城市轨道交通车辆液压制动夹钳测试设备的设计

顾本兰　王帅　赵晶晶　符建维

摘 要：确保液压制动夹钳技术状态对城市轨道交通车辆安全运行非常重要，本文主要介绍了用于液压制动夹钳强度试验、灵敏度试验、测力试验与总行程试验、泄露试验、缓解间隙试验等试验的测试设备设计与应用。本文介绍了测试设备的设计方案及控制台、液压系统、机械工装及电气测控系统及人机交互系统主要结构部分的设计。

关键词：液压制动夹钳 试验设备 结构方案

1 引言

城市轨道交通设备液压制动夹钳例行试验主要包括强度试验强度试验、灵敏度试验、测力试验与总行程试验、泄露试验、缓解间隙试验等。通过对液压制动夹钳输入一路液压压力，按照实验大纲进行保压不同时长或不保压测量闸片压力值、泄露量等数据，并将测试结果与实验大纲规定的数值进行比较，判定制动夹钳的技术状态是否合格。

2 总体设计方案

本文介绍的测试设备主要由电气控制系统、液压系统（包括液压站、液压管路系统等）、机械工装（液压制动夹钳安装工装及输出力检测机构）及人机交互系统四部分组成。采用整体集成式设计，主要元器件包括工控机、显示器、打印机、压力传感器、电磁阀、I/O测控模块、力传感器、位移传感器等组成。设备关联关系图如下：

3 设备主要结构部分设计方案

3.1 电气控制系统

主要包括动力部分和控制部分，其中动力部分采用电机动力开关及其启动控制;控制部分：使用PLC进行数据采集及控制，触摸屏显示设备状态及设置设备参数。控制电压采用DC24V，保证安全性。压力调整及流量调整控制都通过PLC完成。并设计超压保护、回油堵塞保护、电机超载保护、液位保护、流量计保护等等。当出现报警時，进行相应保护动作，并报警灯闪耀，人机界面中显示报警内容，提示操作人员如何处理。

3.2 液压系统

液压系统由液压油源、控制阀类、压力传感器、液压油缸、液压辅件和吸油装置等组成。液压泵站为产品试验过程中的所有试验项点提供油源。液压控制阀类用于控制油液的压力、流量和方向，保证执行元件按照负载的需求进行工作。液压压力传感器、压力表用于测量液压系统的压力。液压辅件包括液压管道和接头。吸油装置用于试验完成后抽取被试品中未排完的液压油，防止液压油漏出污染试验厂房。主要原理图如下图3所示。

液压泵站配置冷却装置，保证设备正常连续工作时油液温度不超过60℃，且泵站配备温度传感器，当油液超过规定温度时设备将报警。液压泵站安装了液位传感器，当液位过低时报警，以提醒及时加注液压油，防止液压油泵的吸空。

输出力试验时，启动液压站，通过手动调节旋钮，通过人工观察液压压力表，同时通过缓慢调节液压调节旋钮，使液压输出压力达到指定压力值，待稳定后，通过夹钳测力表显示液压夹钳输出力值。泄漏试验时，启动液压站，通过手动调节旋钮，通过人工观察液压压力表，同时通过缓慢调节液压调节旋钮，使液压输出压力达到指定压力值，待稳定后，将液压管路手动截止阀判断，观察液压压力表压力值是否下降，同时观察是否有液压油渗漏现象。

3.3 机械工装

机械工装主要由液压夹钳安装工装、输出力检测机构。液压夹钳安装工装用于安装被试液压夹钳。输出力检测机构包括模拟假盘及假盘调节装置。假盘调节装置主要由假盘推出机构、安装框架、假盘竖向调节机构、假盘横向调节机构等组成。假盘推出机构安装在直线轴承上，当进行测试时，由油缸进行推出;当做完试验时，由油缸拉回。假盘横向调节机构由直线轴承及导向轴构成，可自动调节假盘距离液压制动器二侧的间距，来控制液压夹钳制动器的输出力误差。模拟假盘由传感器安装板及增厚板组成，通过更改增厚板的厚度，可满足不同夹钳的试验要求。

3.4 人机交互系统

包括工控机、显示器、测控软件等。工控机在试验过程中完成指令输入，并从PLC 读取试验数据，完成数据的存储与生成报表。显示屏用作显示设备，试验的操作可实现全部采用触摸屏的触摸控制。测控软件具有用户管理、硬件设备参数管理、报表打印、历史数据查询等功能。

4 结语

本文所介绍的试验设备主要由工控机、显示器、打印机、压力传感器、电磁阀、I/O测控模块、力传感器、位移传感器等组成，是一种结构可靠，自动化程度高、高精度、高效的试验设备，具备较强的推广意义和价值。