高速列車輪對軸箱裝置試驗臺的制作方法

高速列車輪對軸箱裝置試驗臺的制作方法
【專利摘要】高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，屬于軌道交通【技術領域】，是涉及一種高速列車輪對軸箱裝置試驗臺。本實用新型對高速列車輪對軸箱裝置的動力學分析和故障診斷研究提供有效的試驗驗證平臺。本實用新型包括軌道傾角控制系統、軌道輪驅動系統、第一、第二轉向架機構和車廂加載系統；軌道傾角控制系統由基礎、固定在基礎上的若干個千斤頂和若干個底座支撐機構組成，軌道輪驅動系統設置在軌道傾角控制系統上方，軌道輪驅動系統由第一、第二軌道輪機構、底座、電機及第一、第二減速箱組成，在底座上固定有支柱，在支柱上設置有第一、第二轉向架機構，車廂加載系統設置在第一、第二轉向架機構的上方，車廂加載系統由定位桿、加載器、車廂組成。
【專利說明】高速列車輪對軸箱裝置試驗臺
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于軌道交通【技術領域】，是涉及一種高速列車輪對軸箱裝置的試驗臺。
【背景技術】
[0002]隨著高速鐵路里程的不斷增加及運行速度的逐步提高，高速列車的試驗研究廣受關注，試驗臺的建造廣受重視。日本、德國、美國都在整車1:1全尺寸試驗臺試驗方面做了大量試驗研究工作。目前國內的整車試驗臺多為整車滾動試驗臺，如西南交通大學的滾動振動試驗臺，大連內燃機研究所的滾動試驗臺，株洲電力機車研究所的半車滾動試驗臺。由于建造1:1全尺寸機車車輛試驗臺工程巨大且研制費用高，小尺寸的小比例試驗臺近些年備受青睞。我國在上海、蘭州和成都的鐵道部屬大學建有類似的1:5滾動試驗臺。為了使小比例試驗臺的試驗結果與全尺寸車輛運行結果一致，試驗臺設計過程中要滿足以下相似:
(I)行為相似:要求兩種系統有相似的行為屬性，遵守有確定關系的相似定律、定理；(2)幾何相似:主要強調在幾何形狀上的比例關系；(3)物理相似:主要指物理量的相似，如比重、密度、表面粘著力等物理屬性的相似，當然也可以是時間、重力場等相似問題。但已經存在的試驗臺在以下幾個方面未能完善:(I)以輪對軸箱裝置故障診斷為主要研究目標的高速列車整車試驗臺未見報道；(2)從動力學角度在結構方面與實際高速列車相似的試驗臺鮮有論述；(3)以成本低且結構相似性為目標的高速列車試驗臺還沒有文獻報道；(4)未見有基于等效載荷的高速列車輪對軸箱裝置故障診斷方法試驗驗證的合理平臺。
[0003]為了彌補上述不足，專門設計了該高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，對高速列車輪對軸箱裝置的故障診斷研究提供有效的試驗驗證平臺。
實用新型內容
[0004]針對現有技術存在的問題，本實用新型提供一種高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，該整車試驗臺對高速列車輪對軸箱裝置的動力學分析和故障診斷研究提供有效的試驗驗證平臺。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，包括軌道傾角控制系統、軌道輪驅動系統、第一、第二轉向架機構和車廂加載系統；軌道傾角控制系統由基礎、固定在基礎上的若干個千斤頂和若干個底座支撐機構組成，軌道輪驅動系統設置在軌道傾角控制系統上方，軌道輪驅動系統由第一、第二軌道輪機構、底座、電機及第一、第二減速箱組成，底座固定在千斤頂頂部和底座支撐機構的頂部；在底座上設置有四個電機，每個電機軸均與第一減速箱相連接，第一減速箱與第二減速箱相連接；第一減速箱與第一軌道輪機構相連接，第二減速箱與第二軌道輪機構相連接；第一、第二減速箱及第一、第二軌道輪機構均固定在底座上；在底座上固定有若干個支柱，在支柱上設置有第一、第二轉向架機構，在每個支柱上均設置有滑道，在每個滑道上均設置有上、下滑塊，第一、第二轉向架機構均與下滑塊之間通過下滑動減震器相連接，所述車廂加載系統設置在第一、第二轉向架機構的上方，車廂加載系統由定位桿、若干個加載器、車廂組成，定位桿固定在支柱上，車廂設置在定位桿下方，并通過加載器與定位桿相連接；車廂與上滑塊之間通過上滑動減震器相連接。
