專利名稱：滑動電接觸磨耗實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于實驗裝置，特別涉及一種滑動電接觸磨耗實驗裝置。
背景技術(shù)：
電氣化鐵路中電力機車靠受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線的滑動接觸 來獲取動力，受電-弓滑板和接觸網(wǎng)導(dǎo)線之間的摩擦接觸狀態(tài)直接影響 到機車的運行速度和牽引力，同時受電弓滑板與接觸導(dǎo)線的摩擦磨損 性能決定了機車連續(xù)運行的時間和接觸網(wǎng)導(dǎo)線的使用壽命。因此研究 在不同的環(huán)境、負載條件、運行速度、接觸導(dǎo)線工況、接觸壓力、滑 板材料、接觸網(wǎng)導(dǎo)線材料等下滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線的磨耗穩(wěn)定態(tài)及摩擦 磨損機理，對指導(dǎo)滑板和接觸導(dǎo)線的研制和生產(chǎn)，確定其最佳工作條 件，進而延長接觸導(dǎo)線換線周期，延長滑板的使用壽命具有重要的現(xiàn) 實意義，目前進行摩擦磨損研究的試驗裝置主要有環(huán)-塊式、銷-盤式 和線-滑塊式等三大類，前兩種可模擬較高的滑動速度，但轉(zhuǎn)盤直徑 較小，不能完全模擬受電弓滑板和接觸導(dǎo)線之間的滑動摩擦方式，線 -滑塊試驗機由于是往復(fù)滑動試驗，試驗速度都很低。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述技術(shù) 足，提供一種能有效模擬 高速電機車運行狀況的各種參數(shù)，參數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，實驗速度快，測 量精度高的滑動電接觸磨耗實驗裝置。本實用新型解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是滑動電接觸磨耗實 驗裝置由機械和電氣控制兩部分裝置組成，機械裝置包括左、右、副 機架、電機一、二、皮帶輪一、二、三、四、皮帶一、二、軸承組件
一、 二、三，其特點是在左機架下設(shè)有電機一，電機一出軸上裝有皮 帶輪一，在左機架上面固定一個水平度高的組件固定座，在組件固定 座上從左至右同軸裝有軸承組件一、聯(lián)軸器一、轉(zhuǎn)矩傳感器、聯(lián)軸器
二、 軸承組件二、軸承組件一左端出軸上固定一個皮帶輪二，皮帶輪 一、皮帶輪二用皮帶一傳動連接，在軸承組件二的右端轉(zhuǎn)動盤軸上裝 一個轉(zhuǎn)動盤，轉(zhuǎn)動盤的右側(cè)邊緣上設(shè)凹槽，凹槽中用導(dǎo)線卡板固定接 觸導(dǎo)線，在右機架上方設(shè)一個橫向移動臺，橫向移動臺右側(cè)中間裝激 光傳感器，下方中間裝霍爾傳感器，在對應(yīng)轉(zhuǎn)動盤側(cè)面的右機架邊角 上裝一個紅外測溫傳感器，橫向移動臺上設(shè)有兩條平行的倒V字形 導(dǎo)軌，橫向移動臺上左、右兩側(cè)設(shè)兩條縱向移動臺導(dǎo)軌，在縱向移動
臺導(dǎo)軌上裝兩個縱向移動臺，在縱向移動臺上面用螺栓固定兩塊L
形滑板座，'滑板座的背面固定滑板，滑板與轉(zhuǎn)動盤上的接觸導(dǎo)線摩擦 接觸，每個滑板通過滑板座前面左、右兩側(cè)均接大電流發(fā)生器輸出端， 在兩縱向移動臺的內(nèi)側(cè)裝電子標尺一、電子標尺二，在左、右兩縱向 移動臺導(dǎo)軌前端設(shè)砝碼繩導(dǎo)輪架，架上裝導(dǎo)輪，砝碼繩一端連接縱向 移動臺，另一端連接砝碼錘，在右機架的后側(cè)設(shè)一個副機架，在副機 架上方固定一個軸承組件三，軸承組件三一端固定裝皮帶輪三，另一 端用曲柄輪軸固定曲柄輪，曲柄輪上偏心連接曲柄一端，曲柄另一端 連接橫向移動臺的右端頭，電機二固定在副架下面，電機二出軸裝有
