HC—SF型車輛制動閘瓦測力計

1、hcsf型車輛制動閘瓦測力計.48.j/jhcsf型車輛制動閘瓦測力計鐵道部四方車輛研究所曼旦查桑金城齊齊哈爾車輛廠盟王其一療摘要對研制成功的我國鐵路第一臺由微電腦控制的8點閘瓦測力計的原理,結(jié)構(gòu),特點及操作等,作j較詳細(xì)的介紹.ic-ghcsf型少.l引言在我國鐵路機,客和貨車運行速度不斷提高的同時,長編組,大噸位列車也迅速發(fā)展格的要求.特別是列車中新舊車種的混編,造成了列車中每輛車的實際閘瓦壓力各不相同,有的相差較大,成為列車沖動乃至車輪擦傷的主要原因之一.為此,對客貨車輛的制動率建立統(tǒng)一的規(guī)范,對新造及檢修的車輛在投入使用前進(jìn)行閘瓦壓力的抽檢,已經(jīng)成為改善列車制動性能的當(dāng)務(wù)之急.例如:北

2、美aar標(biāo)準(zhǔn)s一4016規(guī)定:新造車以及由鑄鐵閘瓦改換為合成閘瓦或由合成閘瓦改為鑄鐵閘瓦的車輛均應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)閘瓦壓力試驗,使用的測試手段為經(jīng)過批準(zhǔn)的閘瓦測力計我國迄今還沒有建立上述相應(yīng)的實施標(biāo)準(zhǔn),但由于列車安全的需要,在少數(shù)新造車技術(shù)條件中開始規(guī)定了車輛靜止閘瓦壓力測試及cn型敞車即是這表明,隨著我國鐵路高速,重載和安全的發(fā)展,對新造車及檢修車進(jìn)行靜止閘瓦壓力的測試要求已提到日程上來;同時,也是我國鐵路技術(shù)管理與國際規(guī)范接軌的一項重要舉措.收稿日期9403?22為此,鐵道部四方車輛研究所與齊齊哈爾車輛廠合作研制成功了閘瓦測力計,并在用戶應(yīng)用考驗之后,于1993年通過了廠級鑒定2系統(tǒng)總成hc-sf

3、型閘瓦測力計系統(tǒng)總成如圖1所1型微電腦閘瓦測力計組成,當(dāng)外力作用于閘瓦托推動測力閘瓦時,測力閘瓦傳感器傳力觸頭便壓緊車輪踏面,傳感器中由應(yīng)變片組成的惠斯登電橋便輸出毫伏級電信號,再經(jīng)sf一1型微電腦閘瓦測力計進(jìn)行信號放大和采集處理,遂進(jìn)行數(shù)字顯示和打印.圖1hcsf型車輛制動閘瓦測力計3hci型測力閘瓦h(yuǎn)c一1型測力閘瓦結(jié)構(gòu)如圖2所示,其特點是單觸點式,受力集中且穩(wěn)定,有利于保證測試精度l掛通車輛l994豐第10期?49-傳感器主要設(shè)計參數(shù)如下:測量范圍(kn)o60(f.s)材質(zhì)40crni2mo或42crmo靈敏度(mv/v)1.32(f,s)橋臂電阻(n)350應(yīng)變片采用特制應(yīng)變花橋壓(

4、直流,v)10圈2hc-型澳l力閘瓦1一電蟪插頭座2一測力閘瓦體,3一瓦耳|4一恃感器.4sf一1型徽電腦閘瓦測力計本儀器的基本結(jié)構(gòu)及運行原理如圖3所示.它是由8031單片微電腦做處理器,再配以電子模擬開關(guān)1,2,3,運算放大器,模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad574,存貯器eprom,ram,e.prom,譯碼器74ls138,反相器74ls14,或門74ls32,8d鎖存器74ls373,可編程鍵盤8279,6個ied顯示器,緩沖驅(qū)動器74ls244,2-10進(jìn)制譯碼/驅(qū)動器74ls145和jp一16打印機組成開路模數(shù)轉(zhuǎn)換自動循環(huán)多功能檢測硬件系統(tǒng),在程序軟件的支持和控制下,成為智能化的高新技術(shù)產(chǎn)品.其工作

