制动单元的选择资料

制动单元的选择资料（精选7篇）

篇1：制动单元的选择资料

选择是用能耗制动单元？还是能量回馈单元？

制动的概念:指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧）,这时电机的转速高于同步转速.负载的能量分为动能和势能.动能(由速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程.由制动产生的功率将返回到变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载,在下降时, 能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧,进行制动.这种操作方法被称作“再生制动”，而该方法可应用于变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做“功率返回再生方法”。在实际中，这种应用需要“能量回馈单元”选件。选择是用能耗制动单元？还是能量回馈单元？

一.能耗制动和回馈制动就效果而言，是一样的。都是为电机提供制动电流的通路。二.如何选择是用能耗制动单元？还是回馈单元？这要通过这两种制动模式的特点来决定。前者如果100%长期连续工作，制动单元和制动电阻要选择的功率足够大，这对于大功率的制动带来了不方便，比如说电阻的散热问题和体积问题很突出呀，而后者，就可以连续的100%的工作。体积相对能耗制动而言很小。但是，能耗制动的成本比回馈制动的要小很多。

综上得到的结论是：，对于短时制动的系统，毫不犹豫地选择能耗制动单元+电阻，经济省钱。对于长期100%功率制动的系统，必须要采用能量回馈单元，没商量。对于15kW以下的系统，推荐使用能耗制动，不论是短时的还是长期的。因为从成本上说是合算的（即便是100%的功率连续制动）。

篇2：制动单元的选择资料

1．含义。

2．规律的客观性与普遍性。

3．人与规律的关系。（尊重客观规律与主观能动性的关系。）

4．与具体规律、规律现象、与规则的区别。

5．规律也是一种联系，是事物运动过程中稳定的固有必然的联系。（辩证法）

6．真理是对客观事物及其规律的正确反映。

7．认识的根本任务是透过现象认识事物的本质与规律。

8．一切从实际出发、实事求是要求按客观规律办事。

9．树立正确的价值观、做出正确价值判断与价值选择要求符合客观规律。

10．人类社会发展的两大规律。

关于“人民群众”的观点：

1．人民群众的含义。

2．地位：人民群众是实践的主体，历史的创造者。具体表现：物质财富、精神财富的创造者、变革社会的决定力量。

3．坚持群众观点：相信人民群众自己解放自己，全心全意为人民服务，一切向人民群众负责，虚心向人民群众学习。坚持群众路线：一切为了群众，一切依靠群众，从群众中来，到群众中去。

4．科学发展观“以人为本”、包容性增长、“民调时代”等哲学依据。

5．一切从实际出发的要求，创新的要求，树立正确价值观，做出正确价值判断价值选择的要求，实现人生价值的途径等。

第四单元综合探究：

理想：是人生的奋斗目标，是推动人们前进的强大动力。体现了人们对美好生活的向往和追求──实现人生价值，需要有坚定的理想信念。

篇3：制动单元的选择资料

大功率制动单元是大型交流传动系统能耗制动最关键的设备之一,它的质量好坏将直接影响整个系统的安全及整体性能。当电机进行制动时,它将电能回馈到变频器或逆变器直流母线上,导致直流母线电压的升高。当直流母线电压达到一个预定限值时,制动单元自动开通,通过能耗电阻卸能将直流母线电压限制到可以接受的水平,避免由于直流回路过压导致变频器故障而停止运行。实际在大功率应用的场合,经常需要多台制动单元联合使用,以满足制动功率的需要。综合分析已知的包括国际大公司的产品,由于制动电压阈值的差异和电路参数的分散性,当多台制动单元并联使用时,均无法实现同步投入和同步触发,造成制动单元的烧毁,影响系统中其它主要设备的安全运行。

2 大功率制动单元的实现

随着近几年IGBT开关器件的不断发展,其电流、电压等级不断提高,目前大功率制动单元主要由专用的IGBT基于降压斩波电路(Buck Chopper)来实现,与其它可控的功率器件比较,这类型的晶体管在应用中具备一系列的优点,如可主动关断、不需要缓冲网络、控制单元简单、开关时间短、开关损耗低等。为了实现制动单元单台大功率制动,一般由多只IGBT并联使用,冷却方式根据应用场合可以采用水冷和强迫风冷等。

制动单元是根据直流母线电压独立运行的,用绞合电缆把其连接到公共直流回路中,其控制电路电源由直流母线电压供电,无需外接。其主电路拓扑结构如图1所示。

直流母线电压通过控制电路转变为小电压信号,与给定电压阈值比较,通过运放与RC组成的滞环电路网络进行闭环调节,通过比较器产生PWM(Pulse Width Modulation)驱动信号来驱动功率器件工作,通过制动电阻把能量消耗掉。

