CN112326089A - 一种司机控制器操作手柄推力测试方法及装置 - Google Patents

一种司机控制器操作手柄推力测试方法及装置 Download PDF

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谢成昆
罗强
邓铁山
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Abstract

一种司机控制器操作手柄推力测试方法及装置，首先将司机控制器固定住，对操作手柄施加一个由零开始逐渐增加的推力F，当操作手柄在推力F的作用力的带动下开始旋转时，获取此时的最大推力Fmax；随即保持操作手柄以匀速状态旋转到极限位置，在此阶段获取多个离散的维持推力Fn，计算多个离散的维持推力Fn的平均值作为操作手柄的有效维持推力Ft。装置包括底座，底座上固定连接两个支撑座，司机控制器固定连接在底座上；两个侧板分别通过转动轴转动连接在支撑座上；还包括测力组件，所述测力组件一端与侧板连接，另一端具有测力支座，测力支座上设置测力传感器，操作手柄与测力支座可拆卸连接；所述转动轴和操作手柄转动轴重合。

Description

一种司机控制器操作手柄推力测试方法及装置
技术领域
本发明涉及轨道交通设备测试领域，特别涉及一种司机控制器操作手柄推力测试方法及装置。
背景技术
司机控制器是铁道机车、动车组及工业自动化的控制设备，作为机车换向、调速的主令电器。司机控制器主要有两个操纵手柄:一个称为换向手柄，另一个称为控制手柄，又叫主手柄。换向手柄一般设有"前制"、"前进"、"0"、"后退"、"后制"5个手柄位置，用来改变机车的牵引、制动、前进、后退等工况。控制手柄对于无级调速的司机控制器有"0"、"1"、"升"、"保"、"降"5个工作位置，对于有级调速的司机控制器有0位及1~16共17个工作位置。司机控制器在上车前需进行操作手柄操作力的检测。操作手柄（换向手柄或者主手柄）是通过一个操纵杆绕其旋转轴旋转来实现不同工作位置的切换，推动操作手柄旋转所需的推力大小是司机控制器的一项关键的技术参数指标，在上车前必须对该推力进行测试以判断该技术参数指标是否符合标准误差范围内。
通过专利检索，没有发现与本专利相同的专利文献公开，与本专利相关的对比文件有以下几个：
1、申请号为“CN201820854227.6”，名称为“一种单轨车司控器试验台”的实用新型专利。
2、申请号为“CN201410507847.9”，名称为“司机控制器试验***及其试验方式”的发明专利。
以上两个对比文件均涉及的是司机控制器的电气性能及逻辑功能测试，均为涉及到司机控制器操作手柄的推力测试。因此在本领域范围内提出一种司机控制器操作手柄推力测试方法及装置具有重要的意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：提出一种司机控制器操作手柄推力测试方法，首先将司机控制器固定住，对操作手柄施加一个由零开始逐渐增加的推力F，当操作手柄在推力F的作用力的带动下开始旋转时，获取此时的最大推力Fmax；随即保持操作手柄以匀速状态旋转到极限位置，在此阶段获取多个离散的维持推力Fn，计算多个离散的维持推力Fn的平均值作为操作手柄的有效维持推力Ft。
进一步地，令推力F的施加方向始终沿操作手柄的旋转圆弧路径切线方向。
进一步地，令推力F的施加位置始终位于操作手柄的端部。
进一步地，提供一个测力组件，所述测力组件具有固定部，固定部可绕转动轴旋转，将固定部与操作手柄的端部固定连接；令转动轴与操作手柄转动轴重合，当通过固定部对操作手柄的端部施加推力F时，带动操作手柄绕两者共同的转动轴旋转，保证推力F始终沿操作手柄的旋转圆弧路径切线方向施加于操作手柄的端部。
