专利名称：客车轴报仪动态实验台的制作方法
技术领域：
客车轴报仪动态实验台属于铁路运输辅助设备中的监视、测量装置的技术领域。
众所周知铁路运输中的安全问题是首要的，而客车轴温报警器则是防止客车热轴的关健设施，但是在动态运行中，客车轴温报警器良好率还不能达到100％。在实践中，虽然报警器出库的良好率可达到100％，但在动态运行中却不能达到这一指标，导致这些故障的原因是由于列车运行振动，传感器、接插件的虚焊、脱落所致；由于环境温升的影响，使元件电参数发生变化；由于电器、电子元件工作中所产生的磁干扰；由于列车运行发电机电压波动的干扰，使仪哭器的一些元件参数发生变化。这些因素在静态情况下是不会出现的，也是无法预测的，鉴此，所属领域的技术人员将提高轴报仪的可靠性和研制轴报仪的检测设备作为主攻方向。鉴此，申请人对中国专利文献进行了检索，发现反映这些背景技术的文件有(1)《客车轴温报警器》(审定公告号2030961)它是由探头、定点报警系统和测温系统组成。能同时完成报警和测温的功能。电路简单、报警可靠，便于维修。
(2)《铁路客车轴温集中报警仪》(审定公告号2064733)它是利用各车厢的广播线路作传输体，将各自的轴温传输到相应的车厢实现报警，其容量大，报警准确、可靠、简便。
(3)《铁路客车轴温自动(遥控)集中报警仪)》是利用单片微机实现轴温的信息采集、转换、显示和控制。提高了列车运行的安全可靠性和运行速度。
(4)《铁路车辆车厢轴温超温自动报警器》(审定公告号2032165)，它固定在车辆车厢轴头或轴箱盖上，当轴温超过安全限度时，则膨胀体膨胀，将隔膜顶穿或使之溶化，使车厢内的刹车气体通过进气口至强发音笛，发出强音报警。
(5)《红外线轴温探测器综合测验台》，(申请号90213087)由台架、台面板、显示屏构成，被测机置于台面板下。有十几种测试仪器，电路和18只电压电流表以及4只数字显示表。按键都置于显示屏上方和后方。能综合测试被测机的多种参数，解决了被测的红外线轴温探测器随时校验的问题，保证了设备的正常运行。
在检索中发现与本技术方案相关的专利文件不少，但大多数是属于提高轴报仪工作可靠性的技术方案，只有少数涉及到轴报检测技术领域。且在发明目的，设计思想和用途方面是完全不相同的。
设计本实用新型的目的是针对在实践中所遇到的客车轴温报警器出现的各种动态故障，进行逐一分析，查找、归纳出导致这些故障的原因是运行振动；环境温度的变化；电磁场干扰以及电压波动等。因此，所设计的装置能模拟各种恶劣环境，它应具有以下的模拟功能列车运行振动；环境温度，模拟30伏-75伏可调的直流电压；48伏直流电产生的电磁干扰；模拟逆变器、电子镇流器产生的高频电磁场干扰。以测定和反映传感器和其它零部件在这种模拟环境中的各种参数的变化，为策化相应的技术措施提供信息。
本实用新型要求保护的技术方案如下客车轴报仪动态实验台由振动装置、环境温度调节器、电压变化模拟器和电磁干扰模拟器构成。振动装置由摆线针轮减速电机、偏心块、滚动轴承、振动弹簧和振动箱构成，摆线针轮减速电机与偏心块为同轴连接，振动弹簧的中心横断面与摆线针轮减速电机、偏心块的轴心线相重合，振动箱置于振动弹簧上，并通过固定在其上的滚动轴承与偏心块相触。环境温度调节器由稳压器、比较器、传感器、数模转换显示器及辅助电路构成，传感器与振动箱中的探头相联接，比较器的输出端通过三极管与继电器相连。电压变化模拟器由电阻、电容、三极管、可调电位器、轴报、模数转换显示器构成，可调电位器通过三极管与轴报、数模转换显示器相连。电磁干扰模拟器由电扇、继电器、发光二极管、电阻、电容和控制开关构成，发光二极管、电扇和继电器并联。电磁场干扰模拟器由逆变器及其开关构成，逆变器通过开关、二极管与电源相连。
振动装置中的振动箱安装在具有导杆的压缩式弹簧上，箱内设有传感器探头、定位孔、电扇和发热盘，通过滚动轴承与振动箱相触的偏心块的凸端方向开有凹形槽，偏心块选用尼龙制成，摆线针轮减速电机通过接触器、开关与电源相接。
环境温度调节器由保护继电器、加热开关、温控继电器、电阻、加热指示器、振动指示器和电源构成串联回路，加热盘与电阻、加热指示器并联相接。环境温度调节器中设有振动箱温度调节变阻器。
在电压变化模拟器的阻容电路中设有可变电阻，它与其它电阻组成串联电路，再与轴报相并联，可变电阻器的电压调整范围为30伏-75伏。在电压变化模拟器中设有数模转换显示器。
电磁场干扰模拟器由以下两个单元组成由开关和逆变器串联构成；由开关和电扇串联构成。
