CN111721555B - 一种制动夹钳单元性能检测的试验方法及试验台 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种制动夹钳单元性能检测的试验方法，包括：第一驱动装置在控制***的控制下，驱动设置在被测的制动夹钳单元中的车轮沿第一方向往复运动，校准车轮的初始位置，得到位移零点；第一驱动装置根据控制***在预设时间内向其输出的第一控制信号，驱动车轮沿第一方向运动，并带动制动夹钳单元沿第一方向运动；力传感器在预设时间内实时检测制动夹钳单元对车轮的压力，控制***将最大压力记录为变轨力值；且位移传感器实时检测制动夹钳单元相对于位移零点的移动距离，控制***将最大移动距离记录为变轨位移；当最大压力在第一预设范围内且最大移动距离在预设轨距差范围内，控制***输出制动夹钳单元测试完成信号。

Description

一种制动夹钳单元性能检测的试验方法及试验台

技术领域

本发明涉及轨道车辆制动试验技术领域，尤其涉及一种制动夹钳单元性能检测的试验方法及试验台。

背景技术

不同国家和地区铁路轨距规格有所不同，如中国、韩国及欧洲各国普遍采用轨距为1435mm的标准轨，蒙古、俄罗斯等国家采用轨距为1520mm的宽轨，泰国等国采用轨距为1000mm的窄轨，不同的轨距规格给国际间交通运输带来了很大的不便。为实现不同国家之间的铁路互通，需要研制可适用不同轨距用的列车，列车的车轮间距离需随轨道距离变化而变化。因此，对车轮实行制动的制动夹钳单元也需要具有随轨距变化而变化的功能。所以，在装车前，对制动夹钳单元的变轨性能进行检测是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种制动夹钳单元性能检测的试验方法及试验台，通过控制***的控制进行制动夹钳单元变轨力值和变轨位移的实时检测，为制动夹钳单元的变轨性能及可靠性分析提供理论依据。用以执行该试验方法的试验台结构简单、操作方便，可模拟实际车轮的变轨动作，并且可实现对不同规格的制动夹钳单元的性能检测。

为实现上述目的，第一方面,本发明提供了一种制动夹钳单元性能检测的试验方法，所述试验方法包括：

第一驱动装置在控制***的控制下，驱动设置在被测的制动夹钳单元中的车轮沿第一方向往复运动，校准所述车轮的初始位置，得到位移零点；

所述控制***在预设时间内向所述第一驱动装置输出第一控制信号，所述第一驱动装置根据所述第一控制信号驱动所述车轮沿第一方向运动，并带动所述被测的制动夹钳单元沿所述第一方向运动；

所述被测的制动夹钳单元上设置的力传感器在所述预设时间内实时检测所述被测的制动夹钳单元受到所述车轮的压力，并发送给所述控制***，所述控制***将所述检测得到的最大压力记录为变轨力值；并且所述被测的制动夹钳单元上设置的位移传感器在所述预设时间内实时检测所述被测的制动夹钳单元相对于所述位移零点的移动距离，并发送给所述控制***，所述控制***将所述检测得到的最大移动距离记录为变轨位移；

当所述最大压力在第一预设范围内且所述最大移动距离在预设轨距差范围内，所述控制***输出制动夹钳单元测试完成信号。

优选的，所述试验方法还包括：

在所述控制***在预设时间内向所述第一驱动装置输出第一控制信号的同时，所述控制***在预设时间内向第二驱动装置输出第二控制信号，所述第二驱动装置根据所述第二控制信号驱动所述车轮按照设定的速度跑合。

优选的，所述第一驱动装置在控制***的控制下，驱动设置在被测的制动夹钳单元中的车轮沿第一方向往复运动，校准所述车轮的初始位置，得到位移零点具体为：

所述控制***向所述第一驱动装置输出第一初始化控制信号；所述第一驱动装置根据所述第一初始化控制信号驱动所述车轮沿所述第一方向运动，所述力传感器实时检测所述压力并发送给所述控制***，当所述压力大于等于预设阈值时，所述控制***向所述第一驱动装置输出第二初始化控制信号；所述第一驱动装置根据所述第二初始化控制信号驱动所述车轮沿所述第一方向的相反方向运动，并开始记录所述第一驱动装置的电机转数，同时所述力传感器实时检测所述压力并发送给所述控制***，当所述压力大于等于预设阈值时，所述控制***控制停止第一驱动装置的动力输出，并根据所述第一驱动装置的电机转数计算第一位移；所述控制***驱动所述车轮沿所述第一方向运动1/2的第一位移，使所述车轮到达所述位移零点，同时所述控制***向所述位移传感器发送重置控制信号。

第二方面，本发明提供了一种制动夹钳单元性能检测的试验台，用以执行上述权利要求1所述的制动夹钳单元性能检测的试验方法，所述试验台包括：底座、吊架、车轮、车轮支座、第一驱动装置、力传感器、位移传感器和控制***；