[0006]所述若干個千斤頂排布成一直線，若干個底座支撐機構沿軸向排布成一直線，且千斤頂排布成的直線與底座支撐機構排布成的直線平行設置。
[0007]所述底座支撐機構由支撐座、第一軸承、第一端蓋、透蓋、軸和第一軸套組成，在軸上設置有第一軸套，軸的兩端分別通過左、右第一軸承與左、右支撐座相連接，左、右支撐座固定在基礎上；所述軌道輪驅動系統的底座固定在支撐座上，在支撐座的兩端分別設置有
第一端蓋與透蓋。
[0008]所述第一、第二軌道輪機構均由軸承座、軌道輪、第二軸承、第二端蓋、輪軸及第二軸套組成，在輪軸上設置有軌道輪，輪軸兩端分別通過左、右第二軸承與左、右軸承座相連接，在所述軌道輪一側、輪軸上具有軸肩，在軌道輪另一側、輪軸上設置有第二軸套，在所述左、右軸承座的兩端設置有第二端蓋；所述第一減速箱與第一軌道輪機構的輪軸相連接，第二減速箱與第二軌道輪機構的輪軸相連接，所述第一、第二軌道輪機構的軸承座固定在底座上。
[0009]所述第一、第二轉向架機構均由構架、車軸、車輪、軸箱、及上、下減震器組成，在構架上方設置有若干個上減震器，在構架下方設置有若干個下減震器，在構架前、后部均設置有車軸，每根車軸的兩端均通過軸箱與下減震器相連接；在每根車軸上均設置有車輪，車輪與軌道輪驅動系統的軌道輪一一對應、配合，構架與下滑塊之間通過下滑動減震器相連接，構架與車廂加載系統的車廂之間通過上減震器相連接。
[0010]所述加載器由螺桿、上座、彈簧、定位螺桿及下座組成；彈簧設置在上、下座之間，加載器的上座通過螺桿與定位桿相連接，加載器的下座通過定位螺桿與車廂相連接。
[0011]所述電機與電源控制系統相連接，電源控制系統由變頻器和同步控制器組成，電機分別通過變頻器與電機同步控制器相連接。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]本實用新型的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，對高速列車輪對軸箱裝置的故障診斷研究提供有效的試驗驗證平臺，具體有益效果如下:
[0014]1、本實用新型實驗臺的車輪踏面采用磨耗形踏面，避免了以往采用錐形踏面磨損嚴重的問題，使輪對外形保持穩定，提高了試驗獲取數據的科學性、準確性、有效性；
[0015]2、本實用新型試驗臺采用調節千斤頂的方法來實現對實際高速列車輪對軸箱裝置轉彎時外軌道高度高于內軌道高度的情況的模擬，采用第一、第二減速箱實現同一轉向架機構的同側車輪轉速一致，采用電機同步控制器實現直線軌道運行時各車輪同轉速，采用上、下彈簧阻尼減震器解決了小型高速列車試驗臺一系和二系懸掛彈簧和阻尼器相對位置較為分離的問題；
[0016]3、本實用新型的底座、電機架、構架、支柱及車廂采用槽鋼焊接的方法制成，既降低了生產成本又保留與實際列車相似的結構，采用四臺電機完成模擬列車轉彎和直行運動狀態，采用橡膠減震器消減車廂的橫向振動，采用螺桿壓縮彈簧的方法模擬軸重。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]圖1是本實用新型的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺的結構示意圖；
[0018]圖2是本實用新型的底座支撐機構的結構示意圖；
[0019]圖3是本實用新型的第一或第二軌道輪機構的結構示意圖；
[0020]圖4是本實用新型的加載器、定位桿及車廂安裝后的結構示意圖；