3 大功率制动单元并联工作

3.1 独立工作的大功率制动单元并联使用

在许多实际应用场合中,由于回馈到直流母线上的能量非常大,单台制动单元无法及时响应和卸掉公共直流母线上多于的能量,为了提高制动功率,需要多台制动单元并联使用。并联的制动单元所用的电缆长度和截面必须一致,以保证电流的均衡分配。但在实际控制中,由于控制电路器件精度、制动电压阈值的差异和电路参数的分散性,当多台制动单元并联使用时,均无法实现同步投入和同步触发。这将造成先投入的制动单元负担过重,甚至过载,如果后续的制动单元不能及时投入,则先投入的制动单元损坏的可能性极大,工程实践也证明了这一点。

3.2 具有同步触发装置的大功率制动单元

为了实现大功率制动单元并联使用时,能够同步触发和同步投入,在控制系统中加入了自适应主从控制和同步触发装置。而且其主从控制的信号交换采用光纤通讯,从而提高了抗干扰能力和工作可靠性,特别适用于强干扰的大型交流控制系统中。

图2中Vin为每台制动单元自身产生的PWM驱动脉冲,其通过电阻R1连接作为自身U2(或门逻辑电路)的2号端输入信号,同时Vin通过三极管V1放大直接驱动三路光纤发送设备A11、A12、A13工作。A11中的U1为光纤发送头,R4、R5为光纤发送头的限流电阻,其作用是防止光纤发送头因过流被烧毁,图2中的光纤发送设备A11、A12、A13工作原理相同。B11为光纤接受设备,U3为光纤接受头,C1为光纤接受头电源1、2号端子间的突波吸收电容,作用是防止因电源的突变而烧毁光纤接受头,R2为光纤接受头的输出电阻,其一端与光纤接受头U3的3号端相连,另外一端与电源VCC(控制系统的工作电源,一般为+15V)相连。根据光纤接受设备的电路原理,我们特意设计U3为同向工作原理,当U3接受到高电平信号时,此时3号端通过电阻R2输出为高电平信号,当U3接受到低电平信号时,其3号端输出为低电平信号,最终U3的3号端输出信号作为U2(或门逻辑电路)的3号端的输入信号,图2中的B11、B12、B13电路原理一样,都是光纤接受设备,同理B12的输出信号作为U2的4号端的输入信号,B13的输出信号作为U2的5号端的输入信号,U2为四二输入的或门逻辑电路,U2的1号端为同向输出端,R3为1号端的输出电阻,通过R3的输出信号Vout作为IGBT的驱动脉冲,去驱动IGBT安全可靠的工作。

3.3 具有同步触发装置的大功率制动单元并联使用

图3中公共直流母线通过电连接U11(电压检测单元),U11通过电连接U12(脉冲发生单元),U12通过电连接自身的U13(同步触发装置),同时通过光纤连接其余制动单元的U23、U33、U43(同步触发装置);剩余制动单元同理。U13、U23、U33、U43的输出通过电连接去驱动各自的IGBT安全可靠的工作。

根据电压检测单元和脉冲发生单元工作原理,由于每台制动单元其制动电压阈值的差异和电路参数的分散性,每台制动单元的脉冲发生单元(U12、U22、U32、U42)的输出脉冲在占空比、频率上各不相同,提前工作的占空比大,最后工作的占空比小,但是,根据同步触发装置(U13、U23、U33、U43)或门逻辑电路工作原理,其输出脉冲只与最大输入占空比的脉冲有关,所以每台制动单元同步触发装置输出脉冲都与提前工作的制动单元的输出脉冲是一致的,因此,无论哪台制动单元先工作,其脉冲信号就作为主驱动信号,必将同时触发另外三台制动单元同时投入和同时工作。

4 设计实例

以下是具有同步触发装置的两台大功率制动单元并联工作时的情况。

定义:ch1“1#”制动单元IGBT驱动脉冲

ch2“2#”制动单元IGBT驱动脉冲

ch3“2#”制动单元自身产生的工作脉冲(光纤发送)

ch4“1#”制动单元自身产生的工作脉冲(光纤发送)

从工作波形可以看出,ch1、ch2、ch3波形的占空比基本一致,ch4波形的占空比相对窄,因为两台制动单元的放电阈值不一样,所以在同一电压源下,较低的即“2#”制动单元先工作,先工作的占空比较宽,后工作的较窄,而最终驱动IGBT工作的驱动脉冲又是一致的,说明同步触发功能起到了作用,实现了两台制动单元并联工作时,能够实现同步触发工作。