皮帶輪四，并用皮帶二與皮帶輪三傳動連接；電氣控制部分是將機械部分實驗的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，經(jīng)過單片機控制轉(zhuǎn)換進行數(shù)據(jù)處理， 生成曲線并顯示記錄，其特點是下位機系統(tǒng)電路原理圖中包括插排
JP、 ATMBGA16單片機U!、 LCD12864數(shù)據(jù)釆集芯片U3、電平轉(zhuǎn)換 芯片U2、 74LS00與門U4、 U5、 74LS04非門U6、電感器I^、電阻絲 R、電容d C5、電解電容C6 C9;它們的連接關(guān)系是U!的8腳接U4 和U6的1腳，14腳接U2的12腳，15腳接U2的11腳，16腳接霍爾 傳感器脈沖信號，20腳接U4和U5的3腳，U4和U5的2腳分別接轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號，Us的l腳接U6的2腳，U2的l、 3腳分 別接C7的正、負極，4、 5腳分別接C6的正、負極，13腳接JP的3 腳，14腳接JP的2腳，JP的5腳接地，U2的2腳接Cs的正極，16 腳接Q的負極、Cs的一端和+5V電源，Cs另一端接地，6腳接C9的 負極，15腳接C9的正極和地；Ui的30腳接"和Q的一端，"另 一端接Q的一端和+5V電源，C3、 C4另一端接地，31腳接C2的一 端和地，32腳接C2另一端，Ui的22 29腳分別接U3的6 13腳，U3 的14腳接U3的2腳和+5V電源，1和15腳接地，1^的33 35腳接 U3的5 3腳，U,的36腳接紅外溫度傳感器36的信號2， 37腳接紅 外溫度傳感器的信號1, 38腳接電子標尺一信號，39腳接電子標尺 二信號，40腳接激光傳感器34信號、電阻絲R和地，U,的10腳接 +5￥電源和(^的一端，d的另一端接地，Ui的ll腳接地。
本實用新型的有益效果是滑動電接觸磨耗實驗裝置能有效地模 擬高速電機車運行時，受電弓滑板與接觸導(dǎo)線之間的實際運行情況， 實現(xiàn)滑板相對導(dǎo)線運動速度在0~450公里/小時之間任意改變，導(dǎo)線 與滑板接觸壓力在0~500N之間任意改變，接觸導(dǎo)線與滑板載流在0 800A任意改變，并實現(xiàn)了導(dǎo)線與滑板呈"之"型軌跡運行的模擬，
下位機實現(xiàn)了對接觸導(dǎo)線磨耗量、轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)速、滑板往 復(fù)移動數(shù)率、滑板磨耗量的精確測量與顯示，通過上位機軟件對各檢 測量進行實時在線數(shù)字顯示，生成相對應(yīng)的各種歷史曲線，并把所有 檢測數(shù)據(jù)分類保存到數(shù)據(jù)庫中，實驗裝置實驗參數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，測量 精度高。以下結(jié)合附圖以實施例具體說明。


圖1是滑動電接觸磨耗實驗裝置機械部分結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是滑動電接觸磨耗實驗裝置電氣部分下位機系統(tǒng)電路原理圖。
圖中，l-電機座；2-左機架；2-l-組件固定座；3-電機一；4-皮帶 輪一；5-皮帶一；6-皮帶輪二； 7-軸承組件一；8-聯(lián)軸器一；9-轉(zhuǎn)矩 傳感器；lO-聯(lián)軸器二； ll-軸承組件二； 12-轉(zhuǎn)動盤軸；13-轉(zhuǎn)動盤； 13-l-導(dǎo)線卡板；14-滑板座；14-1-滑板；15-支架板；16-縱向移動臺； 17-縱向移動臺導(dǎo)軌；18-軸承組件三；19-皮帶輪三；20-皮帶二； 21-砝碼繩導(dǎo)輪架；21-1-砝碼繩;21-2-導(dǎo)輪;22-砝碼錘;23-電纜線;24-大電流發(fā)生器；25-右機架；26-橫向移動臺；27-接觸導(dǎo)線；28-倒V 字形導(dǎo)軌；29-副機架；30-電機二； 30-1-皮帶輪四；31-曲柄輪軸； 32-曲柄輪;33-曲柄;34-激光傳感器;35-霍爾傳感器；36-紅外測溫 傳感器；37-電子標尺一；38-電子標尺二；具體實施方式