下面参照附图，结合申请人所提供的ZDS-II型客车轴报仪动态实验台实施例，对技术方案再作进一步地描述。
图1是ZDS-II型客车轴报仪动态实验台组成方框图，其中1——控制装置，其组成、结构及工作原理将对照图5予以说明，2——振动箱，其中设有两排定位孔，每排装有9个传感器定位孔，电扇和发热盘，3——摆线针轮减速电机，4——偏心块，5——滚动轴承，6——振动弹簧。摆线针轮减速电机通过与其同轴耦合的偏心块和滚动轴承相触，以驱动振动箱的振动，滚动轴承每转动一周，就能模拟出客车通过两钢轨之间所产生的振动。偏心块选用尼龙制作，这样降低了磨损和噪声，同时，又提高了使用寿命和运转的平稳性。在振动箱下方的四个角上安装了四个弹性导杆，压缩式弹簧镶嵌在其内，以改善振动效果和振动的平隐性能，弹簧为右旋，有效圈数n＝12，d＝Φ3mm。
图2是振动箱正面剖视图。图3是振动箱左视剖视图。图中7——传感器定位孔，在振动箱中设有两排定位孔，每排装有9个定位孔，总共有18个定位孔；8——传感器IC3LM358；9——电扇；10——逆变器，即图5中的方框图C；11——发热盘，即图5的方框G中的PT；12——报警器监视仪。
图4是偏心块横向剖视图，在偏心块的凸端方向开有凹形槽，它由尼龙制成。
图5是控制装置中的电原理图。为了便于说明其工作原理，将电原理图划分为A、B、C、D、E、F、G、H、I等9个方框图，现分别予以说明方框图A由接触器KM、控制开关AN1和AN2组成。方框图I所包括的是摆线针轮减速电机M，方框图A中的开关控制接触器AN1、AN2与380伏、5安、三相电源的“接通”或“断开”。方框图B由控制开关SA2、电扇FS、继电器J1，发光二极管BT201B及阻容电路组成，当接通SA2时，电扇FS通电，开始运转，并产生电磁干扰，同时，线圈J1亦接通。方框图C为逆变器的等效电路图，其中R为等效电阻，当SA1接通后，逆变器亦通电工作，即电磁场干扰模拟器开始工作。方框图D由三端稳压器LM7805、比较器324、传感器IC3LM358、模数转换显示器TY-43及辅助阻容电路组成，可通过其中的变阻器W1来设定振动箱的温度，并在数模转换显示器TY-43上显示，方框图G由保护继电器J1、加热开关、温控开关JK、加热指示器XD、发热盘PT及阻容电路组成，加热指示器XD和发热盘PT并联后再与加热开关串联。方框图E由继电器J、三极管BU406、二极管IN4001组成，继电器J、二极管IN4001与电容器三个零部件构成并联电路，再与三极管BU406串联。方框图F由轴报ZB、模数转换显示器TY-43及辅助阻容电路组成，阻容电路与轴报相并联，通过改变由R10、W4和R11构成分压器中的可变电阻器W4的阻值来改变三极管DG12端电压的变化，而导致轴报ZB的输入电压的变化，轴报的输出电压通过由R13、R14和W5构成的分压器中的W5可调端加到模数转换显示器TY-43。方框图H含有一互耦变压器，初级与220伏相电压连接，次级具有三组输出，输出不同数值的电压。控制装置输出四个控制信号，完成以下四种功能第一，通过接触器KM和控制开关AN1、AN2接通摆线针轮减速电机M的电源，为客车轴报仪动态实验台提供振动源。第二，通过加热开关对设在振动箱中的发热盘PT进行加热，再经探头IC3LM358将振动箱中的环境温度值与设定值在比较器324中进行比较，其输出的比较信号控制继电器J和JK的工作状态，以控制振动箱的工作环境温度。第三，通过调节方框图F中的可调电位器W4来改变轴报ZB的输入电压，本仪的输入电压变化范围为30伏-75伏。以此波动电压来检测电气元件参数的稳定性。第四，通过控制开关SA1、SA2接通逆变器和电扇FS的电源，以监测电磁干扰对电气元件的影响。
本实施例所述的实验台模拟的四种干扰源可以同时产生，亦可分别加入。各种模拟干扰源的工作过程如下(1)、模拟列车运行振动干扰，当按通AN1按钮，KM接通，摆线针轮减速电机M通电运转，其振动频率为58次/分。当接通AN2近钮，KM断开，摆线针轮减速电机M断电停转。
(2)、模拟工作环境温度的变化。以图5所示的电路予以说明通过方框图D中的可调电位器W1设定振动箱的温度，该温度并在数模转换显示器TY-43上显示。接通方框图G中的加热开关，则振动箱中的传感器定位孔中的感温探头将信号通过方框图D中的探头IC3LM358，其输出电压V3传递到比较器342中与设定温度的相应电压值V2相比较。当V2＞V3时，则比较器的输出值不变。当振动箱中的环境温度的对应电压值V3高于设定值V2，即V3＞V2时，比较器342输出反转，则方框图E中的三极管BU406导通，继电器J接通，则方框图G中的JK断开，因而发热盘PT(或图3中的标号11)亦断电，振动箱中的环境温度下降，并趋向V2＞V3状态。