所述底座水平设置在地面上；所述底座上具有滑动机构；所述滑动机构包括滑轨和设置在滑轨上的滑块；

所述吊架设置在所述底座上，且与所述滑轨平行设置，用以对被测的制动夹钳单元进行悬吊固定；

所述车轮支座设置在所述滑块上；

所述车轮固定在所述车轮支座上，且设置在所述被测的制动夹钳单元中；

所述第一驱动装置与所述控制***相连，位于所述车轮支座的一侧，用以在所述控制***的控制下，驱动所述车轮支座沿所述滑轨运动，改变所述车轮支座沿所述滑轨方向的位移，从而改变所述车轮沿所述滑轨方向的位移，进而推动所述被测的制动夹钳单元沿所述滑轨方向产生位移；

所述力传感器与所述控制***相连，设置在所述被测的制动夹钳单元中，用以实时检测所述被测的制动夹钳单元的变轨力值，并发送给所述控制***；

所述位移传感器与所述控制***相连，设置在所述吊架上；所述位移传感器与所述被测的制动夹钳单元固定，用以实时检测所述被测的制动夹钳单元的变轨位移，并发送给所述控制***。

优选的，所述试验台还包括第二驱动装置；

所述第二驱动装置与所述控制***相连接，位于所述车轮支座上，用以在所述控制***的控制下驱动所述车轮按照设定的速度跑合。

优选的，所述车轮支座包括底板、第一侧板、第二侧板和支撑板；

所述底板水平设置在所述滑块的上表面；所述第一侧板和所述第二侧板之间间隔固定间距相互平行且分别垂直于所述底板设置，用以所述车轮设置在所述第一侧板和所述第二侧板之间；所述第一侧板和所述第二侧板与所述底板固定连接；所述第一侧板和第二侧板上分别具有同轴设置的通孔，用于对所述车轮进行固定；所述支撑板为多个，分别设置在所述第一侧板和所述第二侧板的外侧面，且每个所述支撑板与相连接的所述第一侧板或所述第二侧板相垂直。

进一步优选的，所述车轮通过车轮组件与所述车轮支座固定，所述车轮组件包括两个制动盘、转轴、平键、隔套、两个轴承座和两个轴承；

所述两个制动盘分别固定在所述车轮两侧；

所述转轴包括转轴本体和限位凸台；所述限位凸台的外径大于所述转轴本体的直径；所述转轴本体上具有键槽；

所述平键设置在所述键槽内；

所述隔套可拆卸的套接于所述转轴本体上，且所述隔套与所述限位凸台分别位于所述键槽的两侧；

每个轴承安装在一个轴承座内；

所述转轴通过所述平键插接在所述车轮的轮毂键槽内；

所述转轴本体的两端分别由内向外穿过第一侧板的通孔和所述第二侧板的通孔；所述限位凸台的外端面伸出所述第一侧板的外侧与轴承相接；所述隔套的外端面伸出所述第二侧板的外侧与轴承相接；

每个所述轴承由所述通孔的外侧套接在所述转轴本体的两端上，两个所述轴承座分别固定在所述第一侧板和所述第二侧板的外侧壁上。

优选的，所述试验台还包括：吊架移动结构；

所述吊架移动结构设置在所述底座上，用于承载所述吊架，所述吊架移动结构改变所述吊架相对于所述车轮的距离，从而对不同规格的被测的制动夹钳单元进行悬吊固定。

优选的，所述试验台还包括：位移传感器支座；所述位移传感器支座包括：固定支架、固定板、旋转座、旋转轴和弹簧销；

所述固定支架固定在所述吊架上；

所述固定板的下表面与所述固定支架固定连接；所述固定板的上表面具有第一弹簧销固定孔、第二弹簧销固定孔和第一旋转轴固定孔；所述第一弹簧销固定孔与第一旋转轴固定孔之间的间距和所述第二弹簧销固定孔与所述第一旋转轴固定孔之间的间距相等；所述第一弹簧销固定孔竖直设置在所述第一旋转轴固定孔上方，所述第二弹簧销固定孔水平设置在所述第一旋转轴固定孔一侧；

所述旋转座包括旋转板和位移传感器支架；

所述旋转板的上表面具有第二旋转轴固定孔和第三弹簧销固定孔；所述第三弹簧销固定孔竖直设置在所述第二旋转轴固定孔上方，且二者之间的间距与所述第二弹簧销固定孔与所述第一旋转轴固定孔之间的间距相等；所述位移传感器支架固定在所述旋转板的上表面上；

所述旋转轴穿过所述第二旋转轴固定孔和所述第一旋转轴固定孔将所述旋转板与所述固定板固定；

所述弹簧销通过所述第三弹簧销固定孔紧固在所述旋转板上；

所述固定板和旋转座之间以旋转轴为转轴产生相对旋转，在所述第三弹簧销固定孔与所述第一弹簧销固定孔或所述第二弹簧销固定孔对准时，所述弹簧销***所述第一弹簧销固定孔或所述第二弹簧销固定孔对所述固定板和所述旋转座进行固定。

进一步优选的，所述试验台还包括：第二驱动装置固定架；

所述第二驱动装置固定架设置在所述底板上，用以固定所述第二驱动装置。

本发明实施例提供的一种制动夹钳单元性能检测的试验方法，通过控制***的控制，设置在制动夹钳单元中的车轮在第一驱动装置的驱动下模拟变轨动作，进而推动制动夹钳单元跟随变轨运动，在模拟变轨过程中，通过力传感器对制动夹钳单元的变轨压力进行实时检测，同时通过位移传感器对变轨位移进行实时检测，为制动夹钳单元的变轨性能分析提供了理论依据，并可通过多次反复测试，对制动夹钳单元的变轨性能进行有效的可靠性分析。