實施例，參照附圖1、 2，滑動電接觸磨耗實驗裝置的機械裝置 部分是在左機架2下固定一個電機座1，在電機座1上固定電機一3，
電機一 3的出軸上固定裝有皮帶輪一 4.在左機架2的上方固定一個水 平度高的組件固定座2-l，在固定座2-l上從左至右依次同軸裝有軸 承組件一7、聯(lián)軸器一8、轉(zhuǎn)矩傳感器9、聯(lián)軸器二 10、軸承組件二 11.在軸承組件一左出軸上固定裝有皮帶輪二6，皮帶輪二6用皮帶一 5與皮帶輪一4傳動連接。在軸承組件二 11的右端轉(zhuǎn)動盤軸12上固 定裝一個轉(zhuǎn)動盤13。轉(zhuǎn)動盤13的右側(cè)邊緣上設(shè)有凹槽，凹槽中用導(dǎo) 線卡板13-1固定接觸導(dǎo)線27.在右機架25上方設(shè)一個橫向移動臺26, 橫向移動臺26右側(cè)中間裝激光傳感器34，下方中間裝霍爾傳感器35, 在對應(yīng)轉(zhuǎn)動盤13側(cè)面的右機架25邊角上裝一個紅外測溫傳感器。橫 向移動臺26上設(shè)有兩條平行的倒V字形導(dǎo)軌28，橫向移動臺26上 左、右兩側(cè)設(shè)兩條縱向移動臺導(dǎo)軌17,在縱向移動軌17上裝兩個縱 向移動臺16,在縱向移動臺16上面用螺栓固定兩塊L形滑板座14, 滑板座14的背面固定滑板14-1與轉(zhuǎn)動盤13上的接觸導(dǎo)線27磨擦接 觸，前面上方左、右均接大電流發(fā)生器24輸出端電纜線23，電纜線 23用支導(dǎo)板15支撐。在兩縱向移動臺16的內(nèi)側(cè)裝電子標尺一37、 電子標尺二38。在兩縱向移動臺導(dǎo)軌17前端設(shè)砝碼繩導(dǎo)輪架21,架 21上裝導(dǎo)輪21-2,砝碼繩21-1的一端連接縱向移動臺16，另一端繞 過導(dǎo)輪21-2連接砝碼錘22。在右機架25的后側(cè)設(shè)一個副機架29， 在副機架29上方固定一個軸承組件三18,軸承組件三18的一端裝 一個皮帶輪三19，另一端連接曲柄輪軸31，曲柄輪軸31上裝曲柄輪 32,曲柄輪32上偏心連接曲柄33的一端，曲柄33另一端連接橫向移動臺26右端頭。電機二30固定在副機架29下面，電機二30出軸 裝皮帶輪四30-l，并用皮帶二20與皮帶輪三19傳動連接。
電氣控制部分是將機械部分實驗的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，經(jīng)過單片 機控制轉(zhuǎn)換進行數(shù)據(jù)處理，生成曲線并顯示記錄，其特點是下位機系 統(tǒng)電路原理圖中包括插排JP、 ATMBGA16單片機U,、 LCD 12864數(shù) 據(jù)釆集芯片U3、電平轉(zhuǎn)換芯片U2、 74LS00與門U4、 U5、 74LS04非 門U6、電感器L!、電阻絲R、電容C廣C5、電解電容C6 C9;它們的 連接關(guān)系是l^的8腳接U4和U6的l腳，14腳接U2的12腳，15腳 接U2的11腳，16腳接霍爾傳感器35脈沖信號，20腳接U4和Us的 3腳，U4和Us的2腳分別接轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器9的脈沖信號，Us的l 腳接U6的2腳，112的1、 3腳分別接C7的正、負極，4、 5腳分別接 Q的正、負極，13腳接JP的3腳，14腳接JP的2腳，JP的5腳接 地，U2的2腳接Cs的正極，16腳接Cs的負極，Q的一端和+5V電 源，Q另一端接地，6腳接C9的負極，15腳接C9的正極和地；Q 的30腳接L!和C3的一端，"另一端接C4的一端和+5V電源，C3、 C4另 一端接地，31腳接C2的一端和地，32腳接C2另 一端,W的22 29 腳分別接U3的6~13腳，Us的14腳接Us的2腳和+5V電源，l和 15腳接地，U,的33 35腳接U3的5~3腳，1^的36腳接紅外溫度傳 感器36的信號2，、7腳接紅外溫度傳感器36的信號1， 38腳接電子 標尺一信號，39腳接電子標尺二信號，40腳接激光傳感器34信號、 電阻絲R和地，Q的10腳接+5V電源和d的一端，Q的另一端接 地，Ui的ll腳接地。
