架车机举升单元加载试验测控系统及方法与流程

本发明属于试验领域，尤其涉及一种架车机举升单元加载试验测控领域。

背景技术：

架车机是目前用于动车段及城轨车辆段检修车辆的举升设备，因车辆较为昂贵，为保证架车机设备的安全可靠运行，其举升单元在出厂前需加载试验，目前国内外尚无针对架车机举升单元出厂前加载试验的设备及方法。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本发明提供了一种架车机举升单元加载试验测控系统及方法，其能在设备加工组装完成前，对其进行加载试验，验证举升单元的功能和静强度，试验方便、节约成本。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种架车机举升单元加载试验测控系统，用于测试组装完成的架车机举升单元，包括底座，底座上设置有可安装待测举升单元的支架，支架上设置有用于向待测举升单元施加加载力的加载单元；加载单元电连接有可根据设定值控制加载单元施加压力的控制单元。

作为本发明的进一步优化，加载单元包括有液压缸，液压缸的固定端安装于支架上，活塞端靠近待加载举升单元，液压缸的活塞端底部设置有可检测液压缸加载压力的压力传感器，压力传感器连接于控制单元，以将压力传感器感应到的压力信号传递至控制单元。

作为本发明的进一步优化，液压缸进一步设置有位移传感器，位移传感器用于检测液压缸的位移信号。

作为本发明的进一步优化，液压缸的底部设置有可对待测举升单元施加压力的接头。

作为本发明的进一步优化，控制单元电连接有可贴附于待测举升单元上的应变片，应变片包括呈45°夹角分布的三维应变花，控制单元包括可采集应变花三维压力值的采集模块，可根据应变花压力值计算待测举升单元主应力值的计算模块，以及可将计算模块中主应力值输出的控制模块，采集模块电连接计算模块，计算模块电连接控制模块。

作为本发明的进一步优化，底座上并列设置有多个支架，每个支架上均设置有单独的加载单元，每个加载单元均电连接于控制单元。

一种架车机举升单元加载试验测控方法，使用上述所述架车机举升单元加载试验测控系统，包括以下步骤：控制单元按照额定压力值发出控制信号至加载单元；加载单元的液压缸接收控制信号，并以额定压力值作为初始压力施加至待测举升单元上；液压缸在加载压力过程中不断增加压力值至预设倍数的额定压力值，在压力加载过程中，液压缸上的压力传感器实时反馈液压缸施加的压力信号至控制单元，以对加载压力值进行检测；控制单元同时根据反馈压力调整施加压力值，以对加载压力进行控制。

作为本发明的进一步优化，进一步包括以下步骤：液压缸以初始设定压力值加载压力时，位移传感器感应到液压缸的初始位移值并反馈至控制单元；液压缸施加压力至预设额定压力值倍数的压力值时，位移传感器感应到液压缸的第二位移值并反馈至控制单元，控制单元计算第二位移值与初始位移值的差值，并将该差值输出以作为待测举升单元挠度值的检测。

作为本发明的进一步优化，进一步包括以下步骤：控制单元采集贴附于待测举升单元上应变花的应力信号，控制单元的计算模块根据预设公式计算主应力值，以对待测举升单元的应力进行测试。

作为本发明的进一步优化，在测试应力值的步骤中，计算模块中的预设公式为：计算模块按照上述预设公式顺次计算得出主应力值，其中，e为弹性模量，ν为泊松比，ε为应变花各个方向上的应力值，σ为主应力值。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明架车机举升单元加载试验测控系统，其通过设置可安装车体或转向架的支架，并在支架上安装有加载单元，这样即可实现单独对组装好的车体或转向架进行测控，试验方便，简单快捷；

2、本发明架车机举升单元加载试验测控方法，其可对待加载单元进行压力测试、举升挠度测试以及应力测试，降低了检测难度及检测成本，提高了检测精度。

附图说明

图1为本发明架车机举升单元加载试验测控系统的正面立体图；

图2为本发明架车机举升单元加载试验测控系统的背面立体图；

图3为本发明架车机举升单元加载试验测控系统的主视图；

图4为图3中a-a的剖视图；

图5为应变片安装示意图。

以上各图中：1、底座；2、支架；3、加载单元；31、液压缸；32、接头；33、位移传感器；34、压力传感器；4、楼梯。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，架车机举升单元加载试验测控系统的高度方向为安装后的竖向；术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图3，本发明的架车机举升单元加载试验测控系统，用于测试组装完成的架车机举升单元，包括底座1，底座1上设置有可安装待测举升单元的支架2，支架2上设置有用于向待测举升单元施加加载力的加载单元3；加载单元3电连接有可根据设定值控制加载单元施加压力的控制单元。其中，底座1与支架2共同形成可装载待测架车机举升单元的封闭式框架结构，该封闭式框架结构的一侧设置有可登上顶部的楼梯4，通过楼梯4，可方便于对各个高度的举升单元进行调整，同时也方便安装，上述举升单元包括不限于车体以及转向架。

结合图4，本发明的加载单元3包括有液压缸31，液压缸31的固定端安装于支架2上，活塞端靠近待加载举升单元，液压缸31的活塞端底部设置有可检测液压缸加载压力的压力传感器34。压力传感器34连接于控制单元，以将压力传感器34感应到的压力信号传递至控制单元。因压力传感器34与控制单元电性连接，压力传感器34将感应的压力信号传递至控制单元，控制单元检测该压力信号，同时，控制单元根据压力信号传递的压力值进一步控制液压缸31的加载压力，从而实现了控制单元对待测举升单元的压力检测与加载试验。综上，控制单元至少包括可采集压力信号的压力采集模块，可输出压力信号值的压力输出模块，以及可控制液压缸加载压力的压力控制模块，上述模块均电性连接。