[0021]圖5是本實用新型的第一或第二轉向架機構的結構示意圖；
[0022]圖6是本實用新型的電源控制系統的電路原理圖；
[0023]圖中，I一基礎，2—千斤頂，3—底座支撐機構，4—第一端蓋，5—支撐座，6—第一軸承，7—透蓋，8—軸，9一第一軸套，10—底座，11 一電機架，12 —電機，13—聯軸器，14一第一減速箱，15一第一軌道輪機構，16—第二軌道輪機構，17—軌道輪,18—軸承座，19一軸肩，20一輪軸,21一第二軸套，22一第二軸承，23一第二端蓋,24一第二減速箱，25一床身，26—第一轉向架機構，27—第二轉向架機構，28—構架，29—車軸，30—軸箱，31—車輪，32—上彈簧阻尼減震器，33—下彈簧阻尼減震器，34—連接板，35—墊片，36—支柱，37—定位桿，38—車廂，39—加載器，40—上座，41 一下座，42—定位螺桿，43—螺桿，44一彈簧，45-滑道，46-上滑塊，47-下滑塊，48—上滑動橡膠減震器，49-下滑動橡膠減震器，50—傳感器定位桿。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0025]本實施例的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺與實際高速列車輪對軸箱裝置的比例為 1:4。
[0026]如圖1?圖6所示，高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，包括軌道傾角控制系統、軌道輪驅動系統、第一、第二轉向架機構和車廂加載系統；所述軌道傾角控制系統由基礎1、若干個千斤頂2和若干個底座支撐機構3組成，若干個千斤頂2排布成一直線，若干個底座支撐機構3排布成一直線,且千斤頂2排布成的直線與底座支撐機構3排布成的直線相互平行，底座支撐機構3與千斤頂2固定在基礎I的上表面上；底座支撐機構3由支撐座5、第一軸承6、第一端蓋4、透蓋7、軸8和第一軸套9組成，軸8穿過第一軸套9內孔且與第一軸套9的內壁之間通過過盈配合方式相連接；軸8兩端分別通過左、右第一軸承6與左、右支撐座5相連接，軸8的外壁與第一軸承6的內圈之間、第一軸承6的外圈與支撐座5的內壁之間均通過過盈配合方式相連接；支撐座5固定在基礎I上；在支撐座5的兩端分別設置有第一端蓋4與透蓋7，防止支撐座5內的第一軸承6脫落；
[0027]所述軌道輪驅動系統設置在軌道傾角控制系統上方，軌道輪驅動系統由第一、第二軌道輪機構、底座10、電機12及第一、第二減速箱組成，第一、第二軌道輪機構均由軸承座18、第二端蓋23、軌道輪17、第二軸承22、輪軸20及第二軸套21組成，軌道輪17設置在輪軸20上，軌道輪17與輪軸20之間采用鍵固定連接，以便限定軌道輪17與輪軸20之間的圓周運動，軌道輪17按兩條平行直線方向排布，并與千斤頂2排布的直線相平行；輪軸20的兩端分別通過左、右第二軸承22與左、右軸承座18相連接，所述輪軸20的外壁與第二軸承22的內圈之間、第二軸承22的外圈與支撐座18的內壁之間均通過過盈配合方式相連接；在軌道輪17 —側、輪軸20上具有軸肩19，在軌道輪17另一側、輪軸20上設置有第二軸套21，輪軸20的外壁與第二軸套21的內壁之間通過過盈配合方式相連接；軸肩19與第二軸套21限制軌道輪17的軸向移動；在軸承座18的兩端均設置有第二端蓋23，防止軸承座18內的第二軸承22從軸承座18內脫落；在底座10上設置有四個電機12，四個電機12分布在底座10的頂面的四角，四個電機12均固定在電機架11上，電機架11通過螺栓固定在底座10上；四個電機12軸均通過聯軸器13與第一減速箱14的輸入軸相連接，第一減速箱14具有兩根輸出軸，一根輸出軸通過聯軸器13與第二減速箱24的輸入軸相連接,第一減速箱14的另一根輸出軸通過聯軸器13與第一軌道輪機構15的輪軸20相連接，第二減速箱24的輸出軸通過聯軸器13與第二軌道輪機構16的輪軸20相連接；所述第一、第二減速箱及第一、第二軌道輪機構的軸承座18均固定在床身25上，床身25通過螺栓固定在底座10上；底座10底部固定在千斤頂2頂部和底座支撐機構3的支撐座5的頂部；