进一步地，在固定部和操作手柄的端部之间设置测力传感器，通过测力传感器获取和操作手柄的端部之间的推力F。
还提出一种司机控制器操作手柄推力测试装置，包括底座，所述底座上固定连接两个支撑座，司机控制器固定连接在底座上；两个侧板分别通过转动轴转动连接在支撑座上；还包括测力组件，所述测力组件一端与侧板连接，另一端具有测力支座，测力支座上设置测力传感器，操作手柄与测力支座可拆卸连接；所述转动轴和操作手柄转动轴重合。
进一步地，两个侧板之间固定连接导杆，测力组件一端滑动连接在导杆上。
进一步地，所述测力支座一端固定连接固定板，固定板开设与导杆匹配的通孔，通孔内固定安装直线轴承，测力组件通过直线轴承滑动连接在导杆上。
进一步地，测力支座为一个门型支架，操作手柄的端部固定连接在门型支架内，门型支架的外侧固定连接测力板，测力传感器固定连接在门型支架和测力板之间，测力传感器的感应端通过一个通孔伸入至门型支架内并与操作手柄的端部接触。
进一步地，导杆还固定连接定位套，当测力组件沿导杆滑动至与定位套接触时，测力组件的中轴线和操作手柄的中轴线重合。
本发明具有以下优点：
1、通过对最大推力Fmax和维持推力Fn的检测即可判断操作手柄的推力是否符合相关技术标准，为操作手柄的推力测试提供了一种原理简单但直接有效的检测方法。
2、对推力的施加方向和位置进行合理设置，即可对推力F进行直接测量，不需要进行相关地分力或者力矩的换算，进一步提高了测试效率。
3、通过测力组件旋转带动操作手柄旋转，在测力组件上设置测力传感器，即可快速地获取操作手柄旋转整个过程中的推力F，测力组件与操作手柄旋转同轴，保证了测力组件对操作手柄端部推力F的施加方向始终沿操作手柄的旋转圆弧路径切线方向，确保了测试精度。
4、本发明涉及的司机控制器操作手柄推力测试装置结构简单，在将司机控制器固定在测试装置后，连接好测力支座与操作手柄，通过外力推动侧板即可使测力组件旋转，从而带动操作手柄旋转，整个过程中测力支座上的测力传感器对其施加在操作手柄上的推力F实时检测，即可获取最大推力Fmax和有效维持推力Ft。
附图说明
图1是司机控制器操作手柄推力测试方法的原理图；
图2是司机控制器操作手柄推力测试装置的结构示意图；
图3是司机控制器操作手柄推力测试装置测试状态示意图；
图4是测力组件结构示意图。
具体实施方式
为了本领域普通技术人员能充分实施本发明内容，下面结合附图以及具体实施例来进一步阐述本发明内容。
一种司机控制器操作手柄推力测试方法，首先将司机控制器固定住，对操作手柄施加一个由零开始逐渐增加的推力F，当操作手柄在推力F的作用力的带动下开始旋转时，获取此时的最大推力Fmax；随即保持操作手柄以匀速状态旋转到极限位置，在此阶段获取多个离散的维持推力Fn，计算多个离散的维持推力Fn的平均值作为操作手柄的有效维持推力Ft。一般来说，推动某个装置所需的推力大于维持该装置匀速运动的推力，因此在对操作手柄推力进行测试时，首先需要对推动操作手柄开始旋转的最大推力Fmax进行检测，具体实施过程是在操作手柄开始旋转后，获取此时的瞬时推力，该瞬时推力即为最大推力Fmax。当操作手柄开始旋转后，持续检测整个过程的推力F，对多个离散值取平均值后即可获得有效维持推力Ft。将获取到的最大推力Fmax以及有效维持推力Ft与标准值进行比较计算误差，即可判断操作手柄推力是否符合技术标准，在本实施例中，允许误差需要在±15N内。
