置。控制装置60与阀门装置50电连接。

应用本实施例的技术方案，将待测试铁路货车集成制动缸设置在支撑台上。通过时阀门装置在第一工作位置和第二工作位置之间切换，使得气源与待测试铁路货车集成制动缸连通或者断开，进而使得待测试铁路货车集成制动缸处于制动状态或者缓解状态。上述结构可以对铁路货车集成制动缸继续输出力测试或者疲劳测试，因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的无法对铁路货车集成制动缸进行寿命测试的问题。

首先对铁路货车集成制动缸的结构进行介绍，如图1和图2所示，集成制动缸安装座上的3个安装孔与集成制动专用制动梁上的安装孔配合，利用螺栓连接将集成制动缸固定在制动梁上，活塞杆与制动杠杆相连接。车辆制动时，空气制动系统压力空气充入制动缸后腔，克服复原弹簧的预压力，推动活塞向前移动，活塞杆伸出制动缸输出机械推力，推动制动杠杆产生制动力；车辆缓解时，制动缸后腔的压力空气通过空气制动系统排入大气，活塞在复原弹簧的作用下向后移动，带动活塞杆缩回，解除制动力。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，测试装置还包括导向柱70和压板80。其中，导向柱70设置在支撑台10上。压板80上设置有导向孔81，导向柱70穿设在导向孔81内，待测试铁路货车集成制动缸20的推杆21与压板80配合。具体地，当推杆21向上运动时，推杆21推动压板80同时向上运动。导向柱70能够对压板80的运动方向进行限定，进而对推杆21的移动进行导向。上述使得推杆21的运动更加稳定，也使得测试的结果更加准确。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，导向柱70为两个，导向孔81为两个，两个导向孔81分别设置在压板80的两侧，两个导向柱70分别穿设在两个导向孔81内。具体地，两个导向柱70分别设置在支撑台10的两侧位置，两个导向柱70分别从两个导向孔81穿出。通过两个导向柱70使得压板80的位置保持近似水平，进而保证推杆21施加的力是向上的作用力，进而保证试验数据的准确性。当然，可以根据实际工作需要来改变导向柱70的数量，例如设置三个，或者四个导向柱。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，测试装置还包括设置在导向柱70上的限位结构90，限位结构90限制压板80在导向柱70上的移动位置。具体地，限位结构90限位压板80在导向柱70的运动极限位置，进而限制推杆21的运动位置。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，限位结构90为限位螺母，限位螺母套设在导向柱70外。具体地，限位螺母套设在导向柱70的上方，每个导向柱70上均套设有一个限位螺母。两个导向柱70上的限位螺母位于同一水平位置，进而使得当压板80与限位螺母接触时，压板80能够保持水平。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，测试装置还包括载荷传感器110，载荷传感器110的一端与压板80连接，载荷传感器110的另一端与推杆21连接，控制装置60与载荷传感器110电连接。具体地，载荷传感器110设置在压板80和推杆21之间。当推杆21推动压板80与限位螺母接触后，推杆21继续向上施力，此时载荷传感器110记录下推杆21的输出力数据。载荷传感器110将收集到的数据传递给控制装置60，进而实现对待测试铁路货车集成制动缸20的输出力测试试验。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，测试装置还包括套设在推杆21外的连接杆100，连接杆100与载荷传感器110连接。从图2可以看到，推杆21的端部包括两固定片，固定片上设置有定位孔。上述的推杆21的端部结构不便于固定载荷传感器110，因此设置连接杆100结构。具体地，连接杆100的下端连接在两个固定片上，并通过锁销与推杆21的端部固定。连接杆100的上端与载荷传感器110连接。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，测试装置还包括设置在送风管路40上的气压传感器120。具体地，气压传感器120用于检测输入至待测试铁路货车集成制动缸20内的气体的压力。当进行疲劳试验时，先使阀门装置处于第一工作位置，气源30与送风管路40连通，使气体充入至待测试铁路货车集成制动缸20内。当气压传感器120检测到的压力达到预定值时，控制装置60认为待测试铁路货车集成制动缸20已经完成制动动作，此时控制装置60控制阀门装置处于第二工作位置，并使待测试铁路货车集成制动缸20与外界连通，待测试铁路货车集成制动缸20处于缓解状态。重复上述步骤即可实现对待测试铁路货车集成制动缸20的疲劳试验。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，测试装置还包括设置在送风管路40上的限压阀130，限压阀130位于阀门装置50和气源30之间。具体地，限压阀130对气源30的气体压力进行控制。

优选地，阀门装置50包括设置在送风管路40上的换向阀。

上述设备可以对待测试铁路货车集成制动缸20进行输出力试验和疲劳试验。具体地，集成制动缸输出力试验目的是为了确认制动缸输出的推力是否满足标准要求，根据集成制动缸的工作原理分析，输出力试验方法可分为模拟制动缸工作状态和输出力测试两方面。集成制动缸疲劳试验目的是为了确认制动缸长时间运用可靠性是否满足标准要求，根据集成制动缸的工作原理分析，疲劳试验方法可分为模拟制动缸工作状态和自动控制重复试验两方面。

本申请还提供了一种铁路货车集成制动缸的疲劳试验方法，根据本申请的疲劳试验方法的实施例包括：步骤S1，使阀门装置50处于第一工作位置以使气源30与送风管路40连通并使待测试铁路货车集成制动缸20制动；步骤S2，气压传感器120检测到的压力达到预定值时，控制装置60进行计数；步骤S3，使阀门装置50处于第二工作位置以使送风管路40与外界连通并使待测试铁路货车集成制动缸20缓解；步骤S4，重复步骤S1至S3，使控制装置60的计数达到预定次数。