由于同步触发功能的实现有模拟电路和数字电路组成,所以工作脉冲在传送过程中有一定的延时,具体如图5所示。

从工作波形中可以看出,最终驱动IGBT工作脉冲ch1延迟ch2不到500ns,这主要是由器件造成的,但这么短的时间完全可以忽略。所以增加了同步触发功能的制动单元完全可以实现多台制动单元并联同步工作。

5 结论

通过同步触发装置解决了大功率制动单元并联使用时能够实现同步投入和同步触发,使得并联工作的各台制动单元的制动功率均衡。制动效率大大提高了,整个系统的安全可靠性也大幅度提高了。该功能大大提高了制动单元使用的灵活性,为大型传动系统能耗制动的硬件冗余提供了更大的自由度,彻底解决了由于能耗制动制动单元响应不够快而导致能量不能及时消耗给系统带来的严重威胁。

参考文献

[1]方涌奎,屈敏娟,张支钢.变频器控制系统的制动单元及其应用[J.]精密制造与自动化,2009.

[2]朱卫兵.变频器制动单元的使用及其计算[J.]江苏冶金,2006.

[3]王兆安,黄俊.电力电子变流技术[M.]机械工业出版社,2004.

篇4：电控液压制动系统控制单元的开发

关键字:制动压力调节 下位控制器 CAN

DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.021

前 言

随着汽车技术的不断发展,电控液压制动系统(包括ABS/TCS/ESP/EHB/RB)得到了广泛而深入的研究,世界各大汽车公司纷纷推出了各自的电控液压制动系统1-3。国内的汽车厂商和研究机构也开展了相关的研究。在电控液压制动系统开发过程中,液压调节结构的控制起着至关重要的作用。

本文的目的正是要开发电控液压制动系统压力调节机构的控制器。该控制器的主要作用是根据整车控制器的控制指令,控制液压制动系统前后轮的制动压力,以保证液压制动系统提供准确的摩擦制动力。

1.控制单元硬件系统设计

压力调节下位控制单元的硬件系统总体结构如图1所示。

图1 控制器硬件结构框图

根据功能划分,硬件部分可以分为四部分:供电电路、单片机最小系统、电磁阀和电机驱动电路、CAN通讯接口电路。

其中供电电路的作用是将外部输入的12V电源转换成供单片机及各部分电路工作的稳定电压,以及給传感器提供稳定的电源。单片机是控制器的核心部件,单片机最小系统为单片机正常工作提供必要的复位、晶振等信号。电磁阀和电机驱动电路将单片机控制电磁阀和电机的输出信号进行功率放大,以驱动电磁阀和电机。通过电磁阀和电机驱动电路实现以小电流控制大电流的目的。CAN通讯接口电路将CAN总线电平转换成单片机CAN模块可处理的收发电平,为单片机与外部的CAN通讯的正常稳定地工作提供硬件支持。由于选用的压力传感器本身已经集成了信号调理电路,其输出信号能满足单片机AD输入要求,因此没有压力信号调理电路,而直接把传感器信号输入给单片机AD采样管腿。

但控制器进行控制时,运行于单片机片内的程序通过片内CAN通讯模块接收来自上位控制器命令,通过信号采集模块接收调理好后的前后轮轮缸液压压力信号。根据这两个信号,输出一定占空比的方波信号给高速开关阀驱动电路,以控制高速开关阀调节前后轮缸压力。同时控制器通过片内CAN通讯模块向外部不断发送轮缸压力以及各电磁阀状态信号,以达到反馈控制器的控制效果。

2.控制器软件系统设计

根据液压调节系统的要求,控制器软件应具有如下功能:通过CAN接收来自上位控制器的命令; AD 采样获取各传感器值;根据上位控制器命令目标对电磁阀和电机进行控制,实现对两路油压的精确控制;检测程序是否跑飞,如出错控制硬件强制重启。通过上述控制器软件功能的分析,本文确定压力调节下位控制器软件系统结构如图2所示。

图2 控制器软件结构框图

将控制器的软件系统按照功能划分,可以分为5个主要模块。而控制器软件采用了模块化设计思想,因为这不仅有利于提高系统的运行效率,而且能改善压力调节下位控制器的实时性。软件系统的5个模块为:

1) 系统初始化模块:主要完成CAN、定时器、脉宽调制输出、AD采样和系统状态参数的初始化工作。

2) CAN通迅模块:完成总线上各信息的接收,作为控制器确定控制目标和工作模式的输入条件。同时在在线调试时实时发送管路压力以及状态参数到CAN总线上,作为监控系统的一部分。