[0028]在所述底座10上固定有四個支柱36，四個支柱36排布成矩形，在前兩個支柱36、后兩個支柱36上分別設置有第一、第二轉向架機構,第一、第二轉向架機構均由構架28、車軸29、車輪31、軸箱30及上、下彈簧阻尼減震器組成，構架28為矩形框架，在構架28的上方通過螺釘固定有兩個上彈簧阻尼減震器32，在構架29的下方四角通過螺釘固定有下彈簧阻尼減震器33，下彈簧阻尼減振器33的底端均與軸箱30的頂部固定連接，在構架29下方的前、后部均設置有車軸29，每根車軸29的兩端通過軸承與軸箱30相連接，在每根車軸29上均設置有兩個車輪31，每個車輪31均與軌道輪驅動系統的軌道輪17——對應、配合；設置在構架29前、后部的同一側的兩個軸箱30通過連接板34相連接；在所述支柱36上均設置有滑道45，在每個滑道45上均設置有上、下滑塊，上、下滑塊通過墊片35分別固定有上、下滑動橡膠減震器，第一、第二轉向架機構的構架28通過下滑動橡膠減震器49與下滑塊47相連接，以便能夠沿著支柱36的滑道45上、下移動；所述車廂加載系統設置在第一、第二轉向架機構的上方，車廂加載系統由前、后定位桿37、四個加載器39及車廂38組成，前、后定位桿37的兩端分別固定在前兩個支柱36、后兩個支柱36上，車廂38為矩形框架，車廂38設置在定位桿37下方，并通過前后對稱設置的加載器39與定位桿37相連接；加載器39由螺桿43、上座40、彈簧44、定位螺桿42及下座41組成；彈簧44設置在上、下座之間，彈簧44的兩端分別與上、下座相連接；加載器39的上座40通過螺桿43與定位桿37相連接，加載器43的下座41通過定位螺桿42與車廂38相連接；通過旋入螺桿43壓縮彈簧44實現對車廂38加載:螺桿43在旋入時下壓上座40，在上座40與下座41作用下，彈簧44壓縮進而對車廂38進行加載；車廂38與第一、第二轉向架機構的構架28之間通過上彈簧阻尼減震器32相連接，車廂38與上滑塊46之間通過上滑動橡膠減震器48相連接，以便能夠沿著支柱36的滑道45上、下移動。
[0029]所述底座10、電機架11、構架28、支柱36及車廂38均采用槽鋼焊接的方法制成。
[0030]所述第一、第二減速箱均采用T12傘型齒輪減速箱。
[0031]所述車輪31的踏面采用磨耗形踏面，避免了以往采用錐形踏面磨損嚴重的問題。
[0032]所述電機12與電源控制系統相連接，電源控制系統由變頻器和同步控制器組成，所述電機12的輸入端分別通過變頻器與電機同步控制器的輸出端相連接，電機同步控制器采用TB-4電機同步控制器。
[0033]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的一次使用過程:
[0034]如圖1?圖6所示，使用本實用新型的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，能夠獲得高速列車輪對軸箱裝置在彎道行駛時的動力學響應結果，其具體過程如下:[0035]步驟一:接通電機同步控制器的電源線，但不與三相電源接通，避免誤操作從而使電機轉起來；
[0036]步驟二:操作千斤頂2，使千斤頂2的頂桿上移，使本實用新型的底座10以上的所有部分均繞底座支撐機構3的軸8轉動，轉動角度根據不同試驗要求設定，
用來模擬列車在彎道時的軌道傾角Θ，其計算公式為
【權利要求】