附图说明

图1为本发明实施例提供的制动夹钳单元性能检测的试验台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的滑动机构的组成示意图；

图3为本发明实施例提供的车轮支座的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的车轮与车轮组件安装的示意图；

图5为本发明实施例提供的转轴的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的制动夹钳单元的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的吊架的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的位移传感器、制动夹钳单元与吊架的安装示意图；

图9为本发明实施例提供的制动夹钳单元变轨距的状态示意图；

图10为本发明实施例提供的位移传感器支座的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的固定板和旋转座的拆解结构示意图；

图12为本发明实施例提供的固定板和旋转座的使用状态一示意图；

图13为本发明实施例提供的固定板和旋转座的使用状态二示意图；

图14为本发明实施例提供的制动夹钳单元性能检测的试验方法流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例提供的一种制动夹钳单元性能检测的试验方法及试验台，可以对带变轨距功能的制动夹钳单元变轨距性能及可靠性进行检测。

本发明提供的一种制动夹钳单元性能检测的试验方法，是基于一种制动夹钳单元性能检测的试验台实现的，为了更好的理解本发明的试验方法，首先对制动夹钳单元性能检测的试验台的结构进行说明。如图1中所示的制动夹钳单元性能检测的试验台的结构示意图，制动夹钳单元性能检测的试验台包括：底座1、车轮支座2、车轮3、吊架4、力传感器(图中未示出)、第一驱动装置5、位移传感器6和控制***(图中未示出)。

底座1水平设置在地面上，是整个试验台的支撑机构。底座1上具有滑动机构11，包括滑轨111和设置在滑轨111上的滑块112。图2为本发明实施例提供的滑动机构的组成示意图。结合图1和图2所示，滑动机构11具体包括两条平行设置的滑轨111，每条滑轨111上具有两个滑块112。滑块112内具有滚针1121，滚针1121与滑轨111配合，具有很好的导向作用，使得滑块112与滑轨111可以相对运动。为限制滑块112沿垂直于滑轨111的方向运动，滑轨111的横截面优选采用梯形设计。需要说明的是滑动机构11并不限于图1和图2中所示的组成和结构，不能用来限定本发明的保护范围。

图3为本发明实施例提供的车轮支座的结构示意图。如图3所示，车轮支座2设置在滑块112上。车轮支座2具体包括底板21、第一侧板22、第二侧板23和支撑板24。

底板21水平设置在滑块112的上表面。

第一侧板22和第二侧板23之间间隔固定间距相互平行且分别垂直于底板21设置，方便车轮3设置在第一侧板22和第二侧板23之间。第一侧板22和第二侧板23与底板21固定连接。第一侧板22和第二侧板23上具有同轴设置的通孔100，用以对车轮3进行固定。

为使车轮支座2的结构更加稳固，分别在第一侧板22和第二侧板23的外侧面设置有多个支撑板24，每个支撑板24与相连接的第一侧板22或第二侧板23相垂直。需要说明的是，此处支撑板24的数量仅为具体说明个，并不用于限定本发明的保护范围，可以根据不同需要具体设置不同数量，例如，在本例中，支撑板24的数量为四个，平均设置在第一侧板22和第二侧板23的外侧面。

图4为本发明实施例提供的车轮与车轮组件安装的示意图。结合图4所示，车轮3通过车轮组件200与车轮支座2固定。车轮组件200具体包括两个制动盘201、转轴202、平键203、隔套204、两个轴承座205、两个轴承206和螺栓207。

两个制动盘201分别固定在车轮3的两侧，优选通过螺栓207固定。

图5为本发明实施例提供的转轴的结构示意图。如图5所示，转轴202包括转轴本体2021和限位凸台2022。限位凸台2022的外径大于转轴本体2021的直径。转轴本体2021上具有键槽2023。

再结合图4，平键203设置在键槽2023内。转轴202通过平键203插接在车轮的轮毂键槽内。

隔套204可拆卸的套接于转轴本体2021上，且隔套204与限位凸台2022分别位于键槽2023的两侧。

再结合图1和图3，转轴本体2021的两端分别由内向外穿过第一侧板22的通孔100和第二侧板23的通孔100。限位凸台2022的外端面伸出第一侧板22的外侧与轴承206相接。隔套204的外端面伸出第二侧板23的外侧与轴承206相接。通过限位凸台2022和隔套204的设置，使得车轮3与第一侧板22和第二侧板23之间具有固定的间隙，在车轮3转动时，不会与第一侧板22和第二侧板23发生摩擦。

轴承206可以保证转轴202的正常旋转，轴承座205对轴承206起支撑作用，同时也对整个车轮3起承载作用。

每个轴承206安装在一个轴承座205内。

每个轴承206由通孔100的外侧套接在转轴本体2021的两端上。两个轴承座205分别固定在第一侧板22和第二侧板23的外侧壁上。

第一驱动装置5与控制***相连，接收控制***发出的控制信号为车轮3沿滑轨111横向移动提供动力。再如图1所示，第一驱动装置5设置在车轮支座2的一侧，包括第一驱动装置本体51和动力输出轴52。动力输出轴52与车轮支座2固定，驱动车轮支座2沿滑轨111运动，进而带动承载于车轮支座2上的车轮3沿滑轨111运动。