3) 定时器模块:按照通讯协议定时启动CAN信息的发送,同时给系统提供时间参量,产生定时中断。

4) 控制算法以及PWM输出模块:负责计算PWM输出占空比,以使管路压力快速准确的达到目标值,它是整个控制程序的核心。

5)AD采样模块:用于每隔一定时间获取蓄能器压力和管路压力值,作为控制算法模块的计算参数以及系统逻辑的判断条件。

3.控制单元调试

控制单元调试目标如下:

1)检测控制器能否驱动电机、油泵以及电磁阀,使蓄能器内压力在系统工作时稳定在一定的压力范围内;

2)检测控制器能否按照设定的前后轮目标压力值控制各电磁阀动作以快速调节前后两路油压,响应时间和精度要满足系统设计要求。

控制单元调试原理如图3所示。

图3 系统在线调试原理图

调试思路如下:监控计算机将制定好的目标压力和控制逻辑程序通过BDM发送给下位控制器ECU,ECU比较此时AD采集到的轮缸压力以及目标压力根据相应控制逻辑制定电磁阀和电机控制命令通过PWM和I/O口控制液压调节单元工作以调节前后通道制动轮缸制动压力。同时下位控制器通过CAN总线向外部不断发送实际轮缸压力信号以反馈液压系统的实际状态。观测计算机通过CANOE软件将接收到的实际压力信号实时显示出来以观测试验效果。

3.1 阶跃信号调试结果

首先进行目标压力为为0/50阶跃信号的调试。调试结果如图4所示。图中a为目标压力变化曲线,b为前通道实际压力变化曲线,c为后通道实际压力变化曲线。

图4 0/50阶跃在线调试结果

图5 0/100渐变在线调试结果

从以上调试结果可知, 对于阶跃输入的目标信号,前后通道经过调试都可以令实际压力以比较满意的效果跟随目标压力变化。上升时间小于0.3秒,而调整时间也能够不大于0.5秒。而对于最大超调量,前轮基本可以达到小于20%,而后轮存在一些问题,最大超调量有时会达到40%,但好在很快能够趋于目标压力值。

3.2 渐变信号调试结果

当设定目标压力在0和100间渐变时,调试结果如图5所示。图中a为目标压力变化曲线,b为前通道实际压力变化曲线,c为后通道实际压力变化曲线。

从以上调试结果可知,对于目标压力渐变的情况,在渐变段实际压力调节过程都是呈阶梯状上升。对比前后轮实际压力变化曲线,可以看出前轮的调试结果明显优于后轮,梯度较小跟随效果相对较好。而后轮虽然也对电磁阀控制逻辑进行了多次调整,但最终控制效果还不是很好,实际压力变化曲线可以看出明显的阶梯,调压过程时间上存在明显的滞后,且控制精度也不够理想,与目标压力存在较为明显的误差,但总体变化趋势与目标压力还是吻合的。

4.结 论

综上所述,可得到如下结论:

1)所开发的压力调节软件具有压力调节控制、CAN通讯、AD采样、PWM及I/O输出功能。通过现场在线调试,验证了软件控制算法的正确性及软件的各项功能。

篇5：制动单元的选择资料

借鉴目前集成测试和虚拟仪器的先进设计思想, 通过编写应用软件, 部分取代传统仪器来实现现场数据的采集与分析已成为可能[2]。目前, 国内外许多公司推出了功能强大的计算机测试系统, 品种较多, 但价格相对昂贵, 对特定研究对象而言, 检测与诊断的针对性不强[3]。因此研制开发了高集成度、智能化的适合于制动控制单元的单板自动化检测系统, 便于定位故障回路, 同时适用于大批量生产产品的出厂检测和维护维修。

根据动车组制动控制单元的工作性能和测试要求, 本文以电流传感器技术和虚拟仪器为开发平台, 从系统框架、硬件和软件设计三部分对该系统进行详细的阐述与分析, 并进行了现场实际测试, 验证了系统的可行性和实用性。

1 系统整体结构及原理

制动控制单元是动车组制动系统的核心控制设备, 在制动系统中担负着制动力计算、电空制动演算控制、防滑控制、空压机控制、通信、监控及故障处理等任务。制动控制单元主要由CPU主板、接口板、防滑板、电源板等电路板组成, 各电路板间的连接器采用扁平电缆线连接。

