微控制动缸性能试验台设计方案探讨

（国铁路总公司运输局车辆部 ）

微控制动缸性能试验台设计方案探讨

杨忠良

（国铁路总公司运输局车辆部 ）

目前，对制动缸检修后的性能试验，大部分检修单位仍沿用肉眼观读、手工检测记录方式，使试验数据的准确性及真实性与实际结果有一定的差异。如果研制出微控制动缸性能试验台，将降低制动缸在使用中的故障率，提高车辆的安全使用率。本文就微控制动缸性能试验台的研制方案进行探讨，并提出相关建议。

微控；动缸；试验台

概述

随着机车运行速度的不断提高，对车辆制动系统的检修提出了更高的要求。目前，国内的空气制动系统普遍采用踏面制动和盘形制动，但无论那种制动形式，其制动系统的机械系统执行核心都是制动缸，制动缸是铁路车辆制动系统的重要部件, 是保证车辆运行安全的重要因素之一,因此制动缸性能的检测尤为重要。

制动缸是车辆最主要的制动装置之一, 其状态好坏直接影响到车辆的制动效能。在货车运用和检修过程中，制动缸在制动后不制动、不保压或缓解后制动缸活塞不能归位等问题时有发生。

一、制动缸性能试验台现状调研

目前，对制动缸检修后的性能试验，大部分检修单位仍沿用肉眼观读、手工检测记录方式，使试验数据的准确性及真实性与实际结果有一定的差异。如果研制出微控制动缸性能试验台，将降低制动缸在使用中的故障率，提高车辆的安全使用率。

结合现场设备使用维护经验，在提高制动缸检修后试验数据的准确性及真实性，提高检修后性能试验的自动化程度，减轻工人的劳动强度的基础上，本着操作简单，维护方便，性能稳定，使用安全的原则，实现各型号制动缸的自动性能试验。

国内目前主要有三种形式的制动缸性能试验台，一是机械形式的简易试验台，通过减压阀实现各个压力的充风，观察压力表变化情况，判断气密性是否合格；二是采用微机控制形式，利用工控机实现自动化试验过程，造价高，不稳定；三是采用液压与气动结合，实现试验过程，采用液压缸和位移传感器控制制动缸行程，结构复杂，不便于后期维护。

二、提出方案并确定最佳方案

1 提出方案

小组成员运用“头脑风暴法”针对研制什么类型的实验台这个主题，充分提出了各种对策方案，并用“亲和图”进行了归纳整理。（如图1所示）

2 方案的选择

方案一：液压控制－需要采用位移传感器控制液压缸活塞杆的伸缩，实现各行程的位置确定。缺点是设计复杂，需配备液压站，不便于维护。

方案二：机械控制－需要采用机械定位，制作阶梯型挡块，利用电动推杆以及行程开关控制挡块位置（如表1）。阶梯的高度差分别为80mm，120mm，160mm，200mm，在试验过程中由电动推杆驱动挡块运动，达到对制动缸行程进行控制。实现400Kpa时 4个行程的保压试验。在原始位置完成80Kpa以及600Kpa的全行程试验。

经过对两个方案的评估打分，方案一综合评分10分；方案二综合评分16分。确定方案二为实施方案。

三、制定试验台设计方案

根据制动缸检修工艺要求及制动缸的性能、结构特点，微控制动缸试验台主要由台架机械系统（含制动缸夹具）、空气管路系统、活塞行程控制系统、电气控制系统、软件系统等部分组成。

实施一：确定台架结构

台架机械系统的主要任务是对制动缸试验的装、卡及机械支承，为了兼容多种型号制动缸的性能试验，制动缸的试验卡具设计成可方便调整的机械结构。双侧夹紧，后部定位，通过电器联锁实现制动缸不夹紧不允许进行性能试验。

实施二：确定空气管路系统

用减压阀实现三级压力的输入。采用锁母快插接头，解决接头存在漏泄的问题。采用气控角座阀作为开关阀，实现充风、保压以及排风动作。

图1

实施三：自行组装电气系统

采用欧姆龙可编程控制器作为控制中心，对开关量及压力变送器采样时对缸压进行控制，通过接近开关，完成4个试验位的试验过程。

实施四：软件系统的设计

对PLC程序及触摸屏人机界面程序进行编制。实现各动作可以自锁、互锁及对制动缸型号、编号进行输入，对试验程序的选择及结果打印等功能。

实施五：功能试验

经过20次的严密试验，试验数据完全符合《铁路货车制动装置检修规则》的要求。性能试验时，制动缸活塞推出及退回无卡滞、压力无下降。证实微控制动缸性能实验台各项性能指标均符合要求，达到了预期效果。

四、效果检查

本试验台采用PLC控制，并研制了模拟量、开关量数据采集系统。所有采集

数据全部由触摸屏人机界面显示。试验台所有测试项目全部通过人机界面选择，并具有自动和手动两种测试方式，自动记录检测结果，自动判断检测数据是否合格，并能打印试验数据。制动缸装卡便捷，人机界面良好，自动化程度高，操作简单，性能可靠。经现场使用，效果良好。最终达到预期的目标，可以满足车辆检修系统修车工艺的需要。

表一 活塞行程控制系统

五、巩固措施建议

微控制动缸性能试验台研制后，为了巩固已取得的成果，建议制定巩固措施如下。

1.定期检查、维修、保养并指派专人进行监控，发现问题及时处理。

2.加强设备巡检质量，检查风动系统有无漏泄，压力是否正常，发现异常及时处理。

3.重点检查电器元件，发现问题及时处理，确保供电正常。

[1]何船．旋转钻机工作装置的虚拟样机分析[D];昆明理工大学;2012．

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