鄧鐵山 彭曉靖

摘要：本文介紹了對(duì)克諾爾夾鉗制動(dòng)單元檢修后試驗(yàn)所需設(shè)備的研制以及設(shè)備主要功能，對(duì)檢修后的夾鉗制動(dòng)單元各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保夾鉗制動(dòng)單元滿足裝車要求。

關(guān)鍵詞：夾鉗制動(dòng)單元;試驗(yàn)設(shè)備;制動(dòng);緩解;試驗(yàn)原理

大力發(fā)展軌道交通已成為大中型城市解決城市公共出行的首要選擇。夾鉗制動(dòng)單元作為車輛的關(guān)鍵部件，其性能的好壞不僅影響車輛乘坐的舒適性，更關(guān)系到車輛行車安全。國(guó)內(nèi)早期地鐵車輛上所配置的夾鉗制動(dòng)單元多采用進(jìn)口品牌，到修程后，大部分地鐵車輛維保單位采用部件原廠維修模式，該模式下的維修周期較長(zhǎng)，且費(fèi)用昂貴不透明。在此背景下，以廣州地鐵為代表的部分業(yè)主開始嘗試自主檢修模式。因國(guó)外廠商技術(shù)開放程度有限，需地鐵業(yè)主自行解決檢修所需配套的設(shè)備問題。針對(duì)此現(xiàn)狀，開發(fā)出滿足夾鉗制動(dòng)單元檢修后的功能試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，成為推進(jìn)夾鉗制動(dòng)單元自主修的關(guān)鍵步驟。該項(xiàng)目以廣州地鐵三號(hào)線及三號(hào)線北延線所采用的克諾爾夾鉗制動(dòng)單元作為被檢修對(duì)象，根據(jù)夾鉗制動(dòng)單元廠商提供的試驗(yàn)大綱要求，結(jié)合其工作原理，研究適用于該被檢修對(duì)象的夾鉗制動(dòng)單元試驗(yàn)設(shè)備。

一、設(shè)備組成

夾鉗制動(dòng)單元試驗(yàn)設(shè)備主要用于對(duì)夾鉗制動(dòng)單元進(jìn)行裝車前必要的功能測(cè)試和檢查。根據(jù)夾鉗制動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及測(cè)試項(xiàng)目，確定了夾鉗制動(dòng)單元試驗(yàn)設(shè)備的總體方案。該設(shè)備主要由試驗(yàn)工裝、操作臺(tái)、控制系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)四大部分組成。

1、試驗(yàn)工裝

試驗(yàn)工裝（如圖1）由安裝支架、安全防護(hù)罩、試驗(yàn)工裝盒三大部分組成。

安裝支架采用鋁型材作為主要支撐受力件，外形美觀，結(jié)構(gòu)輕巧。

安全防護(hù)罩采用鋁型材為骨架，鑲嵌亞克力板，既便于觀察，又能有效起到安全防護(hù)的作用。

試驗(yàn)工裝盒（如圖2所示）主要由左夾板、右夾板、中間固定板組成，左右夾盤間集成了力傳感器、位移傳感器，活動(dòng)氣缸等元器件。試驗(yàn)工裝盒在試驗(yàn)過程中能模擬制動(dòng)盤，內(nèi)部集成的力傳感器、位移傳感器能夠?qū)崟r(shí)采集試驗(yàn)所需數(shù)據(jù)。

2、操作臺(tái)

操作臺(tái)采用琴臺(tái)式結(jié)構(gòu)，適用于站立操作模式，該結(jié)構(gòu)考慮人機(jī)工程學(xué)要求，控制面板及顯示界面與豎直面成一定夾角，便于試驗(yàn)人員操作及觀察試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)以PLC為核心部件，通過控制各電磁閥通斷邏輯、調(diào)節(jié)比例閥輸出氣壓，完成各項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容，控制系統(tǒng)可設(shè)置試驗(yàn)項(xiàng)分步驟手動(dòng)進(jìn)行，也可設(shè)置成整個(gè)試驗(yàn)過程自動(dòng)完成。

4、氣路系統(tǒng)