自动化测试系统实现动车组制动控制单元单板导通测试、功能测试和特性测试等功能。测试时, 从被试板处输入测试信号, 通过信号调理电路, PXI数据采集卡对信号进行采样处理, 然后由嵌入式计算机进行自动化测试分析, 并实时显示、存储和打印测试结果。通过自动测试, 可定位到故障回路;通过手动试验, 可对单板进行手动单项测试, 进一步确定故障位置及发生故障的元器件。测试系统的整体结构如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 主控制器及板卡选型

嵌入式计算机是测试系统的核心, 自动化测试系统是以PXI嵌入式控制器为核心, 并结合PXI测试板卡, 给被测板提供激励信号, 并将被测板的响应输出信号采集并传回计算机进行处理。系统的硬件结构图如图2所示。

根据测试的需求, 选用PXI-8108高性能嵌入式控制器作为系统控制器, 采用PXI-4070数字万用表板卡、PXI-6528数字I/O板卡、PXI-6602 PWM产生及采集板卡、PXI-6723和PXI-6220多功能数据采集板卡等对输入输出信号进行采集处理。信号调理板在对PXI系统与被测电路板之间进行接口转换的同时还有完成对PXI系统输入输出信号调理的任务, 以满足被测电路板的实际工作需要和与采集板卡信号类型匹配。

2.2 电流传感器

针对CPU主板在进行EP阀功能测试时, 需要对制动控制单元输出的0~700 mA电流进行测量, 但是PXI模拟输入采集板卡是量程0~5 V电压输入, 因此需要采用电流传感器进行电流电压转换。但是传统的电流传感器的灵敏度比较低, 输出信号有偏置电压和噪声, 对于处理电路要求高, 系统成本高[4]。测试系统采用北京森社电子的电流变送器 (宇波模块) CHS-1AD/V0。宇波模块采用霍尔传感器的工作原理 (如图3所示) , 是一种先进的能隔离主回路 (原边) 与电子控制回路 (副边) 的电流变送器。其基本工作原理是磁平衡式的, 即主电流回路所产生的磁场通过一个次级线圈的电流所产生的磁场进行补偿, 使霍尔元件始终处于检测零磁通的工作状态。具有体积小、功耗低、噪声小、隔离效果好等优点[5]。

3 系统软件设计

自动化测试系统的软件设计遵循模块化设计原则, 采用LabVIEW软件进行编程[6], 实现可视化实时显示测试数据, 给出测试结果, 并能定位故障回路。测试软件主要由电路板测试模块、测试信息维护模块和人机交互模块组成, 设计了包括底层设备驱动、测试过程管理控制、程序基本测试驱动以及数据管理等子软件, 并可自动生成报表, 便于查询与打印。软件功能模块框图如图4所示。

进入系统后, 首先要对PXI采集板卡进行配置与自检;然后根据测试需求进行测试模式选择。如果是新类型的电路板, 则需要在管理主数据功能中进行登记, 并对测试项进行编辑, 以完成本类型测试板的资源配置;然后执行测试流程。如果测试结果显示故障, 则进行故障回路定位, 输出测试报表, 释放硬件资源占用, 系统软件的操作流程如图5所示。

用户可以根据测试需求选择自动检测和手动检测两种测试方案。在试验过程中, 测试软件会自动记录故障类型。系统在试验完成后弹出提示框, 并标记电路故障, 用户可以选择进行下一项检测, 或者结束测试, 进行维修。

4 实际测试分析

以拖车CPU电路板在空车情况下EP电流测试为例, 对工作正常和发生故障的CPU板进行分析对比。根据制动控制单元设计要求, EP电流输出允许误差为±15mA。图6 (a) 所示为无故障CPU板在快速制动下制动控制单元输出EP电流;图6 (b) 为发生故障CPU板在快速制动下输出EP电流;然后由手动单路测试确定是CPU板的AS1和AS2压力输入采集回路发生故障, 导致输出EP电流偏低。试验结果证明了宇波模块和测试系统的可靠性和准确性。

根据集成测试和虚拟仪器的先进设计思想, 开发了电路板自动化测试系统。整个测试系统集成度高、自动化程度高、扩展性强, 充分体现了虚拟仪器的优势, 功能扩展灵活、系统维护方便, 具有良好的应用前景。

参考文献

[1]陈战胜.CRH2型动车组BCU故障原因及处理和应急措施[J].河南科技, 2008 (9) :315-318.

[2]张琪, 侯加林, 闫银发, 等.基于虚拟仪器的电路板故障检测与诊断系统的研究[J].电子测量与仪器学报, 2011, 25 (2) :135-140.