在一个优选的实施例中，为方便第一驱动装置5的固定，该试验台还设置有第一驱动固定装置14和动力输出轴固定装置15。

第一驱动固定装置14设置在车轮支座2的一侧，用以固定第一驱动装置5。

动力输出轴固定装置15与第一侧板22的外侧壁进行固定。结合图3所示，动力输出轴固定装置15上具有固定孔151，螺栓将动力输出轴52固定在固定孔151内，使得第一驱动装置5为车轮支座2沿滑轨111的运动提供稳定的驱动力。

该制动夹钳单元性能检测的试验台可以对不同轨距之间转换的带变轨距功能的制动夹钳单元进行测试。例如，在一个具体实施例中，具体使用的测试轨距为1435mm和1520mm两种轨距，当然，也可以更换不同规格的轨距进行测试。

图6为本发明实施例提供的制动夹钳单元的结构示意图。如图6所示，制动夹钳单元300包括：吊座301、制动夹钳302、随动机构303、制动缸304和吊轴305。

制动夹钳单元300通过吊座301固定在吊架4上。

制动夹钳302固定安装在吊座301上，制动夹钳302上具有两个识别摩擦块(图中未示出)。车轮3位于制动夹钳302的两个识别摩擦块之间，制动夹钳单元300处于缓解状态时，两侧的识别摩擦块和车轮3之间存在固定的间隙。

随动机构303安装在吊座301的下方，通过吊轴305与制动夹钳302固定相连。

随动机构303的内部还设置有弹性定位结构(图中未示出)，具有自动对中功能。弹性定位结构在制动夹钳单元300随车轮3的运动过程中积攒的弹性势能在车轮3移动完成后进行释放，带动随动机构303、制动夹钳302、吊轴305和制动缸304整体继续移动一定的距离，能够保持车轮3处在制动夹钳单元300的中间。

制动缸304的动力输出部(图中未示出)与制动夹钳302通过铰接螺栓相连。

再如图1中所示，该试验台的吊架4与滑轨111平行设置在底座1上。图7为本发明实施例提供的吊架的结构示意图。结合图1和图7，吊架4包括一组吊架支座41和吊架杆42。

一组吊架支座41垂直设置在底座1上，每个吊架支座41的底部与底座1固定。

吊架杆42通过吊架支座41架设在底座1的上方。为方便吊架杆42的安装和更换，吊架杆42的上表面设置有吊环421。吊架杆42的两端和吊架支座41的顶端均设置成倒角结构，吊架杆42通过其两端的限位凸台422限制其在吊架支座41上的运动。

吊架杆42的下表面设置有制动夹钳单元安装座423。具体的，制动夹钳单元300通过吊座301固定在制动夹钳单元安装座423上。

为适用于对不同规格制动夹钳臂的被测的制动夹钳单元的悬吊固定，在底座1上还设置有一组吊架移动结构12，用来承载吊架4。每个吊架移动结构12上具有与滑轨111平行设置的多组螺纹孔121，螺栓穿过螺纹孔121将吊架支座41与吊架移动结构12可拆卸固定，改变了吊架4在底座1上的纵向位置，从而改变了吊架4相对于车轮3的距离，使得吊架4可悬吊不同规格制动夹钳臂的制动夹钳单元。

为实时检测被测的制动夹钳单元300的变轨力值，该试验台设置的力传感器8，具体为两个。

每个力传感器8与控制***相连，如图9中所示，两个力传感器8分别安装在两个制动夹钳302的识别摩擦块槽中。需要说明的是，在正常的运行环境而非测试环境下，制动夹钳的识别摩擦块槽是用于识别摩擦块的安装的，可以识别制动夹钳302的变轨动作。在此试验台中，在识别摩擦块槽中除安装有识别摩擦块外，还安装有力传感器8，目的是方便力传感器8实时检测制动夹钳单元的变轨力值，并发送至控制***。

图8为本发明实施例提供的位移传感器、制动夹钳单元与吊架的安装示意图。如图8所示，位移传感器6与控制***相连，具体设置在吊架支座41上，位移传感器6的测试部61与被测的制动夹钳单元300的吊轴305固定，以实时检测被测的制动夹钳单元300的变轨位移，并发送至控制***。

图9为本发明实施例提供的制动夹钳单元变轨距的状态示意图。结合图1和图9所示，制动夹钳单元300在缓解状态(非制动状态)下，车轮3被第一驱动装置5推动，车轮3与制动夹钳302一侧的识别摩擦块接触，从而对制动夹钳单元300产生推力，带动制动夹钳单元300运动，直至车轮3完成变轨。此时，可通过位移传感器6的检测结果而获得制动夹钳单元300的变轨位移。图9中所示，左边为变轨前的制动夹钳单元300和车轮3的状态，右边为变轨后的制动夹钳单元300和车轮3的状态。