5、原理及實際過程如下:當(dāng)8個測力傳感器受力變形并輸出電信號時,電子模擬開關(guān)便使8路信號逐一地通過,再逐一地經(jīng)運算放大器放大,此邏輯過程由cpu8031控制,放大到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad574所要求的0士10v電平,送入ad574的輸入端將其轉(zhuǎn)換成8路l2位的數(shù)字信息因為ad574是l2位模數(shù)轉(zhuǎn)換器,而8031又是8位單片機,所以必須用2個字節(jié)來保存?zhèn)鬟f過來的數(shù)字,采用了兩次轉(zhuǎn)換方法,以便8031將轉(zhuǎn)換結(jié)果存貯起來.第一次先將dd.的數(shù)作為一個字節(jié)存入p寄存器,第二次再將dado的數(shù)作為第二個字節(jié)自動補o后存入p寄存器.由于8031價格低廉,故用這種方法可以降低儀器的制造成本.由于對一個傳感器要采樣256

6、次,故必須將每次采樣的值在r.,r中相加,再進(jìn)位移入8031的r寄存器中并在r,中求平均值,再送入外接的ram中保存.然后再改變p,p,p,p的狀態(tài).值取完后,再從ram中逐一地取出,經(jīng)標(biāo)度變換和2一lo轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理后,再送入ram的打印緩沖區(qū),供打印用和led循環(huán)顯示,直至操作人員按下回車鍵返回監(jiān)控為止.在操作中如需8031cpu復(fù)位貝4可按下鈕復(fù)位兩種方式,由2級74ls14反相施密特觸發(fā)器組成.上電瞬間rc.電路c充電,經(jīng)過兩級反相后在8031的reset和8279的reset上出現(xiàn)一個大于10ms的正脈沖,使8031單片機和8279復(fù)位.主機板的8選l譯碼器74ls138,2輸入4或

7、門74ls32及反相器74ls14構(gòu)成ad574和8279的片選電路.74ls373是8d鎖存器,做地址鎖存器作為本系統(tǒng)擴展的外部隨機存貯器,用來放比例系數(shù),其控制方法除程序外,還外加一個開關(guān)k,安裝在主機板上,當(dāng)k閉合后才能器的接口器件,單個芯片就完成鍵盤輸入和led顯示兩種功能,其工作狀態(tài)由編程決們僅用6個顯示器和2o個鍵,在按下任一個鍵時,8031的鍵盤處理程序都能根據(jù)是數(shù)字鍵?50?鐵道車輛1994年第10期田到睡+1毫叵捶刪薅匿拽道車輛1994卑第10期?5j?還是功能鍵進(jìn)行處理.8279i作可靠,自動擊led,位的選擇由8279sl0,sl,slz經(jīng)bcd-為tpup一16型,打印

8、數(shù)據(jù)由803的pp.送入,其選通信號經(jīng)74ls138譯碼及803的w夏在74ls32相或送來,它的ack信號送入8031,當(dāng)其處于在線狀態(tài)時,按下鍵盤的打印鍵,即可打印出數(shù)據(jù)程序軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)和專用子程序相結(jié)合的方法設(shè)計而成,程序量4kb多,共8個功能.整個軟件包括:循環(huán)測試模塊,定點測試模塊,日期輸入模塊,缸壓輸入模塊,車號輸入模塊,打印模塊,修正模塊,系統(tǒng)自檢模塊及采樣子程序,鍵盤送數(shù)子程序,數(shù)據(jù)處圈4徽電腦閘壓力測試計主程序(ma1n)流程圖初始化工作,包括設(shè)棧指針,開cpu及ex,中斷,對803各有關(guān)模式初態(tài)的設(shè)定,8279芯片頻率的韌始化,清除,工作狀態(tài)的選擇,監(jiān)控標(biāo)志符送顯示緩