[3]樊新海, 战军, 安钢, 等.装甲车辆底盘关键部件综合检测系统研制[J].兵工学报, 2009, 30 (7) :849-852.

[4]郭军, 刘和平, 刘平.基于大电流检测的霍尔传感器应用[J].传感器与微系统, 2011, 30 (3) :142-145.

[5]郭清, 王元昔.霍尔传感器在直流电机转速测量中的应用研究[J].传感器与微系统, 2011, 30 (7) :54-56.

篇6：制动单元的选择资料

中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司是列车基础制动装置的专业生产厂家, 其生产的踏面制动单元已实现批量装车。为满足对于踏面制动单元产品出厂性能的自动化、智能化精密试验检测的需求, 研制了踏面制动单元例行试验机 ( 见图1) 。

1 试验机使用要求及主要技术指标

1. 1 使用要求

踏面制动单元例行试验机应能够满足以下使用要求:

( 1) 能对常用踏面制动单元及带停放功能的踏面制动单元产品进行灵敏度试验、泄漏试验 ( 测量结果精确到1 k Pa) 、强度试验、制动力测试试验、间隙调整性能测试试验 ( 精确到0. 1 mm) 、行程试验、手动缓解测试试验等所有出厂试验项目的检测;

( 2) 试验机性能稳定可靠, 试验数据精确。满足自动化、智能化的使用要求, 劳动强度低, 并有相应的安全保护装置, 适用于批量产品的试验检测。

1. 2 主要技术指标

( 1) 试验机可实现10 k Pa ~ 1 200 k Pa无级调压, 调压精度为 ± 5 k Pa。

( 2) 最大试验位移行程为150 mm, 位移测量精度为 ± 0. 1 mm。

( 3) 制动力测量范围为0 ~ 100 k N, 测量精度为± 0. 02% ( FS) 。

2 试验机整体组成

踏面制动单元例行试验机是由机械装置、气动系统、电控系统、软件系统四部分集成一体的新型试验设备, 其组成简图及系统电气原理图分别如图2、图3 所示。

由于踏面制动单元在实际制动过程中会产生闸瓦的绕轴摆动, 故试验机机械装置中模拟轮与推杆的连接时采用了移动副和球铰的组合连接, 可大幅度减少由于模拟轮的受力偏转在推杆上作用产生的横向偏载, 提高了制动力的测试精度。使用球铰还可以减少由于安装误差、导向误差在推杆上引起的横向偏载, 同样提高了制动力的测试精度。

试验机设置了2 路独立的闭环精密调压回路, 踏面制动单元在试验机上安装完成后, 即可对踏面制动单元的常用制动缸和停放制动缸一次性进行性能测试, 提高了测试效率。为防止高精度比例阀损坏, 在气压回路中设置了压力开关, 保证气压回路有一定压力时, 比例阀才能通电工作, 提高了测试系统的可靠性。

3 试验机控制面板

试验机控制面板采用Labview虚拟仪器平台, 通过计算机进行全部测试过程的操作, 实现了测试过程、操作、数据采集、分析处理的自动化和智能化, 提高了例行试验的测试效率。系统操作控制面板主要有6 个功能区域, 如图4 所示。

可通过选择测试操控区中各类试验项目的下拉菜单进行所需试验 ( 见图5) 。

4 试验结果

当对踏面制动单元产品完成各类所需的测试试验后, 计算机会自动保存试验结果。操作者可根据需要选择打印相应的试验结果, 由试验机自带的打印机打印出例行试验报告 ( 见图6) 。

55 结结束束语语

篇7：踏面制动单元测试系统试验台设计

关键词：列车,踏面制动单元,试验台,气动,数据采集

0 引言

踏面制动又称闸瓦制动,是空气制动的一种,以压缩空气为动力,制动缸活塞推力,经制动杠杆将闸瓦压紧车轮踏面,通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦,把列车动能转变为热能消散于大气之中,并产生制动力。踏面制动单元直接影响车辆的运行安全,因此踏面制动单元在装车前都要经过严格的调整量、气密性以及制动力的测试,并且需要定期对制动单元进行各项性能的检测,测试与检测过程试验种类繁多,试验过程繁琐。为了使试验数据更精确,并提高试验的可操作性,提高测试及检测效率,从而设计此测试系统试验台。此试验台可实现不同型号踏面制动单元的综合性能测试,其拥有对制动缸和弹簧缸(停放缸)的两路测试,因此对带有弹簧缸的踏面制动单元,亦可轻松完成其综合性能测试。