继续参见图4，本发明液压缸31进一步设置有位移传感器33，该位移传感器33用于检测液压缸31的位移信号，此处位移传感器33优选为拉线传感器；位移传感器33电性连接控制单元，以将位移传感器感应到的位移信号传递至控制单元。综上，控制单元至少包括可采集位移信号的位移采集模块，以及可输出位移信号值的位移输出模块，上述模块均电性连接。

另外，为了使待测举升单元安装在支架后更敏感的感受压力，在液压缸32的底部设置有可对待测举升单元施加压力的接头32。通过接头32的设置，使液压缸31的加载压力能更直接的传递至待测举升单元。

另外，参见图5，控制单元电连接有可贴附于待测举升单元上的应变片，应变片包括呈45°夹角分布的三维应变花，如图5所示，该三维应变花分别安装于x轴、y轴以及与x轴呈45°位置处，控制单元包括可采集应变花三维压力值的采集模块，可根据应变花压力值计算待测举升单元主应力值的计算模块，以及可将计算模块中主应力值输出的控制模块，采集模块电连接计算模块，计算模块电连接控制模块。

其中，上述中，计算模块计算待测举升单元主应力值的公式为：

σ1＝e×(εmax+εmin×v)/(1-ν²)(4)

σ2＝e×(εmin+εmax×v)/(1-ν²)(5)

e-弹性模量，ν-泊松比。

由上述公式(1)(2)(3)求得主应变的数值和方向，再通过公式(4)(5)计算得主应力σ1和σ2的数值，为判断结构的可靠性提供依据。以上应变采集和应力计算过程均通过控制单元中的程序设定自动完成，其精确度更高。

假设设置有n个应变片，当以初始设定压力值施加至待测举升单元上时，依次连接应变片1～应变片n分别记录初始值；继续施压到预设额定载荷倍数压力值时依次连接应变片1～应变片n分别记录并计算得出n个待检测部位此时的应变值。

另外，本发明除可单独对一个待测举升单元进行测试外，本发明还可同时对多个举升单元进行测试，如图1-3所示，底座1上并列设置有多个支架2，每个支架2上均设置有单独的加载单元3，每个加载单元3均电连接于控制单元。如图所示，以设置两个测控系统为例，其中一个支架2上可安装车体举升单元，另一个支架2上可安装转向架举升单元。

本发明还提出了一种架车机举升单元加载试验测控方法，该测控方法使用上述的架车机举升单元加载试验测控系统，具体包括以下步骤：控制单元按照初始设定压力值发出控制信号至加载单元；加载单元的液压缸接收控制信号，并初始压力施加至待测举升单元上；液压缸在加载压力过程中不断增加压力值至预设额定压力值倍数的压力值，在压力加载过程中，液压缸上的压力传感器实时反馈液压缸施加的压力信号至控制单元，以对加载压力值进行检测；控制单元同时根据反馈压力调整施加压力值，以对加载压力进行控制。

通过上述压力传感器的实时感应，以及控制单元对液压缸压力的pid调节，实现了待测举升单元加载压力的控制以及检测。

同时，本发明的测控方法还可针对待测举升单元的挠度进行检测，具体检测方法进一步包括以下步骤：液压缸以初始设定压力值加载压力时，位移传感器感应到液压缸的初始位移值并反馈至控制单元，此时该位移值记为a；液压缸施加压力至预设额定压力值倍数的压力值时，位移传感器感应到液压缸的第二位移值并反馈至控制单元，此时该位移值记为b；控制单元计算第二位移值与初始位移值的差值，并将该差值输出以作为待测举升单元挠度值的检测，即位移值b-位移值a所得数值即得到待测举升单元的挠度值。

本发明同时可对待测举升单元的应力进行检测，进一步包括以下步骤：控制单元采集贴附于待测举升单元上应变花的应力信号，控制单元的计算模块根据预设公式计算主应力值，以对待测举升单元的应力进行测试。

在测试应力值的步骤中，计算模块中的预设公式为：

σ1＝e×(εmax+εmin×v)/(1-ν²)(4)，

σ2＝e×(εmin+εmax×v)/(1-ν²)(5)，

计算模块按照上述预设公式顺次计算得出主应力值，其中，e为弹性模量，ν为泊松比，ε为应变花各个方向上的应力值，σ为主应力值。

即由公式(1)(2)(3)求得主应变的数值和方向，再通过公式(4)(5)计算得主应力σ1和σ2的数值，为判断待测举升单元的可靠性提供依据。以上应变采集和应力计算过程均通过控制单元自动完成。

具体的，系统施加到初始设定压力值时依次连接多个应变片，如应变片1～应变片n到设置于控制单元中的多个应力变送器，以分别记录初始值；系统继续施压到预设额定载荷倍数的压力值时依次连接应变片1～应变片n到多个应力变送器，分别记录并计算得出n个待检测部位此时的应变值。应力变送器价格便宜可重复使用，节省测试成本。

上述中，通过本架车机举升单元加载试验测控系统及方法可进行加载压力控制及检测、举升柱挠度检测、主要部位应力检测，降低了检测难度及检测成本，提高了检测精度。

同时，在本发明中，该测控系统还设置有触摸屏，控制单元连接于触摸屏，当需要对测控系统发出指令时，可通过触摸屏进行操作，以进一步控制控制单元的控制信号发出，通过触摸屏，也可直观的看到各压力数值、挠度数值以及应力数值的大小变化等，更直观。