踏面单元制动器试验系统的制作方法

本发明属于踏面单元制动器试验领域，尤其涉及一种踏面单元制动器的周期载荷试验领域。

背景技术：

机车车辆、城市轨道交通车辆以及部分轨道工程车辆的制动普遍采用踏面制动方式。踏面制动，又称闸瓦制动，是指用闸瓦紧压滚动着的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能，消散于大气中，并产生制动力。具体的，踏面制动采用基础制动装置传送制动原动力并产生制动力，基础制动装置主要包括踏面单元制动器和闸瓦。其中，踏面单元制动器采用压缩空气为动力源，通过制动活塞及传动机构将压缩空气压力转化为推力推动闸瓦紧压车轮踏面，从而在闸瓦和车轮踏面之间形成摩擦力。然而，为实现制动、缓解、闸瓦间隙调整等功能，踏面单元制动器内部需设置复杂的传动机构，零部件结构复杂，种类繁多。

为了验证踏面单元制动器作用的可靠性和耐久性，需要对踏面单元制动器进行疲劳试验。目前的疲劳试验方法中，被试踏面单元制动器安装在试验工装上，踏面单元制动器制动后，闸瓦伸出作用在踏面仿形装置上，保持一定时间后，踏面单元制动器缓解，闸瓦缩回复位，然后不断重复以上过程。试验需要24小时不间断进行，一般需耗时120天左右。

上述现有的试验方法，踏面仿形装置是完全固定的，即为静态的，这样就无法验证踏面单元制动器在车轮转动过程中，由于车轮不圆整产生的周期载荷对踏面单元制动器的可靠性和耐久性影响；而且由于试验用时较长，设备运转和消耗压缩空气耗费了大量电能。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种踏面单元制动器试验系统，该试验系统可验证踏面单元制动器在车轮转动过程中，由于车轮不圆整产生的周期载荷对踏面单元制动器的可靠性和耐久性影响，缩短了疲劳试验周期，降低了试验中的电能消耗。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种踏面单元制动器试验系统，包括试验台，以及设置于试验台上用于安装踏面单元制动器的安装支架，试验平台上设置有驱动单元，驱动单元的动力输出轴连接有传动单元，传动单元用于将驱动单元动力输出轴的旋转运动转化为往复摆动运动，传动单元的摆动末端抵设有用于模拟车轮踏面的踏面仿形单元，踏面仿形单元在传动单元的带动下往复移动，以模拟不平整的车轮；驱动单元电性连接有可控制驱动单元运动的控制箱。

作为本发明的进一步优化，传动单元包括连接驱动单元动力输出轴的曲柄，曲柄上偏心设置有连杆，连杆的自由端设置有可将连杆的转动运动转化为直线移动的固定支座，连杆的自由端接触设置有杠杆，以将连杆的直线运动动力传输至杠杆，杠杆包括与连杆自由端接触的接触端，以及远离接触端的转动端，杠杆的转动端安装有转动轴，杠杆绕转动轴做往复摆动，杠杆抵至踏面仿形单元。

作为本发明的进一步优化，踏面仿形单元包括固定安装于试验台上的导向座，以及活动安装于导向座上的仿形踏面，仿形踏面抵住传动单元的摆动末端，仿形踏面在传动单元的作用下，在导向座上往复移动。

作为本发明的进一步优化，固定支座固定安装于试验台上，固定支座上开设有可穿设连杆的开槽，连杆的自由端通过开槽穿设固定支座并与杠杆接触，固定支座上的侧部设置有滑动槽，连杆与固定支座在滑动槽处活动连接，以使连杆沿滑动槽的方向直线移动。

作为本发明的进一步优化，驱动单元为电机或液压缸。

作为本发明的进一步优化，控制箱内部设置有风源控制器，以控制踏面单元制动器充气和排气。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的踏面单元制动器试验系统，其通过可将电机往复移动转换为线性往复周期移动的传动单元，模拟了车轮在转动过程中，由于车轮不圆整产生的周期载荷对踏面单元制动器的可靠性和耐久性影响，缩短了疲劳试验周期，降低了试验中的电能消耗；

2、本发明的踏面单元制动器试验系统，增加了周期载荷，可以将疲劳试验验证时间由耗时120天，缩短为35天左右，减少了设备运转和制造压缩空气的大量电能。

附图说明

图1为本发明踏面单元制动器试验系统的结构示意图；

图2为图1中传动单元的结构示意图；

图3为本发明踏面单元制动器试验系统的原理示意图。

以上各图中：1、控制箱；2、试验台；3、驱动单元；31、驱动轴；4、传动单元；41、曲柄；42、连杆；43、固定支座；44、杠杆；45、转动轴；5、踏面仿形单元；51、仿形踏面；52、导向座；6、踏面单元制动器；7、安装支架。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