1 功能

1.1 踏面制动单元强度试验

将踏面制动单元安装在试验台上,闸瓦间隙为10 mm,将制动单元充风到0.8 MPa,在制动位保压10 s后排风缓解,记录在试验过程中踏面制动单元缓解是否正常,有无异常现象发生。

1.2 带停放踏面制动单元强度试验

闸瓦间隙为10 mm,将制动单元充风至0.8 MPa±10 k Pa,然后将弹簧制动器充风至1.2 MPa,在制动位保压20 s后先使制动单元排风缓解,然后使弹簧制动器排风,制动单元处于停放制动状态。记录在此过程中踏面制动单元的缓解状态,有无异常现象发生。

1.3 常用制动泄漏试验

将制动单元分次充风至0.08 MPa,0.6 MPa后切断气源,保压5 min,分别记录制动单元压力降。

1.4 弹簧制动器泄漏试验

将弹簧制动器分次充风至0.08 MPa,0.45 MPa后切断气源,保压5 min,分别记录弹簧制动器压力降。

1.5 手动缓解试验

闸瓦间隙为10 mm,向弹簧制动器内充入压力空气0.48 MPa,然后排风,待停放弹簧产生制动后,用力拉手动缓解手柄,记录由制动到缓解过程。

1.6 一次间隙调整量试验

一次间隙调整量测试应在闸瓦托退出30 mm~80 mm范围内进行,在缓解状态下把闸瓦托调至最短位置,选取测量参考点Y,此时测量闸瓦托与参考点Y的距离L1;向制动单元充风,待闸瓦托完全伸出后,测量闸瓦托与参考点Y的距离L3;在排风,闸瓦托顺利退回后,此时测量闸瓦托与参考点Y的距离L2。每充、排风一次即可得到一个L2与L1的差值,即为一次间隙调整量,L3与L1的差值即为一次制动闸瓦最大行程。

在0.45 MPa压缩空气的条件下,进行一次间隙调整量试验。

1.7 缓解间隙X试验

缓解间隙X测试应在闸瓦托退出30 mm~80 mm范围内进行,按试验2.6测得的L3与L2的差值即为缓解间隙X。

在0.45 MPa压缩空气的条件下,进行缓解间隙试验。

1.8 总调整量试验

在常用制动缓解条件下,将闸瓦托跳到最短位置,选取测量参考点Y,测量闸瓦托与参考点Y的距离L1,使制动单元反复充、排气,当闸瓦托推出量不再增加时,在缓解状态下测量闸瓦托的距离L4,L4与L1的差值即为总调整量。

在0.45 MPa压缩空气的条件下,进行总调整量试验。

1.9 弹簧制动器行程试验(制动单元处于无风压状态)

调整调节螺母使闸瓦托到初始行程位,将弹簧制动器充风至0.6 MPa,然后排风,进行制动、缓解,记录各零部件的移动是否平稳,有无卡滞,一次停放制动的闸瓦托行程值。

1.1 0 常用制动闸瓦压力测试(弹簧制动器处于缓解位)

调整闸瓦间隙为10±1 mm,制动单元内风压分次充至0.3 MPa,0.4 MPa,0.5 MPa,观测压力测试结果,缓解。记录测试结果。

1.1 1 停放制动压力测试(制动单元处于无风压状态)

调整闸瓦间隙为10±1 mm,向弹簧制动器内充风至0.48 MPa,然后把风排空,观测压力测试结果。记录停放制动压力的测试结果。

2 试验台结构设计

此踏面制动单元测试系统试验台由测试主机和操作控制台两部分组成,测试主机是试验台的执行部分,通过操作控制台可控制测试主机对踏面制动单元进行各项性能测试。

试验台主机结构简图如图1所示。

主机分为两个部分:床身10以及电器柜11,床身尺寸:2 250×830×670,床身两边分别焊接4个筋板,可承受踏面制动单元10 t的制动推力,其用于安放各种机械装置,依靠螺栓固定在电器柜之上,电器柜尺寸:2 100×700×600,电磁阀、比例阀、换向阀等气路装置和压力传感器、多功能数据采集卡等数据采集装置以及继电器板等电控装置均安装固定在电器柜之中,气动元件与电控装置分装在电器柜两边。