为方便位移传感器6的固定和更换，在一个优选的实施例中，该试验台还设置有位移传感器支座16。图10为本发明实施例提供的位移传感器支座的结构示意图，结合图1和图10所示，位移传感器6通过位移传感器支座16与吊架支座41固定。

位移传感器支座16包括：固定支架161、固定板162、旋转座163、弹簧销164和旋转轴(图中未示出)。

固定支架161通过螺栓固定在吊架支座41的侧壁上。

固定板162的下表面与固定支架161固定连接。

图11为本发明实施例提供的固定板和旋转座的拆解结构示意图。结合图11所示，固定板162的上表面具有第一弹簧销固定孔1621、第二弹簧销固定孔1622和第一旋转轴固定孔1623。第一弹簧销固定孔1621与第一旋转轴固定孔1623之间的间距和第二弹簧销固定孔1622与第一旋转轴固定孔1623之间的间距相等。第一弹簧销固定孔1621竖直设置在第一旋转轴固定孔1623的上方，第二弹簧销固定孔1622水平设置在第一旋转轴固定孔1623的一侧。

旋转座163包括旋转板1631和位移传感器支架1632。

旋转板1631的上表面具有第二旋转轴固定孔16311和第三弹簧销固定孔16312。

第三弹簧销固定孔16312竖直设置在第二旋转轴固定孔16311上方，且二者之间的间距与第二弹簧销固定孔1622与第一旋转轴固定孔1623之间的间距相等。位移传感器支架1632固定在旋转板1631的上表面上，位移传感器6穿过位移传感器支架1632固定在位移传感器支座16上，并且通过位移传感器6穿入位移传感器支架1632不同长度，可改变位移传感器6相对于被测的制动夹钳单元300的距离，可满足对不同规格的制动夹钳单元300的变轨位移的检测。

旋转轴穿过第二旋转轴固定孔16311和第一旋转轴固定孔1623将旋转板1631与固定板162固定。

弹簧销164通过第三弹簧销固定孔16312紧固在旋转板1631上。

固定板162和旋转座163之间以旋转轴为转轴产生相对旋转，在第三弹簧销固定孔16312与第一弹簧销固定孔1621或第二弹簧销固定孔1622对准时，弹簧销164***第一弹簧销固定孔1621或第二弹簧销固定孔1622对固定板162和旋转座163进行固定。

图12为本发明实施例提供的固定板和旋转座的使用状态一示意图；图13为本发明实施例提供的固定板和旋转座的使用状态二示意图。结合图12和图13，在用于测试时，弹簧销164***第一弹簧销固定孔1621固定，如图12所示。在需要进行制动夹钳单元的安装或更换时，拔出弹簧销164，解锁固定板162和旋转座163之间的固定，并以旋转轴为转轴进行旋转座163的旋转，至第三弹簧销固定孔16312与第二弹簧销固定孔1622对准，将弹簧销164***第二弹簧销固定孔1622固定，如图13所示。通过可旋转的结构设计，保证被测的制动夹钳单元300具有足够的安装空间，避免容易因为更换制动夹钳单元而造成位移传感器6的损坏。在更换或安装制动夹钳单元300完成后，再拔出弹簧销164，解锁固定板162和旋转座163之间的固定，并以旋转轴为转轴进行旋转座163的反方向旋转，至第三弹簧销固定孔16312与第一弹簧销固定孔1621对准，将弹簧销164***第一弹簧销固定孔1621固定，即可用于执行测试。

为测试被测的制动夹钳单元300在车轮3转动时的变轨性能。再如图1所示，该试验台还设置有第二驱动装置7。第二驱动装置7与控制***相连，且位于车轮支座2的一侧，以接收控制***的控制信号驱动车轮3按照设定的速度跑合。第二驱动装置7可以通过多种方式驱动车轮3转动，比如齿轮、同轴、皮带等传动方式。在本实施例中，第二驱动装置7通过皮带(图中未示出)驱动车轮3的转动。

为方便第二驱动装置7的固定，如图3中所示，底板21上还设置有第二驱动装置固定架13。第二驱动装置7固定在第二驱动装置固定架13上，使得第二驱动装置7与车轮3沿滑轨111同步运动的同时可以为车轮3提供稳定连续的转动动力。

以上对制动夹钳单元检测的试验台的各个主要组成部分及其连接关系进行了说明，下面介绍该制动夹钳单元检测的试验方法。

图14为本发明实施例提供的制动夹钳单元性能检测的试验方法流程图。如图14所示，该制动夹钳单元性能检测的试验方法包括以下步骤：

步骤101，第一驱动装置在控制***的控制下，驱动设置在被测的制动夹钳单元中的车轮沿第一方向往复运动，校准车轮的初始位置，得到位移零点；

具体的，第一驱动装置可以为横移电机。

控制***向第一驱动装置输出第一初始化控制信号；第一驱动装置根据第一初始化控制信号驱动车轮沿第一方向运动，力传感器实时检测压力并发送给控制***，当压力大于等于预设阈值时，控制***向第一驱动装置输出第二初始化控制信号；具体的，预设阈值为车轮的制动盘与制动夹钳单元的识别摩擦块贴合但还未对制动夹钳单元进行推动时，力传感器检测的力值。此时，第一驱动装置根据第二初始化控制信号驱动车轮沿第一方向的相反方向运动，并开始记录第一驱动装置的电机转数，同时力传感器实时检测压力并发送给控制***，当压力大于等于预设阈值时，控制***控制停止第一驱动装置的动力输出，并根据第一驱动装置的电机转数计算第一位移；第一位移的数值是实际测得的两个制动夹钳上的两个识别摩擦块之间的距离。控制***驱动车轮沿第一方向运动1/2的第一位移，使车轮到达位移零点，同时控制***向位移传感器发送重置控制信号。