当对操作手柄施加推力F时，其施加方向和施加部位决定了最终获取推力F值后是否需要进行分力及以及力矩的换算。例如当推力F施加方向与操作手柄的旋转圆弧切线存在一定夹角时，需要对推力F换算成沿操作手柄的旋转圆弧切线方向的分力即所述夹角的余弦分力。当推力F施加部位距离操作手柄端部具有一定距离时，则需要根据整个操作手柄长度和施加部位距离操作手柄端部的实际距离进行力矩的换算。这种分力或者力矩的换算虽然能获得施加在操作手柄端部并沿操作手柄的旋转圆弧切线方向有效分力，但无疑这样的换算是没有必要的，因此在施加推力F时即对操作手柄端部并沿操作手柄的旋转圆弧切线方向施加，这样直接测量推力F即可，不需要进行换算，这样提高了检测的效率，同时也避免了推力F在施加方向以及部位上的误差损耗，提高了测试精度。并且推力F施加在操作手柄的端部，也符合实际工况，因为在实际工况中操作人员推动操作手柄时的作用部位也同样是操作手柄的端部。
为了保证推力F施加过程中始终能沿操作手柄的旋转圆弧切线方向并施加在操作手柄端部，一个优选的实施方式是通过测力组件2中的固定部对操作手柄端部进行推力F的施加。该固定部是和操作手柄的端部固定连接的。而测力组件2自身的转动轴21是和操作手柄的转动轴同轴的，这样在测力组件2绕转动轴21旋转带动操作手柄旋转时，固定部对操作手柄端部施加的推力F能始终沿操作手柄的旋转圆弧切线方向。
下面的实施方式中给出了一种采用上述方法进行测试的司机控制器操作手柄推力测试装置，具体包括底座1，所述底座1上固定连接两个支撑座3，司机控制器通过固定立柱11固定连接在底座1上，确保司机控制器在底座1上不会松动；两个侧板4分别通过转动轴21转动连接在支撑座3上；还包括测力组件2，所述测力组件2一端与侧板4连接，另一端具有测力支座22，测力支座22上设置测力传感器26，操作手柄与测力支座22可拆卸连接；所述转动轴21和操作手柄转动轴重合。当对侧板4施加外力时，侧板4绕转动轴21转动并通过测力支座22带动操作手柄转动，由于转动轴21和操作手柄转动轴重合，因此测力支座22对操作手柄端部施加的作用力便始终沿操作手柄的旋转圆弧切线方向。因此通过上述的测试装置，能够保证推力F的施加方向和施加部位。在测力支座22上设置的测力传感器能够实时地获取整个过程的推力F，通过对传感器采集到的数值进行常规的转换处理即可测试出操作手柄的最大推力Fmax以及有效维持推力Ft。
两个侧板4之间固定连接导杆5，测力组件2一端滑动连接在导杆5上。当测试时，现将侧板4立起，滑动测力组件2到操作手柄处，将测力支座22与操作手柄固定连接即可开始测试。在本实施例中，测力支座22一端固定连接固定板23，固定板23开设与导杆5匹配的通孔，通孔内固定安装直线轴承24，测力组件2通过直线轴承24滑动连接在导杆5上。在导杆5上还固定连接定位套6，当测力组件2沿导杆5滑动至与定位套6接触时，测力组件2的中轴线和操作手柄的中轴线重合。
测力支座22的具体结构可有多种实施方式，其目的是对操作手柄进行固定连接，一种常见的结构是外形结构为与操作手柄端部匹配的可分离半圆形。但为了加工方便，在本实施例中测力支座22为一个门型支架，操作手柄的端部固定连接在门型支架内，门型支架的外侧固定连接测力板25，测力传感器26固定连接在门型支架和测力板25之间，测力传感器26的感应端通过一个通孔伸入至门型支架内并与操作手柄的端部接触。
为了避免测力支座22在带动操作手柄旋转时，固定板23不会绕导杆5产生相对转动导致测试出现偏差，导杆5优选采用上下两根，分别固定连接在两个侧板4之间并于转动轴21平行，两根导杆5的中轴线和转动轴21位于同一平面内。固定板23则滑动连接在两根导杆5上，这样便避免了固定板23绕导杆5产生相对转动。
