[0001] 本发明涉及机车弹簧停车缸设计技术领域，具体而言，尤其涉及一种机车弹簧停车缸用试验装置及使用方法。

[0002] 机车单元制动器是实施机车制动功能的机械装置，为机车提供制动力。弹簧停车缸是一种应用于多种出口机车的基础制动装置，用于实施机车的停车制动。对其实施有效的性能检验是产品质量可靠保障的前提。

[0003] 机车、车辆运行时，弹簧停车缸内充有设计压力的压缩空气，压缩弹簧，使停车制动始终处于缓解状态。机车、车辆停车后，要使其保持停车状态时，可通过操纵制动手柄将弹簧停车缸内压缩空气全部排入大气，弹簧的作用力通过弹簧停车缸外部联接的制动杠杆放大后使闸瓦压紧轮对踏面，产生强大的摩擦力，实施停车制动。从而有效防止溜车事故的发生，保障了机车车辆在在轨道上尤其是坡道上的停车安全。在常用制动失效的情况下，也可以使用弹簧停车缸进行紧急制动。机车、车辆重新投入运行前，应操纵制动手柄，使压缩空气进入弹簧停车缸内，压缩弹簧使停车制动恢复缓解状态。也可以拉动手动缓解拉杆，实现手动缓解。这时弹簧停车缸内部螺杆、螺母之间的锁定被解除，二者发生相对旋转，使弹簧伸展，弹簧力被释放，从而实现停车制动的缓解。采用此种操作时，需要重新向弹簧停车缸充入满足设计压力的压缩空气，才能使其功能复位，在弹簧停车缸再次排风时，恢复施加停车制动的能力。

[0004] 工作原理如图1所示，在气缸a1没有压力的情况下，鞲鞴a2带动螺杆a4及十字头a5，在弹簧a3的推动下，向右移动，使闸瓦a7靠在车轮a8上，产生制动作用。气动缓解时，将操纵阀a9移动到送气位置，总风缸的压力进入鞲鞴a2右侧使其压缩弹簧a3，并带动螺杆a4、十字头a5一起向左移动，通过制动杠杆a6使得其连接的闸瓦a7离开车轮a8，呈缓解状态。当机车车辆没有动力或风源时，要使弹簧停车缸缓解，只要拉动手动缓解拉杆，螺杆a4就会在弹簧和非自锁螺纹的作用下伸出，实现手动缓解。

[0005] 现有的机车弹簧停车缸在测试时，将装好的弹簧缸放置在工作平台上，通过保压机测试制动器的密封性，通过往弹簧缸内充风500Kpa，保压3分钟，泄漏量不能超过10Kpa,如果超出这个范围将重新组装再检测，如果合格就可以发往下道工序，对制动器本身进行检测。传统的综合测试装置的运动导向部分采用两条刚性导轨滑动配合(具有阻力大；对尺寸与形位公差加工精度要求高，且难以调整的缺点)或两副直线轴承与导柱配合(具有阻力小；但对尺寸与形位公差加工精度要求高，且难以调整的缺点)。因为被测试弹簧停车缸和试验台的制造公差以及弹簧停车缸安装螺栓与螺栓孔必然存在的间隙会造成制动力输出轴线与测试用导向运动部分的中心不重合，产生较大的内部阻力，导致测得的制动力偏低。使部分合格的弹簧停车缸被判定为不合格。同时可能造成运动功能异常，造成缓解动作不到位。

[0036] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0037] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0038] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0039] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0040] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0041] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0042] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0043] 本发明针对的弹簧停车缸具有以下优点：1、体积小，重量轻，结构紧凑，安装方便。2、自动动作，安全可靠，制动力大。3、可取代机车手制动机，节省车下空间位置。4、停车时钢轨上可不使用铁鞋制动，防止了车轮与钢轨的意外擦伤。5、在一些特殊的车辆上安装，能保证在长大坡道上的运行安全。特别是在充风不足的情况下，可保证车辆不发生放扬事故。

[0044] 弹簧停车缸出厂前需要完成制动\缓解动作试验、手缓解试验、泄露量试验、制动力试验等检测项点，全部合格后方可发出。负责性能检测的试验装置应能可靠、高效的完成所有上述项点的检测。

