机车踏面制动器试验系统研究

摘要

制动系统是机车的关键，踏面制动器是机车制动系统基础制动的核心部件，在铁路行车安全中发挥着极其重要的作用。踏面制动器将机车制动控制系统的指令信号转换为气动控制，并对车轮踏面施加作用，再间接产生制动力，确保行车运输安全。
　　国内踏面制动器试验系统技术相对落后，如四方车辆研究所、中国铁道科学研究院机车车辆研究所和株洲电力机车有限公司等曾开展过一些工作，但是控制功能都不完善。由于国内的和谐电力机车制动系统基本采用国外的制动技术，制动单元试验测试装置也大多采用国外配套技术，使得踏面制动单元试验测试、运营维护成本加大。因此，参考借鉴法国法维莱、德国克诺尔等国际领先制动系统先进的控制技术，研究开发适合我国国情的、技术先进的踏面制动器试验系统变得十分急迫。
　　为了精确的检测、测试踏面制动器的作用特性及技术参数，需要一套完备的试验验证、测试系统，包括气路控制系统、位移传感器、压力传感器等组成的闭环控制系统。踏面制动器测试系统需要准确的测试踏面制动器的技术性能，确保其机械物理性能和产品属性，对机车制动系统甚至列车运输安全具有重要意义。
　　本论文是以HXD2B型电力机车制动系统的机车踏面制动器为测试对象，研究的紧凑型踏面制动单元试验技术规范参照国家相关标准和法维莱轨道制动有限公司的产品内控标准，应用计算机控制、气动控制对其试验系统进行研制、设计。
　　本课题研究的主要目标是确定试验项目及相关试验程序，完成试验系统的总体设计，确定试验系统的技术要求及性能参数;设计气路系统和电气系统，对构成回路的关键元器件进行选型，并详细分析回路组成及工作原理;运用AMESim软件，建立试验测试装置关键气动元件及气动回路模型，根据仿真结果，分析验证所设计的试验测试装置试验系统设计合理性，可操控性。对试验测试装置软件系统进行设计，采用Visual Basic6.0完成程序的编辑，使整个试验测试装置能够自动进行数据的采集、整理和存档，并可进行打印及生成试验报告等;还通过对合格产品的实际测试，验证了所设计试验测试装置的正确性及可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景及意义

1．2 机车踏面制动器概述

1．3 国内外踏面制动器试验系统研究现状

1．4 本文的主要工作

第2章 试验测试装置的总体设计

2．1 紧凑型踏面制动器结构及工作原理

2．1．1 常用制动原理分析

2．1．2 弹簧停放制动原理分析

2．1．3 紧凑型踏面制动器主要参数

2．2 试验测试装置设计目标

2．3 试验测试装置总体组成

2．4 试验测试装置基本结构

2．4．1 试验测试装置机械结构

2．4．2 控制面板说明

2．5 试验测试装置功能分析

2．5．1 气密性试验

2．5．2 输出压力试验

2．5．3 制动闸瓦缓解间隙测试

2．5．4 手动缓解试验

2．6 本章小结

第3章 试验测试装置气路系统设计

3．1 气路系统设计步骤

3．2 绘制气路图

3．2．1 回路组成

3．2．2 气动原理图绘制及原理分析

3．3 气路元件选型

3．3．1 气体管路

3．3．2 空气过滤器

3．3．3 过滤调压阀和精密调压阀

3．3．4 比例调压阀

3．3．5 三位五通电磁阀

3．3．6 单向节流阀

3．4 本章小结

第4章 试验测试装置路系统建模与仿真分析

4．1 气动系统仿真理论分析

4．2 AMESim气动仿真概述

4．3 关键气动元件建模分析

4．3．1 比例调压阀建模

4．3．2 三位五通阀建模

4．4 气动系统试验回路仿真分析

4．5 本章小结

第5章 试验测试装置电气控制系统设计

5．1 电气系统设计

5．1．1 绘制电气原理图

5．1．2 传感器选型

5．2 计算机控制部分设计

5．2．1 工控机

5．2．2 端子板

5．2．3 数据采集卡

5．3 本章小结

第6章 试验测试装置测试软件设计

6．1 测试软件概述

6．2 软件设计原则

6．3 软件设计方案

6．4 试验测试装置软件编程

6．4．1 传感器校正模块设计

6．4．2 试验主程序模块设计

6．4．3 数据管理与处理模块设计

6．5 本章小结

第7章 试验测试装置应用

7．1 踏面制动器测试

7．1．1 试验流程

7．1．2 测试结果

7．2 操作与维护

7．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文