在本实施例中，测力组件2具有两组，分别对应操作手柄中的控制手柄7以及换向手柄8进行测试，由于控制手柄7以及换向手柄8的旋转角度与手柄高度不同，因此需要针对两者分别测试。具体是转动侧板4将整个装置立起后，滑动测力组件2至与定位套6接触，将测力支座22与控制手柄7固定连接，推动侧板4/导杆5转动测力组件2，开始对控制手柄7检测。上述检测结束后，拆卸测力支座22与控制手柄7，推动侧板4或导杆5使得测力组件2卧倒，滑动该测力组件2至空闲位置，将另一个测力组件2滑动至换向手柄8处，以同样的流程继续检测即可。在底座1上还固定设置固定座9，固定座9上设置弹性卡扣，当测力组件2放倒后，导杆5可卡入弹性卡扣中，使得在不测试时整个装置得到固定。
显然，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种司机控制器操作手柄推力测试方法，其特征在于：首先将司机控制器固定住，对操作手柄施加一个由零开始逐渐增加的推力F，当操作手柄在推力F的作用力的带动下开始旋转时，获取此时的最大推力Fmax；随即保持操作手柄以匀速状态旋转到极限位置，在此阶段获取多个离散的维持推力Fn，计算多个离散的维持推力Fn的平均值作为操作手柄的有效维持推力Ft。
2.如权利要求1所述的司机控制器操作手柄推力测试方法，其特征在于：令推力F的施加方向始终沿操作手柄的旋转圆弧路径切线方向。
3.如权利要求2所述的司机控制器操作手柄推力测试方法，其特征在于：令推力F的施加位置始终位于操作手柄的端部。
4.如权利要求3所述的司机控制器操作手柄推力测试方法，其特征在于：提供一个测力组件（2），所述测力组件（2）具有固定部，固定部可绕转动轴（21）旋转，将固定部与操作手柄的端部固定连接；令转动轴（21）与操作手柄转动轴重合，当通过固定部对操作手柄的端部施加推力F时，带动操作手柄绕两者共同的转动轴旋转，保证推力F始终沿操作手柄的旋转圆弧路径切线方向施加于操作手柄的端部。
5.如权利要求4所述的司机控制器操作手柄推力测试方法，其特征在于：在固定部和操作手柄的端部之间设置测力传感器，通过测力传感器获取和操作手柄的端部之间的推力F。
6.一种司机控制器操作手柄推力测试装置，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）上固定连接两个支撑座（3），司机控制器固定连接在底座（1）上；两个侧板（4）分别通过转动轴（21）转动连接在支撑座（3）上；还包括测力组件（2），所述测力组件（2）一端与侧板（4）连接，另一端具有测力支座（22），测力支座（22）上设置测力传感器（26），操作手柄端部与测力支座（22）可拆卸连接；所述转动轴（21）和操作手柄转动轴重合。
7.如权利要求6所述的司机控制器操作手柄推力测试装置，其特征在于：两个侧板（4）之间固定连接导杆（5），测力组件（2）一端滑动连接在导杆（5）上。
8.如权利要求7所述的司机控制器操作手柄推力测试装置，其特征在于：所述测力支座（22）一端固定连接固定板（23），固定板（23）开设与导杆（5）匹配的通孔，通孔内固定安装直线轴承（24），测力组件（2）通过直线轴承（24）滑动连接在导杆（5）上。
9.如权利要求8所述的司机控制器操作手柄推力测试装置，其特征在于：测力支座（22）为一个门型支架，操作手柄的端部固定连接在门型支架内，门型支架的外侧固定连接测力板（25），测力传感器（26）固定连接在门型支架和测力板（25）之间，测力传感器（26）的感应端通过一个通孔伸入至门型支架内并与操作手柄的端部接触。
10.如权利要求9所述的司机控制器操作手柄推力测试装置，其特征在于：导杆（5）还固定连接定位套（6），当测力组件（2）沿导杆（5）滑动至与定位套（6）接触时，测力组件（2）的中轴线和操作手柄的中轴线重合。
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