[0045] 为此，如图1～7所示，本发明实施例公开了一种机车弹簧停车缸用试验装置，该装置包括底座1、支架2、连接架15、弹簧停车缸安装限位机构和测试机构，所述支架2连接在底座1上，所述弹簧停车缸安装限位机构设置于所述连接架15内，所述测试机构安装在所述支架2上，所述测试机构包括顶杆7，所述顶杆7上安装有压力传感器8，所述连接架15高度可调地与底座1相连，测试过程中，弹簧停车缸9的输出端螺杆能够与顶杆7对接，弹簧停车缸的输出端螺杆动作后，基于压力传感器8的示数对弹簧停车缸9进行试验。具体试验过程中，配上带比例阀的电器控制柜完成对试验所用压缩空气的控制。

[0046] 底座1是支架2、连接架15的安装基础，同时提高试验时人员操作位置的高度，使其符合人机工程学，便于实验操作。弹簧停车缸安装限位机构是弹簧停车缸的安装部件，使弹簧停车缸在性能测试中保持正确的安装位置，同时有足够的强度承受制动力测试带来的反作用力。通过测试机构，进行弹簧停车缸的制动\缓解动作和制动力测试，设置的压力传感器和运动导向装置，保证压力传感器与制动力轴线对中，运动顺滑具有尽可能小的机构运动阻力，同时有足够的强度承受制动力作用。

[0047] 进一步地，所述测试机构还包括第一连接轴23、第二连接轴26、轴承4、导轮5、安装箱6和连接螺栓3，所述支架上安装有若干连接螺栓3，连接螺栓3的端部固定连接有第一连接轴23，所述第一连接轴23的另一端内部开设有定位槽24，定位槽24内限位滑动连接所述第二连接轴26，所述第二连接轴26上安装有轴承4，轴承4上固定连接有导轮5，导轮5上限位滑动连接所述安装箱6，安装箱6上安装所述顶杆7。顶杆7安装在安装箱6一侧中心部位，可保证顶杆7能够平稳配合压力传感器8进行检测查看。

[0048] 进一步地，所述连接架高度可调地与底座相连基于高度调节装置实现，所述高度调节装置包括第一伺服电机10、第一双向螺纹杆11、移动块12、推杆13和连接板14，所述第一伺服电机10设置于底座1上，第一伺服电机10的输出轴与第一双向螺纹杆11相连，若干移动块12连接在第一双向螺纹杆11上，各移动块12的上端均转动连接有推杆13，推杆13另一端转动连接所述连接板14，所述连接板14与连接架15相连。第一双向螺纹杆11转动连接在底座1上。连接螺栓3对称分布在支架2左右两侧，连接螺栓3通过第一连接轴23与第二连接轴26一一对应，第二连接轴26通过轴承4与导轮5一一对应，可保证连接螺栓3与导轮5能够平稳对安装箱6进行安装使用。

[0049] 进一步地，所述连接架15外部套接有防护壳19。

[0050] 进一步地，所述移动块12的底部与底座内部底端面相贴合。可保证移动块12移动时，能够通过底座1内部底端面的扶持进行平稳移动。

[0051] 进一步地，所述弹簧停车缸安装限位机构包括竖向夹持机构和横向夹持机构，所述竖向夹持机构包括第二伺服电机16、第二双向螺纹杆17、传动带18、连接块20和夹板21，所述第二伺服电机16安装在连接架15内，所述第二伺服电机16的输出轴与第二双向螺纹杆17相连，在连接架15的另一侧设置有平行于第二双向螺纹杆17的另一个第二双向螺纹杆，第二双向螺纹杆17上设置所述传动带18，各所述第二双向螺纹杆17上均设置有两个连接块
20，同一水平线的两个连接块20与对应的夹板21相连，同一水平线的两个连接块20对称分布在第二双向螺纹杆17左右两侧，可保证两侧连接块20能够平稳带动夹板21进行移动，以便进行夹持限位；通过设置的夹板21完成弹簧停车缸的竖向夹持；所述横向夹持机构包括双头电机31、传动螺纹杆32、横板33和挡板34，所述双头电机31设置于夹板21内，双头电机
31的两侧设置所述传动螺纹杆32，传动螺纹杆32与所述横板33相连，挡板34与横板33相连，通过所述挡板34完成对弹簧停车缸的横向夹持。第二双向螺纹杆17转动连接在连接架15上，挡板34对称分布在横板33的两侧。