滑動電接觸耗磨實驗裝置的工作過程是接觸導(dǎo)線27通過轉(zhuǎn)動盤13在電機一 3高速轉(zhuǎn)動，接觸導(dǎo)線27與滑板14-1之間磨擦，模擬高 速電機車運行并控制轉(zhuǎn)數(shù)任意改變，大電流發(fā)生器24輸出的電流通 過滑板14-1與接觸導(dǎo)線27的接觸形成回路，通過砝碼錘22的重量 調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對滑板14與接觸導(dǎo)線27之間接觸壓力的改變。變頻器實 現(xiàn)對轉(zhuǎn)動盤13和橫向移動臺26的電機二 30進行調(diào)速以滿足不同工 作條件的需要。通過大電流發(fā)生器24實現(xiàn)載流磨耗，裝置設(shè)數(shù)顯電 子標尺一、二37、一38，可以在實驗過程中對兩塊滑板14-1磨損量進 行實時在線檢測，激光傳感器34在實驗中對接觸導(dǎo)線27的磨耗量非 接觸實時進行測量。轉(zhuǎn)矩傳感器9測轉(zhuǎn)動盤13和主軸12的空載轉(zhuǎn)矩 和負載轉(zhuǎn)矩，進而測定摩擦系數(shù)，紅外測溫傳感器36對非接觸檢測 滑板14-1與接觸導(dǎo)線27接觸點磨耗時的溫度?；?4-1的往復(fù)移 動數(shù)率檢測傳感器用于檢測實驗過程中滑板14-1往復(fù)的數(shù)率并通過 面板上的控制開關(guān)實現(xiàn)整個裝置的控制功能。裝置的上位機PC完成 對導(dǎo)線27磨耗，轉(zhuǎn)動盤13轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、滑板14-1往復(fù)移動數(shù)率、 磨耗量的實時數(shù)字顯示，生成曲線，記錄與數(shù)據(jù)檢測電路通過串行數(shù) 據(jù)線進行交換。
權(quán)利要求1、一種滑動電接觸磨耗實驗裝置由機械和電氣控制兩部分裝置組成，機械裝置包括左、右、副機架(2、25、29)、電機一、二(3、30)、皮帶輪一、二、三、四(4、6、19、30-1)、皮帶一、二(5、20)、軸承組件一、二、三(7、11、18)，其特征在于在左機架(2)下設(shè)有電機一(3)，電機一(3)出軸上裝有皮帶輪一(4)，在左機架(2)上面固定一個水平度高的組件固定座(2-1)，在組件固定座(2-1)上從左至右同軸裝有軸承組件一(7)、聯(lián)軸器一(8)、轉(zhuǎn)矩傳感器(9)、聯(lián)軸器二(10)、軸承組件二(11)、軸承組件一(7)左端出軸上固定一個皮帶輪二(6)，皮帶輪一(4)、皮帶輪二(6)用皮帶一(5)傳動連接，在軸承組件二(11)的右端轉(zhuǎn)動盤軸(12)上裝一個轉(zhuǎn)動盤(13)，轉(zhuǎn)動盤(13)的右側(cè)邊緣上設(shè)凹槽，凹槽中用導(dǎo)線卡板(13-1)固定接觸導(dǎo)線(27)，在右機架(25)上方設(shè)一個橫向移動臺(26)，橫向移動臺(26)右側(cè)中間裝激光傳感器(34)，下方中間裝霍爾傳感器(35)，在對應(yīng)轉(zhuǎn)動盤側(cè)面的右機架(25)邊角上裝一個紅外測溫傳感器(35)，橫向移動臺(26)上設(shè)有兩條平行的倒V字形導(dǎo)軌(28)，橫向移動臺(26)上左、右兩側(cè)設(shè)兩條縱向移動臺導(dǎo)軌(17)，在縱向移動臺導(dǎo)軌(17)上裝兩個縱向移動臺(16)，在縱向移動臺(16)上面用螺栓固定兩塊L形滑板座(14)，滑板座(14)的背面固定滑板(14-1)，滑板(14-1)與轉(zhuǎn)動盤(13)上的接觸導(dǎo)線(27)摩擦接觸，每個滑板(14-1)通過滑板座(14)前面左、右兩側(cè)均接大電流發(fā)生器(24)輸出端，在兩縱向移動臺(16)的內(nèi)側(cè)裝電子標尺一(37)、電子標尺二(38)，在左、右兩縱向移動臺導(dǎo)軌(17)前端設(shè)砝碼繩導(dǎo)輪架(21)，架上裝導(dǎo)輪(21-2)，砝碼繩(21-1)一端連接縱向移動臺(16)，另一端連接砝碼錘(22)，在右機架(25)的后側(cè)設(shè)一個副機架(29)，在副機架(29)上方固定一個軸承組件三(18)，軸承組件三(18)一端固定裝皮帶輪三(19)，另一端用曲柄輪軸(31)固定曲柄輪(32)，曲柄輪(32)上偏心連接曲柄(33)一端，曲柄(33)另一端連接橫向移動臺(26)的右端頭，電機二(30)固定在副架(29)下面，電機二(30)出軸裝有皮帶輪四(30-1)，并用皮帶二(20)與皮帶輪三(19)傳動連接；電氣控制部分是將機械部分實驗的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，經(jīng)過單片機控制轉(zhuǎn)換進行數(shù)據(jù)處理，生成曲線并顯示記錄，其特點是下位機系統(tǒng)電路原理圖中包括插排JP、ATMBGA16單片機U1、LCD12864數(shù)據(jù)采集芯片U3、電平轉(zhuǎn)換芯片U2、74LS00與門U4、U5、74LS04非門U6、電感器L1、電阻絲R、電容C1～C5、電解電容C6～C9；它們的連接關(guān)系是U1的8腳接U4和U6的1腳，14腳接U2的12腳，15腳接U2的11腳，16腳接霍爾傳感器(35)脈沖信號，20腳接U4和U5的3腳，U4和U5的2腳分別接轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(9)的脈沖信號，U5的1腳接U6的2腳，U2的1、3腳分別接C7的正、負極，4、5腳分別接C6的正、負極，13腳接JP的3腳，14腳接JP的2腳，JP的5腳接地，U2的2腳接C8的正極，16腳接C8的負極，C5的一端和+5V電源，C5另一端接地，6腳接C9的負極，15腳接C9的正極和地；U1的30腳接L1和C3的一端，L1另一端接C4的一端和+5V電源，C3、C4另一端接地，31腳接C2的一端和地，32腳接C2另一端，U1的22～29腳分別接U3的6～13腳，U3的14腳接U3的2腳和+5V電源，1和15腳接地，U1的33～35腳接U3的5～3腳，U1的36腳接紅外溫度傳感器(36)的信號2，37腳接紅外溫度傳感器(36)的信號1，38腳接電子標尺一信號，39腳接電子標尺二信號，40腳接激光傳感器(34)信號、電阻絲R和地，U1的10腳接+5V電源和C1的一端，C1的另一端接地，U1的11腳接地。
專利摘要本實用新型屬于實驗裝置，特別涉及一種滑動電接觸磨耗實驗裝置由機械和電氣控制兩部分裝置組成，機械裝置包括左、右、副機架(2、25、29)、電機一、二(3、30)、皮帶輪一、二、三、四(4、6、19、30-1)、皮帶一、二(5、20)、軸承組件一、二、三(7、11、18)，電氣控制部分是將機械部分實驗的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，經(jīng)過單片機控制轉(zhuǎn)換進行數(shù)據(jù)處理，生成曲線并顯示記錄，滑動電接觸磨耗實驗裝置能有效地模擬高速電機車運行時，受電弓滑板與接觸導(dǎo)線之間的實際運行情況，通過上位機軟件對各檢測量進行實時在線數(shù)字顯示，生成相對應(yīng)的各種歷史曲線，實驗裝置實驗參數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，測量精度高。
文檔編號G01N3/56GK201373828SQ20092001247
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者猛 蘇, 郭鳳儀, 陳忠華 申請人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)