横移电机的转数与横移方向上的位移量具有固定的对应关系，因此可以通过控制***记录的第一驱动装置的电机转数，计算出电机动力输出轴运动的距离，即车轮由制动夹钳一侧识别摩擦块移动到另一侧识别摩擦块的距离。然后将两个识别摩擦块的中点标记位移零点。当车轮移动到位移零点后，控制***将位移传感器中的初始位移记录值重置为0。

在一个具体的实施例中，假如预设阈值为20N，第一方向为左，第一方向的相反方向为右。控制***控制第一驱动装置驱动车轮进行横移,首先以0.005m/s速度向左移动。当左侧力传感器采集到信号对应F≥20N时，第一驱动装置停止驱动，而后车轮以0.005m/s速度向右移动，并开始记录电机转数，当右侧力传感器采集到信号对应F≥20N时，第一驱动装置停止驱动，通过控制***记录的电机转数，得出电机的动力输出轴的运动距离Sr，然后车轮向左运动距离S₀＝Sr/2完成车轮位置初始化，标记位移零点位置。

步骤102，控制***在预设时间内向第一驱动装置输出第一控制信号，第一驱动装置根据第一控制信号驱动车轮沿第一方向运动，并带动被测的制动夹钳单元沿第一方向运动；

具体的，预设时间为变轨时间，可以根据变轨线路的导向轨长度和车辆运行速度进行计算。当第一驱动装置驱动车轮横向运动进行变轨时，车轮的轮沿会推动制动夹钳单元跟随其一起横向运动，实现变轨。

变轨时间T的计算公式为：T＝S₁/V₀

其中，S₁为变轨线路导向轨长，V₀为车辆运行速度。

为模拟车轮在现实中的变轨过程，进一步具体的，在控制***在预设时间内向第一驱动装置输出第一控制信号的同时，控制***在预设时间内向第二驱动装置输出第二控制信号，第二驱动装置根据第二控制信号驱动车轮按照设定的速度跑合。

其中，第二驱动装置是为车轮提供转动动力的驱动装置，可以为旋转电机。

步骤103，被测的制动夹钳单元上设置的力传感器在预设时间内实时检测被测的制动夹钳单元受到车轮的压力，并发送给控制***，控制***将检测得到的最大压力记录为变轨力值；

步骤104，被测的制动夹钳单元上设置的位移传感器在预设时间内实时检测被测的制动夹钳单元相对于位移零点的移动距离，并发送给控制***，控制***将检测得到的最大移动距离记录为变轨位移；

具体的，在试验中，步骤103和步骤104是同步进行的，制动夹钳单元的随动机构内部设置有弹性定位结构，具有自动对中功能。因此，在车轮完成变轨后，弹性定位结构的弹性势能释放，使得识别摩擦块和车轮之间的固定间隙不变，即能够保持车轮处在制动夹钳单元的中间。通过位移传感器检测制动夹钳单元的最大移动距离就是实际的变轨位移。

步骤105，当最大压力在第一预设范围内且最大移动距离在预设轨距差范围内，控制***输出被测的制动夹钳单元变轨完成信号。

具体的，第一预设范围指的是制动夹钳单元能够成功变轨，又不会对车轮造成损害的力值范围。预设轨距差范围指的是变轨前后两车轮内侧距的1/2差值的范围。控制***输出被测的制动夹钳单元变轨完成信号，不仅包括制动夹钳单元的变轨成功的信号，还包括制动夹钳单元自动对中功能正常的信号。

以上介绍了试验方法的执行过程，下面以一个具体的实例，以1435mm和1520mm两种轨距下变轨的测试进行举例说明，其中，1435mm的轨道为标准轨，1520mm的轨道为宽轨，标准轨和宽轨时两车轮内侧距分别为1353mm和1440mm。需要说明的是，一个完整的试验过程包括两种轨距之间的往复变换。为了更加清楚的描述本发明的技术方案，仅以标准轨变宽轨为例加以说明，但并不表示本发明的试验过程仅仅包括标准轨变宽轨的过程。

根据以上方法，得到预设轨距差为43.5cm。两侧的识别摩擦块和车轮之间固定的间隙为6mm。导向轨长S₁＝5m，车辆运行速度V₀≦30km/h，变轨时间T＝S₁/V₀，即T≦0.6s。变轨力值记录为F，变轨位移记录为S₂。当S₂∈(S-2，S+2)mm，F∈(3000，5000)N时，则制动夹钳单元由标准轨变宽轨正常。