参见图1，是本发明踏面单元制动器试验系统的结构示意图。如图1所示，本发明的踏面单元制动器试验系统，包括试验台2，以及设置于试验台上2用于安装踏面单元制动器6的安装支架7，其中，该试验平台2上设置有驱动单元3，驱动单元3的动力输出轴31连接有传动单元4，传动单元4用于将驱动单元动力输出轴的旋转运动转化为往复摆动运动，传动单元4的摆动末端抵设有用于模拟车轮踏面的踏面仿形单元5，踏面仿形单元5在传动单元4的带动下往复移动，以模拟不平整的车轮；驱动单元3电性连接有可控制驱动单元运动的控制箱1。

上述中，踏面仿形单元模拟车轮，踏面仿形单元在传动单元的带动下，模拟转动过程中车轮不圆造成的半径变化，给踏面单元制动器施加周期载荷，从而验证踏面单元制动器在车轮不圆工况下的可靠性和耐久性，并且由于增加了周期载荷，大大的缩短踏面单元制动器的可靠性和耐久性验证周期。通过试验证明，通过本发明的上述试验系统，可以将疲劳试验验证时间由耗时120天，缩短为35天左右，减少了设备运转和制造压缩空气的大量电能。

进一步结合图2详细说明，上述中，驱动单元3可为电机或液压缸，驱动单元3均具有动力输出轴31，传动单元4包括连接驱动单元动力输出轴31的曲柄41，曲柄41上偏心设置有连杆42，连杆42固定在曲柄41上的一端为固定端，与之相对的一端为自由端，偏心连接于曲柄41上的连杆42，随曲柄的转动而转动。连杆42的自由端设置有可将连杆的转动运动转化为直线移动运动的固定支座43，连杆42的直线运动自由端接触设置有杠杆44，以将连杆42的直线运动动力传输至杠杆44，杠杆44包括与连杆42自由端接触的接触端，以及远离接触端的转动端，杠杆44的转动端安装有转动轴45，杠杆44绕转动轴45做往复摆动，杠杆44抵至踏面仿形单元5，以带动踏面仿形单元5的运动。

上述中，固定支座43固定安装于试验台2上，固定支座43上开设有可穿设连杆42的开槽，该开槽优选开设于固定支座的中部，连杆42的自由端通过开槽穿设固定支座并与杠杆44接触，固定支座43上的侧部设置有滑动槽，连杆42与固定支座43在滑动槽处活动连接，以使连杆42沿滑动槽的方向直线移动。

上述中，传动单元首先将驱动单元输出的旋转运动通过偏心曲柄连杆输出往复摆动，同时通过固定支座的限定，将该往复摆动转换为往复直线运动，因连杆输出直线运动的自由端与杠杠的接触，从而带动杠杠的接触端绕转动端往复摆动，杠杠连接踏面仿形单元，踏面仿形单元在杠杆的作用下往复移动，从而模拟了车轮的不平整现象。

继续参见图2，踏面仿形单元5包括固定安装于试验台2上的导向座52，以及活动安装于导向座52上的仿形踏面51，仿形踏面51抵住传动单元4的摆动末端，仿形踏面51在传动单元4的作用下，在导向座52上往复直线移动。

另外，本发明的控制箱内部设置有风源控制器，风源控制器可控制踏面单元制动器6充气和排气。

另外，上述中，驱动单元3、曲柄41均通过固定于试验台上的支座固定安装于试验台上，该支座、安装支座7等优选均通过可拆卸的方式安装于试验台上，以便于调整不同结构的位置，适用性更广。

为了进一步说明本发明，下面结合图3的原理图详细说明本发明的试验方法：首先，将待检测的踏面单元制动器6安装在踏面单元制动器的安装支架7上，利用控制箱1控制驱动单元3的旋转转速和扭矩，通过传动单元带动踏面仿形单元的运动，进一步输出周期移动量和载荷并直接作用在踏面单元制动器6上，该周期移动量和载荷大小模拟车轮转动过程中车轮不圆整造成的半径变化给踏面单元制动器施加周期载荷，从而验证踏面单元制动器在车轮不圆整工况下的可靠性和耐久性，并且由于增加了周期载荷，因而可缩短踏面单元制动器的可靠性和耐久性验证周期。

上述，踏面仿形单元沿踏面单元制动器上丝杠的轴线方向往复线性移动频率，可模拟车轮转速，往复运动一个周期即为车轮转动一周。踏面仿形单元作用在踏面单元制动器上的周期载荷应大于踏面单元制动器制动时的闸瓦推力，从而踏面单元制动器的闸瓦在踏面仿形单元的作用下可沿制动器丝杠轴线方向往复线性移动。

踏面制动器疲劳试验时，为了充分验证可靠性和耐久性，应尽量延长制动时间，缓解时间为踏面制动器完全缓解时间；踏面制动器充入压缩空气压力应尽可能高，但必须低于踏面制动器最高工作压力。