[0052] 进一步地，横板33上焊接固定所述挡板34，所述挡板34的横截面呈直角梯形。

[0053] 进一步地，所述夹板21上安装有橡胶垫22。

[0054] 进一步地，所述第一连接轴23内开设有卡槽25，第二连接轴26内固定连接有复位弹簧27，复位弹簧27的另一端固定连接有卡杆28，卡杆28限位滑动连接在第二连接轴26内，卡杆28的端部卡合连接在卡槽25内，卡杆28上固定连接有牵引绳29，牵引绳29限位滑动连接在第二连接轴26内，牵引绳的端部固定连接有连接环30。利用卡杆28和卡槽25的配合，能够对第二连接轴26进行便捷稳定的卡合安装和拆卸分离工作，进而能够便捷完成导轮5的拆卸检修维护和更换工作，从而能够有效避免导轮5长时间使用，出现磨损导致后续检测精度降低的问题。

[0055] 本发明还公开了基于上述机车弹簧停车缸用试验装置的使用方法，包括如下步骤：

[0056] 将弹簧停车缸9摆放在夹板21上，对弹簧停车缸9进行夹持限位时，可开启连接架15上的第二伺服电机16，第二伺服电机16带动第二双向螺纹杆17转动，第二双向螺纹杆17在转动时，能够通过防护壳19内的传动带18平稳带动两侧第二双向螺纹杆17转动，第二双向螺纹杆17在转动时，能够带动两侧连接块20进行移动，两侧连接块20同时向内移动时，能够带动夹板21同时移动，夹板21能够配合橡胶垫22平稳对弹簧停车缸9进行夹持限位，同时开启夹板21内的双头电机31，双头电机31带动两侧传动螺纹杆32运转，传动螺纹杆32在转动能够带动横板33移动，两侧横板33同时向内移动时，横板33能够带动两侧的挡板34与弹簧停车缸9相接触，此时在两侧挡板34倾斜面的共同作用下，能够同时完成弹簧停车缸9的左右夹持限位和前后夹持限位，配合上下两侧夹板21的上下夹持限位，能够便捷完成弹簧停车缸9的全方位夹持固定，避免弹簧停车缸9检测时出现偏移影响使用稳定性，对弹簧停车缸9限位完成后，需要对弹簧停车缸9与安装箱6进行对齐检查时，可开启底座1上的第一伺服电机10，第一伺服电机10带动第一双向螺纹杆11转动，第一双向螺纹杆11在转动时，能够带动两侧移动块12同时移动，两侧移动块12向外移动时，移动块12能够通过推杆13平稳拉扯连接板14下移，连接板14能够平稳对连接架15的使用高度进行调节，提升使用稳定性，以便对弹簧停车缸9的使用位置进行调节对齐。

[0057] 将弹簧停车缸9的输出端连接在安装箱6内，若需要对安装箱6的位置进行移动调节时，可转动连接螺栓3松开导轮5上的安装箱6，安装箱6不受阻碍后，可推动安装箱6在导轮5上移动，调节安装箱6的使用位置，同时导轮5能够通过轴承4平稳在连接螺栓3上转动，安装箱6调节完成后，可转动连接螺栓3对安装箱6进行固定限位，提升支架2上的安装箱6平稳使用，然后通过对弹簧停车缸9进行输气操作，弹簧停车缸9能够正常运行时，能够推动顶杆7上的压力传感器8，进行检查查看，若弹簧停车缸9不合格损坏无法使用，压力传感器8不会受压，进行平稳检查，且支架2上有四个连接螺栓3作为导轮5的转动中心。可以通过分别调整单个连接螺栓3的螺纹在支架2上拧入的深度，从而实现安装箱6中心与制动力输出轴线的精准对中，减少由对中不准产生的机构运动阻力，并且导轮5内部装有轴承4，使导轮5与安装箱6配合部实现用滚动摩擦代替滑动摩擦，进一步减少机构运动阻力，因为具备了有效的调整能力，所以对试验装置整体的尺寸与形位公差加工精度要求低，通过上述改进，实现了设备内阻的最小化，在完成检测功能的同时，显著提升了检测精度；