首先进行车轮静态变轨试验的描述，车轮静态变轨试验时，车轮不转动，只是在第一驱动装置的驱动下，以一定的速度沿滑轨方向横移。

车轮位于位移零点，即标准轨位置。第一驱动装置驱动车轮，首先向宽轨横向移动6mm，此时制动夹钳单元不产生位移，但是车轮轮沿和识别摩擦块开始接触。车轮继续向宽轨方向移动，除吊座外，制动夹钳单元的其他部分跟随车轮移动，同时控制***采集力传感器和位移传感器的实时信号，记录变轨压力F，变轨位移S₂，并可绘制F与S₂的关系图，用于研究变轨过程中的制动夹钳单元各项性能参数，对制动夹钳单元进行优化提供试验数据。直到车轮继续移动37.5mm后，车轮完成变轨。之后，随动机构内部的弹性定位结构，带动随动机构、制动缸和制动夹钳整体继续向宽轨方向移动6mm，使得制动夹钳单元识别摩擦块和车轮始终保持固定的间隙6mm。

所以，当37.5≤S₂时，则车轮变轨成功；当41.5≤S₂＜45.5，则制动夹钳单元自动对中正常。

下面进行车轮动态变轨试验的描述，动态变轨试验是车轮除了在第一驱动装置的驱动下以一定的速度沿滑轨方向横移，还在第二驱动装置的驱动下模拟现车速度转动。

车轮转速的计算公式R＝V₀/π/D，其中D为车轮直径。

详细的变轨过程以及变轨是否成功的判断同车轮静态变轨试验，在此不再赘述。

以上测试方法可以反复执行多次，以获得可靠性分析的依据。

本发明实施例提供的一种制动夹钳单元性能检测的试验方法，通过控制***的控制，设置在制动夹钳单元中的车轮在第一驱动装置的驱动下变轨，进而推动制动夹钳单元实现变轨，在此过程中，通过力传感器对制动夹钳单元的变轨压力进行实时检测，同时通过位移传感器对变轨位移进行实时检测，为制动夹钳单元的变轨性能及可靠性分析提供了理论依据。用以执行该试验方法的试验台结构简单、操作方便。通过第二驱动装置的设置，可模拟实际车轮的变轨，通过吊架移动结构的设置，该试验台可实现对不同规格的制动夹钳单元的变轨性能检测。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制动夹钳单元性能检测的试验方法，其特征在于，所述试验方法包括一次或多次检测过程，所述检测过程包括：

第一驱动装置在控制***的控制下，驱动设置在被测的制动夹钳单元中的车轮沿第一方向往复运动，校准所述车轮的初始位置，得到位移零点；

所述控制***在预设时间内向所述第一驱动装置输出第一控制信号，所述第一驱动装置根据所述第一控制信号驱动所述车轮沿第一方向运动，并带动所述被测的制动夹钳单元沿所述第一方向运动；

所述被测的制动夹钳单元上设置的力传感器在所述预设时间内实时检测所述被测的制动夹钳单元受到所述车轮的压力，并发送给所述控制***，所述控制***将所述检测得到的最大压力记录为变轨力值；并且所述被测的制动夹钳单元上设置的位移传感器在所述预设时间内实时检测所述被测的制动夹钳单元相对于所述位移零点的移动距离，并发送给所述控制***，所述控制***将所述检测得到的最大移动距离记录为变轨位移；

当所述最大压力在第一预设范围内且所述最大移动距离在预设轨距差范围内，所述控制***输出制动夹钳单元测试完成信号。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述试验方法还包括：

在所述控制***在预设时间内向所述第一驱动装置输出第一控制信号的同时，所述控制***在预设时间内向第二驱动装置输出第二控制信号，所述第二驱动装置根据所述第二控制信号驱动所述车轮按照设定的速度跑合。

3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述第一驱动装置在控制***的控制下，驱动设置在被测的制动夹钳单元中的车轮沿第一方向往复运动，校准所述车轮的初始位置，得到位移零点具体为：

所述控制***向所述第一驱动装置输出第一初始化控制信号；所述第一驱动装置根据所述第一初始化控制信号驱动所述车轮沿所述第一方向运动，所述力传感器实时检测所述被测的制动夹钳单元受到所述车轮的压力并发送给所述控制***，当所述压力大于等于预设阈值时，所述控制***向所述第一驱动装置输出第二初始化控制信号；所述第一驱动装置根据所述第二初始化控制信号驱动所述车轮沿所述第一方向的相反方向运动，并开始记录所述第一驱动装置的电机转数，同时所述力传感器实时检测所述被测的制动夹钳单元受到所述车轮的压力并发送给所述控制***，当所述压力大于等于预设阈值时，所述控制***控制停止第一驱动装置的动力输出，并根据所述第一驱动装置的电机转数计算第一位移；所述控制***驱动所述车轮沿所述第一方向运动1/2的第一位移，使所述车轮到达所述位移零点，同时所述控制***向所述位移传感器发送重置控制信号。

4.一种制动夹钳单元性能检测的试验台，用以执行上述权利要求1所述的制动夹钳单元性能检测的试验方法，其特征在于，所述试验台包括：底座、吊架、车轮、车轮支座、第一驱动装置、力传感器、位移传感器和控制***；

