机车车辆闸片压力测试装置的制作方法

本发明属于车辆技术领域，尤其涉及一种机车车辆的测试领域。

背景技术：

盘形基础制动装置作为一种实现机车车辆制动的直接执行机构，包括制动夹钳单元、制动盘和制动闸片。制动夹钳单元将制动控制装置输出的空气压力信号转换成机械推力，再通过制动闸片将压力传递至固定在车轴上的制动盘，制动闸片和制动盘的相互摩擦形成促使机车车辆停止的制动力。制动夹钳单元输出的推力(正压力)是衡量盘形基础制动装置能否满足机车车辆制动要求的重要信息。机车车辆运用一定里程进入修程后，也需检查盘形基础制动装置的输出力。为检验制动夹钳单元装车后或运用后的输出闸片压力以及静态传动效率等性能是否符合设计要求，并持续积累相关技术数据为产品持续改进、故障诊断分析等提供参考，需准确、方便、快捷、可靠的测试出制动夹钳单元装车后的闸片输出压力。

如图1所示，是现有机车车辆基础制动装置布置模型图。该图1中，包括对应于每个转向架2设置的制动夹钳单元3，对应于每个制动夹钳单元3设置的现有制动盘4，以及对应于每个现有制动盘4设置的现有制动闸片5。制动夹钳单元3将制动控制装置输出的空气压力信号转换成机械推力，再通过现有制动闸片5将压力传递至固定在车轴上的现有制动盘4，现有制动闸片5和现有制动盘4的相互摩擦形成促使机车车辆停止的制动力。

实际中，由于测试装备的限制，制动夹钳单元的输出闸片压力仅在试验室内进行测试，无法有效对机车车辆装车后的闸片压力进行测试；进入修程的制动夹钳单元只能在转向架上拆解后进行试验。此外，由于试验室条件与装车条件区别，试验室测试结果的真实性无法保证，完成装车状态下制动闸片输出压力的测试既可以有效验证制动夹钳单元的性能，又可大大提高工作效率。

目前，盘形基础制动装置装车后，制动夹钳单元的闸片压力常用的测试方法，只能逐个测量每套制动夹钳单元的闸片输出压力。由于采用逐个测试，工作效率低下；此外，由于空气压力的波动性，无法保证每次输入的一致性，从而导致测试结果的可比性降低。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种机车车辆闸片压力测试装置，该发明能同时对一整辆车闸片输出压力进行测试，提高了工作效率，为机车车辆出厂前进行制动性能确认提供了可能性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种机车车辆闸片压力测试装置，用于测试机车车辆制动夹钳单元的闸片压力，包括用于采集压力数据的数据采集箱，连接数据采集箱的多个压力测试单元，以及用于分析并显示压力数据的pc端，其中，压力测试单元对应于车辆中每个制动夹钳单元设置有多个，以分别采集机车车辆中每个制动夹钳单元中的闸片压力数据；每个压力测试单元均电性连接数据采集箱，数据采集箱电性连接pc端，数据采集箱采集压力测试单元的压力数据，并传递至pc端。

作为本发明的进一步优化，压力测试单元包括设置于制动盘两侧的闸片，闸片上设置有可感应闸片压力的传感器，传感器电性连接于数据采集箱。

作为本发明的进一步优化，传感器沿闸片侧边均设有多个，且呈三角形排布。

作为本发明的进一步优化，闸片背离设置传感器的侧面设置有背板，背板的两侧端面设置有可调节闸片安装接口的调整块，调整块通过螺栓安装于背板上。

作为本发明的进一步优化，数据采集箱包括主箱和辅助箱，其中主箱与辅助箱电性连接，主箱外连pc端，主箱连接其中一个转向架上设置的多个压力测试单元，辅助箱对应于另外一个转向架上设置的多个压力测试单元。

作为本发明的进一步优化，传感器为膜盒压力传感器。

作为本发明的进一步优化，传感器的传感侧头端面为平面。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的机车车辆闸片压力测试装置，其通过设置对应于每个制动夹钳单元配置的多个闸片，以及可采集多个闸片信息的数据采集箱，实现了同时进行一整辆车闸片输出压力的测试，提高了工作效率；

