TLX-1型铁路用拉力表校验装置的研制.pdf

第39卷第5期
铁道技术监督
计量工作
K.4Iい3)(しI,ETY(:(ONTRい1.
NE.(HEV上NF(Rk
TLXー1型铁路用拉力表校验装置的研制
淯炜
(成都铁路局计量所,四川成都610081
摘要:TX-]型铁路用拉力表校验装置主要由系统集成控制、液压伺服系统、传力系统和测量系统4
部分组成,能自动完成拉力表的检定或校准,自动对拉力表的计量性能做出判断,满足量值溯源体系的要
求。介绍校验装置的研制方案、工作原理、液压伺服系统的应用、不确定度评定等。
关键词:拉力表;校验装置;原理;功能;不确定度
中图分类号:TB931文献标识码:B文章编号:1006-9178(2011)05-0016-03
1概述
整个操作均由计算机控制。测试数据自动存储,并
具有查询功能,可提高检测效率。
铁路用拉力表是用于接触网张力测试、安全保
(2)具有一定的自检功能,出现故障时通过声
护帯拉力试验的专用计量器具,在各铁路供电段心控报警,以便及时处理,提高测试的安全性。
泛使用,对确保接触网运行安全和人身安全发挥着
(3)校验装置采用液压伺服阀、伺服控制单
重要作用,被列入铁路专用计量器具目录。长期以元,测试原理和方法与传统方式有较大区别,实现
来,由于没有校验装置,无法对拉力表进行检定,了自动化控制,加卸标准试验力平稳、可靠、准
为此,研制了铁路用拉力表校验装置(以下简称校确。
验装置)。
校验装置是针对铁路用拉力表进行计量检测的3方案实施
专用校验装置,能产生0~100kN的标准稳定力3.1校验装置的基本工作原理
源,通过系统控制对测量范围内的任意测量值进行
校验装置的基本工作原理如图1所示。
检定,自动完成检测,根据JG(铁道)160-1996
《铁路用拉力表检定规程》的要求自动完成误差计
橾作台
心集成单元
次仪表
力传惑器
发}指令
算并显示检定结论。
被测对象
控制升降
2设计思想
产生力源
伺服系统
伺服阀
(液压系统
21研制方案的确定
图1校验装置的基本工作原理
经过调研和论证,校验装置采用液压传动作为
校验装置产生力的方式。与机械传动、电气传动相
校验装置由高精度伺服控制单元与标准测力传
比,液圧传动具有以下主要优点:①借助油管的连感器构成相互反馈的闭环控制,液乐系统产生的力
接,可以方便灵活地布置传动机构,比机械传动优通过伺服系统中比例积分微分控制(PID)算法结
越;②重量轻、结树紧湊、惯性小;③传递运动均构,实时修正侗服系统的各种参数,从而不断调整
匀平稳,负载变化时速度较秾定;④容易实现自动液压系统的工作状态,使校验装置整体受力状态达
化
到设定拉力值,且在该设定拉力值位置点上受力状
2.,2主要技术特性
态稳定,使其液压控制系统形成了稳定的拉力,从
(1)操作界面人性化设计,操作简单、快捷,而实现与被测拉力表示值的比较。
3.2校验装置的各部分功能
收稿日期:2011-02-16
铁路用拉力表校验装置主要由系统集成控制
作者简介:蒲炜,助理工程师
16
211年5」(总第295期
铁道技术监督
液压伺服系统、传动系统和测量系统4部分组成。10.05kN。10次独立测量数据见表1。
3.2.1系统集成控制
表110次独立测量数据
系统集成控制部分由工控计算机对检验装置进
测量次数nm测量值んN』测量次数n测量俏N
行自动控制,按照技术规范的要求完成检定或校
10.00
10.00
准。采用嵌人式单片机控制系统、模糊数学结构,
使伺服控制产生的拉力稳定在某一设定点上。
10.10
3.2.2液压伺服系统
10.00
在液压伺服系统的输出和输入之间采用反馈连
0.10
10.10
接得到偏差信号,通过偏差信号控制输入到系统的
能量,使伺服系统向着减小偏差的方向变化,从而
通过测量数据计算实验标准差为
使伺服系统的实际输出与希望值相符。通过对液压
流量和零位的控制,使校验装置产生的标准拉力准
∑(Di-万
=0(kN)
(2)
确、稳定、可靠。
3.2.3传动系统
式(2)中,s为实验标准差,kN;n为重复测量
传动系统根据不同被测拉力表的几何尺寸,灵次数;D为单次测量结果,kN;D为n次测量结
活调整夹具上、下位置。为保证传动机构运行平稳果的算数平均值,kN
可靠,在满足强度要求和安全运行的前提下,对传
4的计算结果为
动系统进行了限速和限位处理。
0
0(kN)。
(3
3.2.4测量系统
0
测量系统按照设计的要求自动完成整个检定过
2)2用B类标准不确定度评定。抗力表估读
程,实现测量结果的存储、査询。测量系统的被测误差为最小分度值的1/10,2级50kN拉力表的估
对象信息采用预录人方式,使用时方便快速选择,读误差a为0.kN,误差服从均匀分布,包含因于
同时确保测量过程的准确可靠。
k为3,则
测量结果的不确定度评定
、0.1_-0058(kN)。
(4
4,1建立数学模型
(3)a3用B类标准不确定度评定。校验装置检
为评定校验装置测量结果的不确定度,建立如定10kN点的允许误差a为
下数学模型
a=t0.3%x10=:0.03(kN),
(5
取a的半宽为0.03kN,误差服从均匀分布
DX100%,
包含因子k为V3,则
式(1)中,△为拉力表示值误差;D为拉力表3
0.03
l1=i=
=0.017(kN)。
次测量值的均值,kN;D为标准力值,kN;D。为
拉力表满量程示值,kN。
4.4合成标准不确定度
4.2标准不确定度a的主要来源
合成标准不确定度为
标准不确定度z的主要来源有3个方面:①重
ル=V+ル+=V6+00801ア
复测量引起的标准不确定度分量;②对被检拉力
0.06(kN)。
表示值估读引入的标准不确定度分量2:(③拉力45扩展标准不确定度U
表校验装置引人的不确定度分量z2
取包含因子k为2,则扩展不确定度U为
4.3标准不确定度评定
U=ku,=2x0.06=0.12(kN)。
(1)a用A类标准不确定度评定。选择铁路用
由于被检机械式拉力表的准确度等级为2级,
机械式拉力表为被检对象,拉力表型号为LK-5,量限为50kN,最大误差为t1kN。由于U小于
编号是021001,准确度等级为2级。用检定装1kN的13,因此,校验装置满足检定拉力表的要
置在10kN点进行10次独立测量,测量均值为求,检定方法可行。