所述底座水平设置在地面上；所述底座上具有滑动机构；所述滑动机构包括滑轨和设置在滑轨上的滑块；

所述吊架设置在所述底座上，且与所述滑轨平行设置，用以对被测的制动夹钳单元进行悬吊固定；

所述车轮支座设置在所述滑块上；

所述车轮固定在所述车轮支座上，且设置在所述被测的制动夹钳单元中；

所述第一驱动装置与所述控制***相连，位于所述车轮支座的一侧，用以在所述控制***的控制下，驱动所述车轮支座沿所述滑轨运动，改变所述车轮支座沿所述滑轨方向的位移，从而改变所述车轮沿所述滑轨方向的位移，进而推动所述被测的制动夹钳单元沿所述滑轨方向产生位移；

所述力传感器与所述控制***相连，设置在所述被测的制动夹钳单元中，用以实时检测所述被测的制动夹钳单元的变轨力值，并发送给所述控制***；

所述位移传感器与所述控制***相连，设置在所述吊架上；所述位移传感器与所述被测的制动夹钳单元固定，用以实时检测所述被测的制动夹钳单元的变轨位移，并发送给所述控制***。

5.根据权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述试验台还包括第二驱动装置；

所述第二驱动装置与所述控制***相连接，位于所述车轮支座上，用以在所述控制***的控制下驱动所述车轮按照设定的速度跑合。

6.根据权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述车轮支座包括底板、第一侧板、第二侧板和支撑板；

所述底板水平设置在所述滑块的上表面；所述第一侧板和所述第二侧板之间间隔固定间距相互平行且分别垂直于所述底板设置，用以所述车轮设置在所述第一侧板和所述第二侧板之间；所述第一侧板和所述第二侧板与所述底板固定连接；所述第一侧板和第二侧板上分别具有同轴设置的通孔，用于对所述车轮进行固定；所述支撑板为多个，分别设置在所述第一侧板和所述第二侧板的外侧面，且每个所述支撑板与相连接的所述第一侧板或所述第二侧板相垂直。

7.根据权利要求6所述的试验台，其特征在于，所述车轮通过车轮组件与所述车轮支座固定，所述车轮组件包括两个制动盘、转轴、平键、隔套、两个轴承座和两个轴承；

所述两个制动盘分别固定在所述车轮两侧；

所述转轴包括转轴本体和限位凸台；所述限位凸台的外径大于所述转轴本体的直径；所述转轴本体上具有键槽；

所述平键设置在所述键槽内；

所述隔套可拆卸的套接于所述转轴本体上，且所述隔套与所述限位凸台分别位于所述键槽的两侧；

每个轴承安装在一个轴承座内；

所述转轴通过所述平键插接在所述车轮的轮毂键槽内；

所述转轴本体的两端分别由内向外穿过第一侧板的通孔和所述第二侧板的通孔；所述限位凸台的外端面伸出所述第一侧板的外侧与轴承相接；所述隔套的外端面伸出所述第二侧板的外侧与轴承相接；

每个所述轴承由所述通孔的外侧套接在所述转轴本体的两端上，两个所述轴承座分别固定在所述第一侧板和所述第二侧板的外侧壁上。

8.根据权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述试验台还包括：吊架移动结构；

所述吊架移动结构设置在所述底座上，用于承载所述吊架，所述吊架移动结构改变所述吊架相对于所述车轮的距离，从而对不同规格的被测的制动夹钳单元进行悬吊固定。

9.根据权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述试验台还包括：位移传感器支座；所述位移传感器支座包括：固定支架、固定板、旋转座、旋转轴和弹簧销；

所述固定支架固定在所述吊架上；

所述固定板的下表面与所述固定支架固定连接；所述固定板的上表面具有第一弹簧销固定孔、第二弹簧销固定孔和第一旋转轴固定孔；所述第一弹簧销固定孔与第一旋转轴固定孔之间的间距和所述第二弹簧销固定孔与所述第一旋转轴固定孔之间的间距相等；所述第一弹簧销固定孔竖直设置在所述第一旋转轴固定孔上方，所述第二弹簧销固定孔水平设置在所述第一旋转轴固定孔一侧；

所述旋转座包括旋转板和位移传感器支架；

所述旋转板的上表面具有第二旋转轴固定孔和第三弹簧销固定孔；所述第三弹簧销固定孔竖直设置在所述第二旋转轴固定孔上方，且二者之间的间距与所述第二弹簧销固定孔与所述第一旋转轴固定孔之间的间距相等；所述位移传感器支架固定在所述旋转板的上表面上；

所述旋转轴穿过所述第二旋转轴固定孔和所述第一旋转轴固定孔将所述旋转板与所述固定板固定；

所述弹簧销通过所述第三弹簧销固定孔紧固在所述旋转板上；

所述固定板和旋转座之间以旋转轴为转轴产生相对旋转，在所述第三弹簧销固定孔与所述第一弹簧销固定孔或所述第二弹簧销固定孔对准时，所述弹簧销***所述第一弹簧销固定孔或所述第二弹簧销固定孔对所述固定板和所述旋转座进行固定。

10.根据权利要求6所述的试验台，其特征在于，所述试验台还包括：第二驱动装置固定架；

所述第二驱动装置固定架设置在所述底板上，用以固定所述第二驱动装置。

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