(3)、模拟工作电压的变化，调节方框图F中的电位器W4，使三极管DG12的端电压发生变化，因而轴报ZB的端电压亦产生变化，其变化范围为30伏-75伏，以此波动电压来检验报警器监视仪中的零部件电参数的稳定性。
(4)、模拟电磁干扰的影响。接通方框图A中AN1和AN2，则图5的方框图B中的电扇FS和方框图C中的逆变器通电，因电扇中碳刷的摩擦和逆变器的电子镇流器工作而产生电磁干扰，以检验它对实验台中各零部件电参数的影响。
ZDS-II客车轴报仪动态实验台的主要技术参数如下振动箱的振动频率58次/分振动箱的工作的环境温度 20-100℃轴报的输入直流电压变化范围 30-75伏电扇的输入直流电压 48伏实验台的输入电压三相，380伏，5安工作状态(1)单项加入，即模拟一项干扰(2)多项加入，即模拟两项以上的干扰。
本实用新型与背景技术相比其有益的效果是可把客车轴温报警器在运行中的动态故障转换为静态处理。在未设计和试用本实验台之前，如果在运行过程中客车轴温报警器出现不报警，或不显示的故障，则需要工程技术人员跟车进行处理，以解决在动态中所出现的同题。这种排除故障的方法不仅投入高，工作量大，而且在动态运行中，由于多种因素的同时干扰，要判别出导致故障的主要因素是困难。第二，在静态工作中，既可单项干扰加入，也可多项干扰同时加入，以准确判定故障原因，提高工效。
权利要求1.一种客车轴报仪动态实验台，它包括控制器、客车轴温报警器、振动器、摆线针轮减速电机、偏心块、振动弹簧、滚动轴承，其特征是a客车轴报仪动态实验台由振动装置、环境温度调节器、电压变化模拟器和电磁干扰模拟器构成；b振动装置由摆线针轮减速电机、偏心块、滚动轴承、振动弹簧和振动箱构成，摆线针轮减速电机与偏心块为同轴连接，振动弹簧的中心横断面与摆线针轮减速电机、偏心块的轴心线相重合，振动箱置于振动弹簧上，并通过固定在其上的滚动轴承与偏心块相触；c环境温度调节器由稳压器、比较器、传感器、数模转换显示器及辅助电路构成，传感器与振动箱中的探头相联接，比较器的输出端通过三极管与继电器相连；d压变化模拟器由电阻、电容、三极管、可调电位器、轴报、模数转换显示器构成，可调电位器通过三极管与轴报、数模转换显示器相连；e电磁干扰模拟器，①由电扇、继电器、发光二极管、电阻、电容和控制开关构成，发光二极管、电扇和继电器并联，②由逆变器及其开关构成，逆变器通过开关、二极管与电源相连。
2.按照权利要求1所述的客车轴报仪动态实验台，其特征是振动装置中的振动箱安装在具有导杆的压缩式弹簧上，箱内设有传感器及其定位孔，通过滚动轴承与振动箱相触的偏心块的凸端方向开有凹形槽，偏心块选用尼龙制成，摆线针轮减速电机通过接触器、开关与电源相接。
3.按照权利要求1所述的客车轴报仪动态实验台，其特征是环境温度调节器由保护继电器、加热开关、温控继电器、电阻、加热指示器、振动指示器和电源构成串联回路，加热盘与电阻、加热指示器并联相接。
4.按照权利要求1或3所述的客车轴报仪动态实验台，其特征是在环境温度调节器中设有振动箱温度调节变阻器。
5.按照权利要求1所述的客车轴报仪动态实验台，其特征是在电压变化模拟器的阻容电路中设有可变电阻，它与其它电阻组成串联电路，再与轴报相并联，可变电阻器的电压调整范围为30伏-75伏，在电压变化模拟器中设有数模转换显示器。
6.按照权利要求1所述的客车轴报仪动态实验台，其特征是电磁场干扰模拟器，①由开关和电扇串联构成或②由开关和逆变器串联构成。
专利摘要客车轴报仪动态实验台属于铁路运输辅助设备中的监视、测量装置技术领域。它由振动装置和控制装置组成。振动弹簧的中心横断面与电机、偏心块的轴心线相重合,振动箱置于振动弹簧上,并通过固定在其上的滚动轴承和摆线针轮减速电机同轴连接的偏心块相触,以驱动振动箱。控制装置由环境温度调节器、电压变化模拟器和电磁干扰模拟器构成,并模拟出相应的控制信号。可把客车轴温报警器在运行中的动态故障转为静态处理,提高了判定故障的准确性和工效。
文档编号G01M17/10GK2280286SQ9623988
公开日1998年4月29日 申请日期1996年12月20日 优先权日1996年12月20日
发明者肖万华, 周震 申请人:武汉铁路分局武昌车辆段