模拟制动缸工作状态方法为：第一步，将集成制动缸安装在试验台上，应保证制动缸试验过程中不发生位置变化；第二步，风源与试验台连接提供充足的压缩空气，将试验台的空气制动管路连接到集成制动缸后腔的接口上，试验台控制系统应能够控制管路实现充风、排风动作，为集成制动缸提供额定压力的压缩空气；第三步，集成制动缸活塞杆与限位机构连接，限位机构应能够限制活塞杆沿直线方向伸出和缩回，起到导向作用，同时能够调整位置限制活塞杆的伸出量，控制制动缸活塞杆行程。输出力测试方法为：在集成制动缸活塞杆和限位机构之间设计安装压力传感器，将活塞杆输出力转化为电信号，通过信号线传输至静态数据采集仪显示输出力数据。

本申请还提供了一种铁路货车集成制动缸的输出力试验方法，根据本申请的输出力试验方法的实施例包括：步骤A1，使阀门装置50处于第一工作位置以使气源30与送风管路40连通并使待测试铁路货车集成制动缸20制动；步骤A2，气压传感器120检测到的压力达到预定值时，控制装置60获取载荷传感器110的检测数值；步骤A3，使阀门装置50处于第二工作位置以使送风管路40与外界连通并使待测试铁路货车集成制动缸20缓解。

其中，模拟制动缸工作状态方法同制动缸输出力模拟制动缸工作状态方法一致。而自动控制重复试验方法为：试验台控制系统采用PLC控制系统、电磁阀和传感器配合实现自动控制。PLC控制系统是试验台控制系统的核心，通过内部程序控制安装在管路上的电磁阀自动进行充风、得到传感器反馈压力达到定额压力后排风，排风传感器反馈压力为最低后重复上述充风、排风动作，并自动记录动作次数。

根据上述结构，本申请的铁路货车集成制动缸的侧视装置有以下特点：

集成制动缸综合试验台主要由机械系统、空气管路系统、控制系统和测试系统4部分构成。集成制动缸综合试验台示意图见图2。

机械系统主要由承载底座、承载平台、承载横梁、导向杆、限位螺母、连接板和销轴等构成。承载底座是用槽钢焊接的空间支架，上侧与承载平台焊接在一起，内部为容纳集成制动缸的空间，承载平台中间有一个大圆孔，集成制动缸可以从上侧放入，而制动缸体外沿恰好支撑在承载平台上，制动缸活塞杆垂直向上，利用制动缸自身重力和活塞杆推出的反作用力夹紧制动缸。承载横梁采用方钢制造，起到承载和导向作用，水平安装，承载横梁和载荷传感器、载荷传感器和连接板之间均采用螺纹连接，连接板和制动缸活塞杆之间采用销轴连接，连接板下表面和活塞杆密贴配合，保证不会相互移动、相对位置固定。导向杆利用螺母垂直安装在承载平台上，穿入承载横梁上的2个圆孔，与承载横梁配合起导向作用，保证制动时制动缸活塞杆垂直向上运动。2个导向杆上端分别安装限位螺母，控制和调节制动缸行程。

空气管路系统主要由限压阀、电磁阀、气压传感器、空气软管和管路连接件构成。空气管路系统采用空气软管连接风源和集成制动缸，为集成制动缸提供压缩空气。空气软管从风源开始依次连接限压阀、电磁阀、气压传感器后到达制动缸。限压阀能够调整进入试验台的空气压力，使之以额定的空气压力进入试验台，保证试验台空气压力稳定。电磁阀和气压传感器是控制压缩空气流向的部件。

控制系统主要由PLC控制系统、电磁阀、气压传感器及信号线构成。PLC控制系统是控制系统的核心，负责向电磁阀发送动作指令，采集气压传感器压力信号，进行逻辑判断确定动作节拍。电磁阀是控制系统的执行部件，根据PLC控制系统的指令完成制动缸的充风、排风和保压动作。气压传感器是控制系统的反馈部件，检测制动缸空气压力数据反馈至PLC控制系统，为PLC控制系统进行逻辑判断提供依据。

测试系统是制动缸输出力试验专用的，主要由UCAM静态数据采集仪和载荷传感器构成。载荷传感器安装在承载横梁和连接板之间，用于检测制动缸活塞杆伸出产生的推力，转换为电信号通过数据线传输至UCAM静态数据采集仪，UCAM静态数据采集仪接收信号经过运算处理，得出制动缸输出力数据。

工作原理：进行集成制动缸输出力试验时，风源压缩空气经限压阀调整至额定压力后充入试验台，PLC控制系统发出充风指令，电磁阀动作使压力空气充入制动缸，制动缸活塞杆推动连接板、载荷传感器和承载横梁向上移动至限位螺母，达到设定行程，气压传感器检测制动缸压力并反馈给PLC控制系统，当制动缸压力上升到额定压力后PLC控制系统发出保压指令，电磁阀动作使制动缸压力处于恒定状态，此时操作UCAM静态数据采集仪采集、记录制动缸输出力数据；

当进行集成制动缸疲劳试验时，拆除试验台测试系统，用一个连接杆代替载荷传感器与承载横梁、连接板连接，试验台其他部件不变。风源压缩空气经限压阀调整至额定压力后充入试验台，PLC控制系统发出充风指令，电磁阀动作使压力空气充入制动缸，制动缸活塞杆推动连接板、连接杆和承载横梁向上移动至限位螺母，达到设定行程，气压传感器检测制动缸压力并反馈给PLC控制系统，当制动缸压力上升到额定压力后PLC控制系统发出排风指令，电磁阀动作使制动缸压力空气排出，当制动缸压力下降到最低后PLC控制系统计数1次并发出充风指令，重复上述动作，直至疲劳试验规定的试验次数。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。