氣路系統(tǒng)主要由輸入氣源、電氣比例閥、手動(dòng)調(diào)壓閥、電磁閥、氣壓傳感器、管路系統(tǒng)等部分組成。設(shè)備氣路原理圖3所示：

二、設(shè)備功能

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)原理

（1）試驗(yàn)工裝結(jié)構(gòu)原理

試驗(yàn)工裝主要由機(jī)架、試驗(yàn)工裝盒、夾鉗安裝支架和防護(hù)罩組成，機(jī)架作為整個(gè)試驗(yàn)工裝的主體承力部件，采用型材連接而成。試驗(yàn)工裝盒主要由左夾板、右夾板、中間固定板組成，左右夾盤間集成了力傳感器、位移傳感器，撐開氣缸等。力傳感器用于測(cè)量夾鉗夾緊力，位移傳感器用于檢測(cè)調(diào)整量及閘瓦間隙等參數(shù)。夾鉗安裝支架主要用于固定被試夾鉗制動(dòng)單元。試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)試驗(yàn)工裝盒伸入夾鉗制動(dòng)單元左右夾鉗間進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，防護(hù)罩滑動(dòng)至試驗(yàn)區(qū)域，將整個(gè)夾鉗制動(dòng)單元及試驗(yàn)工裝盒防護(hù)起來，最大限度保障設(shè)備操作人員人身安全。

（2） 操作臺(tái)結(jié)構(gòu)原理

操作臺(tái)上集成了按鈕、指示燈、數(shù)顯儀表、工控機(jī)、液晶顯示屏等。試驗(yàn)人員可選擇手動(dòng)和自動(dòng)兩種試驗(yàn)?zāi)Ｊ?。氣壓、夾緊力、位移等數(shù)據(jù)在操作面板上及顯示器屏幕上均可直觀顯示。

（3） 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

控制系統(tǒng)以PLC為核心，控制氣路系統(tǒng)中各電磁閥的通斷及電氣比例閥氣壓的給定，并對(duì)各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集。試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集后，工控機(jī)可對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，自動(dòng)判定試驗(yàn)項(xiàng)是否合格。

（4）氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

氣路系統(tǒng)主要由輸入氣源、電氣比例閥、手動(dòng)調(diào)壓閥、電磁閥、氣壓傳感器、管路系統(tǒng)等部分組成。

由空氣壓縮機(jī)提供輸入氣源，經(jīng)氣源潔凈裝置后，一路通過電氣比例閥，輸出試驗(yàn)要求的低壓氣壓（<9bar），一路通過手動(dòng)調(diào)壓閥，輸出試驗(yàn)要求的高壓氣壓（12bar）。

2 試驗(yàn)功能

（1）準(zhǔn)備工作

1）檢查空壓機(jī)與操作臺(tái)及試驗(yàn)工裝之間的氣路連接，確保管路已經(jīng)連接到位后將空壓機(jī)電源通電，啟動(dòng)空壓機(jī)。

2）將試驗(yàn)設(shè)備面板上的旋鈕打到手動(dòng)位置，將夾鉗制動(dòng)單元吊裝固定在夾鉗安裝支架上，進(jìn)入手動(dòng)試驗(yàn)。

（2）試驗(yàn)功能

1）靈敏度檢測(cè)

該試驗(yàn)項(xiàng)主要用于測(cè)試常用/停放制動(dòng)缸動(dòng)作靈敏度是否滿足要求。調(diào)整面板上的手動(dòng)調(diào)壓閥氣壓值至0.5bar，將常用/停放制動(dòng)缸的旋鈕旋至充氣位置，制動(dòng)夾鉗單元有出閘動(dòng)作，排氣后緩解則判斷該項(xiàng)合格。

2）氣密性檢測(cè)

該試驗(yàn)項(xiàng)主要用于測(cè)試常用/停放制動(dòng)缸整體氣密性是否滿足要求。調(diào)整面板上的手動(dòng)調(diào)壓閥氣壓值至7bar，將常用/停放制動(dòng)缸的旋鈕旋至充氣位置，充氣開始的同時(shí)將計(jì)時(shí)按鈕旋至開始位置，充氣120s后，將旋至旋至停止位置，再維持120S，數(shù)顯表上讀得的泄漏量不大于0.02bar視為合格。