[0058] 而当试验装置长时间工作后，工作人员可通过向外拉动连接环30，此时在连接环30的牵引作用下，能够通过拉动牵引绳29带动两侧的卡杆28同时向第二连接轴26内部运动，直至卡杆28运动脱离第一连接轴23两侧的卡槽25，此时第二连接轴26能够便捷脱离第一连接轴23上的定位槽24，完成导轮5的拆卸工作，同理，导轮5在检修维护或更换后，工作人员可通过再次向外拉动第二连接轴26上的连接环30，同时将第二连接轴26插入进第一连接轴23上的定位槽24内，随后工作人员便可松开连接环30，此时在复位弹簧27的弹性作用下，能够带动卡杆28自动向外运动复位，并卡合至第一连接轴23两侧的卡槽25内，完成第二连接轴26的卡合安装，进而完成导轮5的卡合安装，通过对第二连接轴26进行便捷稳定的卡合安装和拆卸分离工作，进而能够便捷完成导轮5的拆卸检修维护和更换工作，从而能够有效避免导轮5长时间使用，出现磨损导致后续检测精度降低的问题。

[0059] 本试验装置运动导向部分创新性的采用可调导轮5与整体式滑轨的配合。综合测试装置通过支架2安装在底座1上，同时测试制动力的压力传感器8也安装在支架2上。运动部分的主体是整体式的滑轨(第一连接轴23的开槽)，右端与弹簧停车缸输出制动力的螺杆相连，左端装有向压力传感器8上传导制动力的顶杆7。支架2上装有4个可调导轮5(两侧各2个)，通过滑轨两侧的导向槽，实现支架2与滑轨之间的联接。支架2有4个用螺纹安装的转轴作为可调导轮的转动中心。可以通过分别调整单个转轴的螺纹在支架2上拧入的深度，使滑轨相对弹簧停车缸安装座水平移动，甚至可以做一定程度的旋转，从而实现滑轨中心与制动力输出轴线的精准对中，减少由对中不准产生的机构运动阻力。可调导轮内部装有圆柱滚子轴承，使导轮与滑轨配合部实现用滚动摩擦代替滑动摩擦，进一步减少机构运动阻力。因为具备了有效的调整能力，所以对试验装置整体的尺寸与形位公差加工精度要求低。通过上述改进，实现了设备内阻的最小化，在完成检测功能的同时，显著提升了检测精度。

[0060] 通过设置的安装箱，对制动器本体进行检测时，可将制动器本体与安装箱对其进行连接，若需要移动安装箱时，可松开连接螺栓，推动安装箱在导轮上移动，导轮能够通过轴承平稳在连接螺栓上转动，调节安装箱后，可转动连接螺栓对安装箱进行固定，制动器本体在运行时，制动器本体能够通过顶杆上的压力传感器进行平稳检测，查看制动器本体能否正常使用运行。

[0061] 通过设置的连接架，需要对制动器本体进行限位固定时，可开启第二伺服电机带动第二双向螺纹杆转动，第二双向螺纹杆转动时，能够通过传动带平稳带动两侧第二双向螺纹杆进行转动，第二双向螺纹杆在转动时，能够带动两侧连接块进行平稳移动，连接块在移动时能够带动夹板同时移动，两侧夹板能够平稳度制动器本体进行夹持限位，避免偏移影响检测稳定性，且通过第一双向螺纹杆的转动，能够通过移动块带动推杆进行移动，推杆能够拉扯连接板带动连接架进行移动，方便对连接架的使用位置进行调节，以便进行对其检查。

[0062] 通过设置的卡杆和卡槽的配合，能够对第二连接轴进行便捷稳定的卡合安装和拆卸分离工作，进而能够便捷完成导轮的拆卸检修维护和更换工作，从而能够有效避免导轮长时间使用，出现磨损导致后续检测精度降低的问题，增加了试验装置的使用多样性和检测准确性。

[0063] 本发明可调导轮内部装有圆柱滚子轴承，使导轮与滑轨配合部实现用滚动摩擦代替滑动摩擦，进一步减少机构运动阻力。同时有足够的强度承受制动力测试带来的反作用力。

[0064] 本发明通过设置的卡杆和卡槽的配合，能够对第二连接轴进行便捷稳定的卡合安装和拆卸分离工作，进而能够便捷完成导轮的拆卸检修维护和更换工作，从而能够有效避免导轮长时间使用，出现磨损导致后续检测精度降低的问题，增加了试验装置的使用多样性和检测准确性。

[0065] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。