铁路客车制动阀弹簧自动检测系统的研究

摘要

制动阀是列车空气制动系统中的主要部件，其状态良好是列车安全运行的重要保证，而制动阀的各个动作的准确与否和制动阀弹簧的参数直接相关，因此铁路车辆在进行厂修或段修时均需对制动阀弹簧的几何参数进行检测。本文研究的主要目标是利用先进、成熟的技术和产品，研制制动阀弹簧自动检测系统，实现对客车用制动阀制动弹簧的自动检测。
　　该系统硬件部分主要使用伺服电机、光栅尺、称重传感器等可精确控制产品实现，软件部分使用C++ Builder进行系统开发。
　　伺服电机(servo motor)是一种在伺服系统中控制机械元件动作的发动机。伺服电机转子转速受输入信号控制，可以把所收到的电信号迅速转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，能够快速反应，可以精确地实现速度控制和位置控制。在本系统中使用伺服电机作为动力源，用来执行各项动作命令。
　　光栅尺是利用光栅的光学原理来进行工作的一种测量反馈装置。光栅尺测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大、检测精度高、响应速度快等特点。按照制造方法和光学原理的不同，光栅尺可以分为透射光栅和反射光栅，其精度均能达到微米级。在本系统中，使用直线光栅尺作为制动阀弹簧高度测量元件，用来具体检测制动阀弹簧的各项高度值。
　　称重传感器是一种能够将质量转变为可测量的电信号输出的装置，电阻应变式称重传感器精度和灵敏度较高，稳定性好，寿命长，对环境要求也不太严格，因此，在本系统中，选用电阻应变式称重传感器作为压力检测元件，既作为反馈信号，确保系统正确下达指令，又作为承载和压力检测部件，参与实际测量工作。
　　C++ Builder是由Borland公司推出的一款面向应用对象的可视化集成开发工具。其具有快速、简单的可视化开发环境，功能强大。在本系统中，使用C++ Builder编程软件，开发制动阀弹簧自动检测系统的应用软件，使应用软件具有可视化的操作界面、完善的数据库系统及数据处理等功能，实现制动阀弹簧自动检测系统的测量、结果显示、数据存储、查询、打印等操作。
　　本文对系统的各项关键技术和方法进行了详细的研究说明，对硬件的组成、软件的编写等衔接工作也作了仔细研究，从实做的角度阐述了制动阀弹簧自动检测系统的可操作性与可行性。最后，对该系统的误差情况进行了简单分析，并提出了改进方案以及系统发展方向。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要内容

第2章 系统总体方案设计研究

2．1 基本功能与工作原理

2．2 系统主要技术参数

2．3 系统基本组成

2．3．1 硬件部分

2．3．2 软件部分

2．3．3 整体设计

2．4 本章小结

第3章 系统硬件的设计研究

3．1 直流伺服电机的应用研究

3．1．1 伺服电机驱动器

3．1．2 编码器

3．1．3 直流伺服电机的工作原理

3．1．4 行星齿轮的应用研究

3．1．5 直流伺服电机选型参数研究

3．1．6 直流伺服电机硬件接线及控制程序研究

3．2 直线光栅尺的应用研究

3．2．1 直线光栅尺的原理

3．2．2 直线光栅尺的硬件接线及控制程序研究

3．3 称重传感器的应用研究

3．3．1 称重传感器的原理

3．3．2 称重传感器硬件接线及控制程序研究

3．4 电源的应用研究

3．5 本章小结

第4章 系统软件的设计研究

4．1 C++Builder集成开发环境介绍

4．2 系统应用界面的设计研究

4．3 系统数据库的设计研究

4．3．1 检测人员名单表的建立

4．3．2 理论值表的建立

4．3．3 k值采集表的建立

4．3．4 检测数据记录表的建立

4．4 软件系统与硬件接口通信的设计研究

4．4．1 称重传感器的数据采集

4．4．2 直线光栅尺的数据采集

4．4．3 伺服电机的控制通信

4．4．4 打印设备的通信

4．5 本章小结

第5章 系统的调试应用分析研究

5．1 误差分析

5．2 故障分析

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文