3）強(qiáng)度檢測(cè)

該試驗(yàn)項(xiàng)主要用于測(cè)試常用/停放制動(dòng)缸整體強(qiáng)度是否滿足要求。調(diào)整面板上的手動(dòng)調(diào)壓閥氣壓值至8bar（停放制動(dòng)缸12bar），將旋鈕旋至充氣位置，維持10S。強(qiáng)度試驗(yàn)中或結(jié)束后，無任何可見變化視為合格。

4）一次調(diào)整量及最大伸長(zhǎng)量測(cè)量

該試驗(yàn)項(xiàng)主要用于測(cè)試常用/停放制動(dòng)缸一次調(diào)整量是否滿足要求。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)常用/停放制動(dòng)缸間隙調(diào)整器六角復(fù)位頭，使調(diào)節(jié)器完全旋起。將試驗(yàn)工裝盒撐出至左右夾鉗之間，再使活動(dòng)氣缸處于撐開狀態(tài)，往常用/停放制動(dòng)缸內(nèi)充2bar的氣體進(jìn)行五次制動(dòng)與緩解，并由位移傳感器記錄每次調(diào)整量的數(shù)值;試驗(yàn)設(shè)備通過位移傳感器自動(dòng)記錄下此時(shí)閘片托的最大伸長(zhǎng)值即為一次進(jìn)給量，記錄兩閘片之間間距減小量L1，一次調(diào)整量=1/5L1試驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)計(jì)算完成，L1大于5.5mm視為合格;

5）閘瓦間隙測(cè)量

該試驗(yàn)項(xiàng)主要用于測(cè)試常用/停放制動(dòng)缸閘瓦間隙是否滿足要求。往常用制動(dòng)缸內(nèi)充2bar的氣體進(jìn)行兩次制動(dòng)與緩解，兩個(gè)閘片間的距離變化≥11mm視為合格。往停放制動(dòng)缸內(nèi)充2bar的氣體進(jìn)行兩次制動(dòng)與緩解，兩個(gè)閘片間的距離變化≥8mm視為合格。

6）總調(diào)整量測(cè)試

該試驗(yàn)項(xiàng)主要用于測(cè)試常用/停放制動(dòng)缸閘瓦總調(diào)整量是否滿足要求。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)夾鉗制動(dòng)單元間隙調(diào)整器六角復(fù)位頭，使調(diào)節(jié)器完全旋起。將工裝盒氣缸旋鈕旋至撐出位置，再將活動(dòng)氣缸調(diào)至撐出位置，調(diào)整面板上的手動(dòng)調(diào)壓閥氣壓值至2bar，將常用缸的旋鈕旋至充氣位置，兩閘瓦片之間距離大于（或等于）210±3 mm視為合格。

7）夾鉗夾緊輸出力檢測(cè)

該試驗(yàn)項(xiàng)主要用于測(cè)試常用/停放制動(dòng)缸輸出夾緊力是否滿足要求。調(diào)整閘瓦間隙為3.0±1.0mm，將停放缸的旋鈕旋至排氣位置，夾緊力在最小25.7KN到最大29.5KN的范圍內(nèi)視為合格。

三、結(jié)束語

該夾鉗制動(dòng)單元試驗(yàn)設(shè)備為針對(duì)廣州地鐵三號(hào)線及三號(hào)線北延線克諾爾夾鉗制動(dòng)單元特意開發(fā)。能夠?qū)υ擃愋蛫A鉗制動(dòng)單元進(jìn)行全方位的行檢修后性能試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)完成后，能夠自動(dòng)判斷各試驗(yàn)項(xiàng)合格與否，具有較高的自動(dòng)化程度。該試驗(yàn)設(shè)備投入使用后，運(yùn)行狀態(tài)良好，成功解決了廣州地鐵三號(hào)線克諾爾夾鉗制動(dòng)單元的日常檢修問題，為廣州地鐵3號(hào)線夾鉗制動(dòng)單元自主修提供了必要條件，保障了地鐵行車安全。

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