9、沖區(qū),調(diào)顯示子程序顯示按下時循環(huán)等待;有鍵按下時,按照不同的功能鍵,轉(zhuǎn)入不同的處理模塊.5閘瓦溯力計傳感器檢定閘瓦測力計的精度主要取決于閘瓦傳感器的精度,傳感器由國家力傳感器定點生產(chǎn)檢定企業(yè)天水紅山試驗機廠按國家有關(guān)檢定規(guī)范進(jìn)行檢定.檢定結(jié)果表明,hcsf型閘瓦測力計系統(tǒng)誤差(8路)在0.23o.8(f.s)之間渡動,今后批量生產(chǎn)時,可規(guī)范為0.5(f.s)和1(f.s)兩個檔次,以適應(yīng)客戶的選擇6hcsf型閘瓦測力計技術(shù)指標(biāo)與功能測力范圍(kn)060(f.s)測力精度()o.5(f.s),1(f.s)測力點數(shù)8點分辨率(n)50傳感器恒流源(輸出電源.ma)25,0.】使用環(huán)境()一100

10、,一3050外接電源(v)220士10抗干擾將主機外殼與鋼軌(或自來水管)用導(dǎo)線相連即可(1)循環(huán)測試功能可對8個傳感器在一定載荷下順序自動檢測并數(shù)字顯示;(2)定點測試功能可對指定傳感器受力情況進(jìn)行跟蹤并數(shù)字顯示;(3)自控功能對系統(tǒng)各部分工作狀態(tài)進(jìn)行自控;酬剝|-括惜定住竹晦自?52?鏈道車輛1994年第1o期(4)打印功能打印輸出84力值,制動缸表壓,被測車號,年月日時等;(5)輸入功能用鍵盤輸入年月日時,車號,缸壓等;(6)清零功能在閘瓦壓力為零時,按下清零鍵,可去掉初讀數(shù),使顯示值為零.7操作概述將客車或貨車的現(xiàn)車閘瓦換成hcl型測力閘瓦,按編號與sf一1型測力計相連,接好22ov交

11、流電源和接地線,準(zhǔn)備工作即告完畢.對單一車輛進(jìn)行測試,可使用單車制動機對制動主管充氣,則制動缸緩解,閘瓦壓力實際為零將sfl型測力計接通電源并稍微預(yù)熱,按清零鍵(如測力閘瓦的傳力壓頭輕觸車輪踏面時會有韌讀數(shù)),以保證系統(tǒng)從零開始計算,不影響測試精度.貨車閘瓦壓力測試分空,重車兩種工況,須分兩次打印,扳動貨車的空重車手把即可扳到制動位時,制動主管減壓,制動缸壓力上升,閘瓦壓力迅速變大.當(dāng)缸壓穩(wěn)定時,操作者即按下測試鍵進(jìn)行測試,待l8個測力點壓力值顯示完畢,再按回車鍵,利用數(shù)字接鍵輸入缸壓數(shù)值和被測車號,年月日時等,回車(上接第33頁)將各測點應(yīng)變值自動傳送至計算機.利用計算機將各工況的應(yīng)變值轉(zhuǎn)換

12、成應(yīng)力值,并用專用程序自動合成應(yīng)力.利用計算機軟件在屏幕上顯示出試件的應(yīng)力分布彩圖,供攝影或彩色打印機屏幕拷貝,其試驗流程圖如下:改進(jìn)后的靜強度試驗方法不僅縮短了數(shù)據(jù)處理時間,降低了勞動強度,而且運算失誤減少,保證了試驗精度,提高了試驗質(zhì)量,是一種簡捷而實用的方法.再按打印鍵,儀器便打印出紙帶,操作者在次測試即告結(jié)束對機車進(jìn)行閘瓦壓力測試,則須使用相對應(yīng)的測力閘瓦,與客,貨車測力閘瓦的不同在于測力閘瓦體的尺寸不同.對列車進(jìn)行測試,則可使用機車上的自閥充氣緩解或排氣制動,待每輛車測完后,除可按公式計算出單車基礎(chǔ)制動傳動效率外,還可計算出列車制動率等.sf一1型微電腦閘瓦測力計的詳細(xì)使用方法,請見使用說明書,一名具有初中文化程度的工人可在十幾分鐘內(nèi)實地學(xué)會操作8鐵路現(xiàn)代化需要閘瓦測力計hcsf型閘瓦測力計的研制成功為貫徹我罾鐵路高速,重載,信息和安全的覡代化技術(shù)方針,適時地填補了我國鐵路檢測儀器的一項空白.該測力計為客,貨和機車的制造和修理提供了檢測基礎(chǔ)制動傳遞效率的有效工具.麗時,該測力計也為防止車輪