1.一種高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，其特征在于包括軌道傾角控制系統、軌道輪驅動系統、第一、第二轉向架機構和車廂加載系統；軌道傾角控制系統由基礎、固定在基礎上的若干個千斤頂和若干個底座支撐機構組成，軌道輪驅動系統設置在軌道傾角控制系統上方，軌道輪驅動系統由第一、第二軌道輪機構、底座、電機及第一、第二減速箱組成，底座固定在千斤頂頂部和底座支撐機構的頂部；在底座上設置有四個電機，每個電機軸均與第一減速箱相連接，第一減速箱與第二減速箱相連接；第一減速箱與第一軌道輪機構相連接，第二減速箱與第二軌道輪機構相連接；第一、第二減速箱及第一、第二軌道輪機構均固定在底座上；在底座上固定有若干個支柱，在支柱上設置有第一、第二轉向架機構，在每個支柱上均設置有滑道，在每個滑道上均設置有上、下滑塊，第一、第二轉向架機構均與下滑塊之間通過下滑動減震器相連接，所述車廂加載系統設置在第一、第二轉向架機構的上方，車廂加載系統由定位桿、若干個加載器、車廂組成，定位桿固定在支柱上，車廂設置在定位桿下方，并通過加載器與定位桿相連接；車廂與上滑塊之間通過上滑動減震器相連接。
2.根據權利要求1所述的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，其特征在于所述若干個千斤頂排布成一直線，若干個底座支撐機構沿軸向排布成一直線，且千斤頂排布成的直線與底座支撐機構排布成的直線平行設置。
3.根據權利要求1所述的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，其特征在于所述底座支撐機構由支撐座、第一軸承、第一端蓋、透蓋、軸和第一軸套組成，在軸上設置有第一軸套，軸的兩端分別通過左、右第一軸承與左、右支撐座相連接，左、右支撐座固定在基礎上；所述軌道輪驅動系統的底座固定在支撐座上，在支撐座的兩端分別設置有第一端蓋與透蓋。
4.根據權利要求1所述的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，其特征在于所述第一、第二軌道輪機構均由軸承座、軌道輪、第二軸承、第二端蓋、輪軸及第二軸套組成，在輪軸上設置有軌道輪，輪軸兩端分別通過左、右第二軸承與左、右軸承座相連接，在所述軌道輪一側、輪軸上具有軸肩，在軌道輪另一側、輪軸上設置有第二軸套，在所述左、右軸承座的兩端設置有第二端蓋；所述第一減速箱與第一軌道輪機構的輪軸相連接，第二減速箱與第二軌道輪機構的輪軸相連接，所述第一、第二軌道輪機構的軸承座固定在底座上。
5.根據權利要求1所述的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，其特征在于所述第一、第二轉向架機構均由構架、車軸、車輪、軸箱、及上、下減震器組成，在構架上方設置有若干個上減震器，在構架下方設置有若干個下減震器，在構架前、后部均設置有車軸，每根車軸的兩端均通過軸箱與下減震器相連接；在每根車軸上均設置有車輪，車輪與軌道輪驅動系統的軌道輪一一對應、配合，構架與下滑塊之間通過下滑動減震器相連接，構架與車廂加載系統的車廂之間通過上減震器相連接。
6.根據權利要求1所述的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，其特征在于所述加載器由螺桿、上座、彈簧、定位螺桿及下座組成；彈簧設置在上、下座之間，加載器的上座通過螺桿與定位桿相連接，加載器的下座通過定位螺桿與車廂相連接。
7.根據權利要求1所述的高速列車輪對軸箱裝置試驗臺，其特征在于所述電機與電源控制系統相連接，電源控制系統由變頻器和同步控制器組成，電機分別通過變頻器與電機同步控制器相連接。
【文檔編號】G01M17/10GK203672637SQ201320868257
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】李常有, 韓帥, 郭聳, 劉海洋, 王威, 宋文君, 石宴霖 申請人:東北大學