2、本发明的机车车辆闸片压力测试装置，可在盘形基础制动装置与构架不分离的条件下，检测故障或检修机车车辆的制动夹钳单元闸片压力；

3、本发明的机车车辆闸片压力测试装置，其可在pc端实时显示闸片压力，而且可直接对输出结果分析判定，方便快捷。

附图说明

图1为现有技术中机车车辆基础制动装置布置模型图；

图2为本发明机车车辆基础制动装置布置模型图；

图3为图2中a的局部放大图；

图4为本发明中闸片的正面示意图；

图5为本发明中闸片的背面示意图。

以上各图中：1、pc端；2、转向架；3、制动夹钳单元；4、现有制动盘；5、现有制动闸片；6、压力测试单元；61、制动盘；62、闸片；621、传感器；622、背板；623、调整块；7、数据采集箱。

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“正面”、“背面”、“上”、“下”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2，是本发明机车车辆基础制动装置布置模型图。如图2所示，本发明的机车车辆闸片压力测试装置，用于测试机车车辆基础制动单元中闸片的压力，包括用于采集压力数据的数据采集箱7，连接数据采集箱7的多个压力测试单元6，以及用于分析并显示压力数据的pc端1，其中，压力测试单元6对应于车辆中每个基础制动单元设置有多个，以分别采集机车车辆中每个基础制动单元中的闸片压力数据；每个压力测试单元6均电性连接数据采集箱7，数据采集箱7电性连接pc端1，数据采集箱7采集压力测试单元6的压力数据，并传递至pc端1。

数据采集箱7包括主箱和辅助箱，其中主箱与辅助箱电性连接，主箱外连pc端1，主箱连接其中一个转向架上设置的多个压力测试单元，辅助箱对应于另外一个转向架上设置的多个压力测试单元。

上述中，数据采集箱7包括机箱、同步电桥模块、交换机、电源模块。机箱采用以太网接口设计，适合远程或分布式传感器测量，与机箱配合使用的同步电桥模块包含同时驱动并测量多个基于电桥的传感器所需的全部信号调理，具有高采样率和高带宽，结合通道间零相位延迟，提供了高效高速的载荷测量系统。与辅助箱相比，主箱额外设置了交换机，交换机用于将两个转向架的信号合并成一个信号，并传输到pc端，主箱和辅助箱均可采集套制动夹钳单元闸片压力。

上述中，机箱可为cdaq-9188(8槽以太网机箱)或cdaq-9184(4槽以太网机箱)，其中：

cdaq-9188作为8槽nicompactdaq以太网机箱设计，适合远程或分布式传感器和电子测量，可通过单个以太网接口连至主机或笔记本。其参数如下：总功率：15w；输入电压范围：9v-30v；长宽高：25.4cm*8.81cm*5.89cm；重量：900g；操作温度范围：-20℃-55℃。

cdaq-9184为4槽nicompactdaq以太网机箱，适用于远程或分布式传感器和点击测量，系统通过单个以太网接口连至主机或笔记本。其具体参数如下：总功率：15w；输入电压范围：9v-30v；长宽高：17.81cm*8.81cm*6.43cm；操作温度范围：-20℃-55℃。

另外，同步电桥模块选用与nicompactdaq配合使用的ni9237同步电桥模块，包含同时驱动并测量4个基于电桥的传感器所需的全部信号调理。四个rj50插头可直接连接大多数的扭矩传感器或测压元件，利用最少的工具来实现自定义电缆解决方案。ni9237具有高采样率和高带宽，结合通道间零相位延迟，提供了高效高速的应变或载荷测量系统，ni9237的隔离为60vdc，瞬态隔离为1，000vrms，具有很高的共模去噪，因而可增加操作人员和测试系统的安全性。该同步电桥模块的具体参数如下：差分通道：4；模拟输入分辨率：24bits；最大电压范围：-25mv/v-25mv/v；精度：0.0375mv/v；桥路配置：1/4桥，全桥，半桥；激励电压：2v，2.5v，3.3v，5v，10v；信号调理：抗混叠滤波器，电压激励，电桥完成；i/o接口：rj50；操作温度范围：-40℃-70℃。