1—防护网罩;2—安装板;3—踏面制动单元;4-假轮;5—直线轴承;6—位移传感器;7-压力传感器;8—电磁制动电机;9—齿轮箱;10—床身;11-电气柜

图1 试验台主机结构简图

床身上主要有以下几个部件:防护网罩1可以保护操作人员不受意外伤害;踏面制动单元3用螺栓固定在安装板2上,通过丝杠带动安装板的移动可实现踏面制动单元的横向位移调节;假轮4用以模拟车轮,试验时用卡舌固定在闸瓦托上跟随闸瓦托一起运动;位移传感器6实时测量闸瓦位移,其与另一个位移传感器共同测算踏面制动单元的缓解间隙以及调整量;压力传感器7固定在齿轮箱9的输出轴上,其作用为测量踏面制动单元的制动力;电磁制动电机8为驱动装置,其与齿轮箱共同完成踏面制动单元闸瓦间隙的调节。通过鼠标操作试验面板分别对制动单元的制动缸和弹簧缸进行充风排风可实现对不同型号踏面制动单元的性能测试。

3 气动控制系统设计

试验台的气动控制系统主要由气源、过滤器、比例阀、球阀、电磁阀、换向阀、压力传感器等组成,通过工控机控制多功能数据采集卡输出A/D信号控制电磁阀的动作来改变气路,从而实现对踏面制动单元的充风、排风。气路控制系统简图如图2所示。

气路控制系统共有4条气路:2路控制弹簧缸动作、1路控制制动缸动作、1路控制防护罩动作。由于弹簧缸需要测试充风至1.2 MPa下的强度,而比例阀所调控范围为0.1~0.9 MPa,因此将控制弹簧缸的气路分为两路,一路由减压阀设定为固定气压值:1.2 MPa,一路经由比例阀调控,调控范围:0.1~0.9 MPa。需要测试高压下强度时将气路切换至1.2 MPa。其他试验将经比例阀调至设置气压,气路的选择及气压的调节均由系统根据所选择试验自动输出A/D信号,控制电磁阀的动作实现气动球阀的转向,最终实现对气路的选择。气压的调节是一个反馈调节的过程。防护罩的开闭由左右两个气缸共同推动。

图2 气路简图

4 电气控制系统设计

试验台采用NI公司的多功能数据采集卡PCI-6221来对数据进行采集以及实现工控机对试验台的控制。其包括2路模拟输出,16路模拟输入,24路数字I/O线,可实现对2个比例阀的控制,对4个气压传感器、2个拉压力传感器、2个位移传感器的数据采集,以及对电磁阀、继电器板等进行开关量控制。电气控制系统示意图如图3所示。

图3 控制系统简图

通过多功能数据采集卡的AO口输出0~10 V直流电压控制比例阀调节气压范围0.1~0.9 MPa;数据采集卡DO口输出电压为0 V/5 V,而电磁阀动作电压为24 V,因此电磁阀的控制需要增加继电器板来进行中继,通过数据采集卡的DO口控制继电器板的开闭来实现电磁阀的动作。同时,电磁制动电机的运转也通过继电器板来控制继电器实现(继电器通220 V交流电)。数据的采集由数据采集卡的AI口实现,采集到的数据上传至工控机进行处理后在显示窗口显示。

5 试验测试控制软件设计

试验测试控制软件采用labview8.6编写,其优点是可利用计算机强大的图形环境,采用可视化的图形编程语言和平台,在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其他控制部件。在操作时,用户只需通过鼠标或键盘来操作软面板,就可实现检验仪器的通信和操作。具有可视化强,编程简单,操作灵活方便的优点。

测试控制软件的操作流程如图4所示。

图4 操作流程图

试验时先打开试验软件,选择试验类型,进行试验参数设置,进行试验,制动缸试验和弹簧缸试验分开操作,方便快捷。在试验界面右部以试验报告形式显示试验数据,一目了然。试验数据以踏面制动单元编号为名称保存,方便查询。软件界面如图5所示。

图5 软件界面

制动缸操作面板进行制动缸试验,有弹簧缸的制动单元做弹簧缸试验时使用弹簧缸操作面板,计时区域在需要保压时进行计时操作,位移控制面板进行闸瓦间隙调整,手动缓解采集面板进行手动缓解试验。

6 结语

踏面制动单元测试系统试验台是集气动控制与电气控制于一体的试验设备,只需要将被试踏面制动单元按试验要求安装好后,操作人员即可操纵键盘和鼠标,通过微机试验程序在短时间内完成踏面制动单元的各项性能检测试验。试验台结构合理,性能可靠,装卸方便,试验软件操作简单,试验数据准确,极大地减轻了现场工人的劳动强度,提高了工作效率。高精度的压力传感器、位移传感器、比例调压阀及数据采集系统保证了试验检测结果的准确、稳定、可靠,试验数据的自动化处理大大提高了踏面制动单元出厂验收及检修作业的管理水平,是踏面制动单元生产厂家和车辆段检修踏面制动单元必不可少的设备之一。

参考文献

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