交换机优选为ues-3870(5端口千兆以太网交换机)，而moxaeds-g205-t是一款具有5个端口的入门级非管理型千兆以太网交换机，通过标准以太网协议实现基于ni以太网的控制器与设备之间网络连接。moxaeds-g205-t提供多个工业特性以实现与ni可编程自动化控制器(pac)的网络连接，包括-40℃到70℃的工作温度范围；适用于危险场所的classi，division2和atexclass1，zone2认证；其为金属外壳，防护等级ip30，冗余双电源输入，24vdc冗余双电源输入。

上述笔记本电脑可选为thinkpads3yoga201520dma014cd，该笔记本电脑的参数如下：屏幕尺寸：14英寸；cpu平台：i7-5500u；内存容量：8g；独立显存：2g；机械硬盘容量：1tb+16gb固态硬盘。

结合图3-图5所示，压力测试单元6包括设置于制动盘61两侧的闸片62，闸片62上设置有可感应闸片压力的传感器621，传感器621电性连接于数据采集箱7。为了使传感器感应到的压力更均匀，传感器621优选的设置为沿闸片62侧边均设有多个，且呈三角形排布。如图4所示的一种实施例，该传感器621设置为3个，3个传感器呈三角型分布，可保证闸片压力测试的稳定性。传感器621优选为膜盒压力传感器。膜盒压力传感器采用6线制式，可有效消除传感器长度及环境对测试结果的影响。另外，传感器321的传感侧头端面为平面，采用平面的触头设计，可避免测试过程中对制动盘造成伤害。

上述中，传感器优选为6线制力传感器，该传感器线长6米，其具体参数如下：量程：0-35kn；测量精度：1％f·s；传感器灵敏度：1.5±0.1mv/v；工作环境温度：-20℃-70℃；允许过负荷：150％f·s；输入阻抗：725±25ω；输出阻抗：700±1ω；激励电压：5-12vdc；密封等级：ip66；材质为合金钢。选用该传感器，其优势在于可进行温度补充、导线长度补充，同时可适应-40℃低温环境。

参见图5，闸片62背离设置传感器621的侧面设置有背板622，可使用螺栓将背板安装于制动夹钳单元的闸片托上。背板622的两侧端面设置有可调节闸片62安装接口的调整块623，调整块623通过螺栓安装于背板622上。通过选择不同的调整块，使用可拆卸的螺栓安装于背板上，即可调整闸片安装接口的大小，以适用不同闸片安装接口的制动夹钳单元闸片压力的测试。

本发明的上述技术方案，将其安装于机车车辆上，当制动夹钳单元接收到制动指令后，压缩空气通过进风口进入制动缸，在压缩空气的作用下，夹钳臂和夹钳臂绕连接架转动，从而导致闸片托压紧闸片，仿形闸片上安装的膜盒压力传感器抱紧制动盘，膜盒压力传感器产生压力信号。

每个基础制动单元上对应的闸片的膜盒压力传感器采集的压力信号分别通过导线传输至数据采集箱中的电桥模块，再由机箱传输至交换机，进而显示在pc端。

下面本发明中以每辆机车最多配置12套闸片压力测试装置为例进行简单说明。如图2-图5所示，该机车车辆闸片压力测试装置包括12副闸片、1个信号采集箱主箱、1个信号采集箱辅助箱和pc端构成，其中信号采集箱主箱对应于其中一个转向架设置，辅助箱对应于另一个转向架设置，每套制动夹钳单元配置1副闸片，每个信号采集箱负责采集6副闸片的压力数据，主箱和辅助箱采集闸片的压力数据后，辅助箱通过网线与主箱连接，主箱通过单个以太网接口与pc端连接，闸片压力信息通过软件显示。

本发明的闸片压力测试装置可同时进行一整辆车闸片输出压力的测试，大大的提高了工作效率；同时可在盘形基础制动装置与构架不分离的条件下，检测故障或检修机车车辆的制动夹钳单元闸片压力。