CN102854025A

CN102854025A - 一种模拟机车重载启动的飞轮装置

Info

Publication number: CN102854025A
Application number: CN2012103358870A
Authority: CN
Inventors: 喻贵忠; 刘广丹; 黎莎; 黎英豪
Original assignee: Beijing Railway Institute of Mechanical and Electrical Engineering Co Ltd
Current assignee: Beijing Railway Institute of Mechanical and Electrical Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明公开了一种模拟机车重载启动的飞轮装置，包括接触电网、机车、试验台；机车底部带有牵引电机和机车轮对；试验台上不支撑机车运行的一侧依次安装有试验台轨道轮、万向轴、扭矩传感器、同步增速齿轮箱、陪试电机；所述接触电网设置在试验台斜上方，所述机车一端与接触电网相连接，另一端通过机车轮对与试验台轨道轮相接触，所述试验台上安装有飞轮装置，该飞轮位于陪试电机后面和陪试电机的输出端相连，机车启动时，给启动的机车加载。由于在陪试电机后面设计了具有相当于转动惯量的飞轮装置，即将列车在线路上的直线运动惯量等效成飞轮的转动惯量，所以机车一启动就给机车加载，解决了机车不带载启动的问题。

Description

一种模拟机车重载启动的飞轮装置

技术领域

本发明涉及一种飞轮装置，尤其涉及一种模拟机车重载启动的飞轮装置。

背景技术

目前，机车在滚动试验台上进行试验时，处于牵引工况时，牵引力传递过程为：机车从接触电网获取电能后，把电能转化为机械能，然后通过机车轮对带动试验台轨道轮转动，以此把机械能从机车传递给试验台，试验台轨道轮的转动带动试验台上陪试电机的转动，进一步的把机械能转化为电能并反馈到接触电网上，在此过程中，机车的启动为不带载启动，即陪试电机必须启动并且具有一定转速后才能给机车加载，但是机车实际工况时带载启动，所以现有的机车试验台不能模拟机车的启动状况。

基于上述描述，亟需一套合理的机车启动试验台，在该试验台上可以模拟机车的启动工况，即在机车启动时即为机车加载，而不是必须等到牵引电机转动后并具有一定的转速后才给机车加载，以此来模拟机车启动时的真实状况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟机车重载启动的飞轮装置，采用该装置可以在机车启动时即可给机车加载，真实的模拟了机车启动的实际工况，解决了以往机车启动时不带载，而必须等到陪试电机启动并且具有一定转速后才能给机车加载的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种模拟机车重载启动的飞轮装置，包括接触电网、机车、试验台；机车底部带有牵引电机和机车轮对，牵引电机用于把电能转化为机械能；试验台上不支撑机车运行的一侧依次安装有试验台轨道轮、万向轴、扭矩传感器、同步增速齿轮箱、陪试电机，所述陪试电机的作用是进行机械能与电能的转化；所述接触电网设置在试验台斜上方，所述机车一端与接触电网相连接，从接触电网中获取电能，另一端通过机车轮对与试验台轨道轮相接触，通过机车轮对与试验台滚道轮之间的摩擦力带动试验台滚道轮转动，并把机械能从机车传送到试验台，其特征在于，所述试验台上安装有飞轮装置，该飞轮位于陪试电机后面和陪试电机的输出端相连，机车启动时，该飞轮的转动惯量等效成机车在线路上的直线运动惯量，给启动的机车加载。

作为优选方案，所述试验台上支撑机车运行的一侧两端各设有一个地面车钩，用于拉动机车，防止机车的偏移，在中间位置设置有中间支撑，在中间支撑的两侧分别设置有轮缘轨道及升降装置，两端的轮缘轨道及升降装置左右两侧分别设置有三个轨道轮总成，并在每个轨道轮总成的下方安装有一个试验台轨道轮，试验台轨道轮用轴距调整装置进行连接，用于调整试验台轨道轮之间的距离，轴距调整装置固定安装在导轨上。

作为进一步的优选，所述机车内部还依次安装有机车受电弓、主断路器、牵引变压器、牵引变流器、齿轮箱，其中牵引变流器和齿轮箱之间安装有牵引电机，齿轮箱输出端和机车轮对连接。

作为改进，所述试验台上的陪试电机的输出端还和电流回收支路相连，该电流回收支路包括试验台牵引变流器、试验台牵引变压器、主断路器，电流从该支路返回接触电网。

作为优选，所述接触电网提供的电能为25kv单相交流电。

作为改进，机车处于牵引工况时，可以调节机车的牵引力和试验台的阻力矩。

本发明的有益效果为，由于在试验台上的陪试电机后面设计了具有相当转动惯量的飞轮装置，即将列车在线路上的直线运动惯量等效成飞轮的转动惯量，在机车开始启动时飞轮装置即可给机车加载，而不是必须等到牵引电机转动后并具有一定的转速后才给机车加载，真实的模拟了机车带载启动的实际工作情况。另外在陪试电机的后面还设计了一条电能回收支路，通过陪试电机可以把剩余的机械能进一步的转化为电能，并反馈给接触电网，通过该过程可以对电能进行回收利用，提高能源的利用率，节省了能源。

附图说明

图1是本发明提供的模拟机车重载启动装置的结构示意图；

图2是本发明提供的试验台上不支撑机车一侧的结构示意图。

图中：

1、地面车钩，2、轮缘轨道及升降装置，3、轨道轮总成，4、轴距调整装置，5、中间支撑，6、导轨，7、万向轴，8、扭矩传感器，9、同步增速齿轮箱，10、陪试电机，11、飞轮，12、接触电网，13、机车，131、机车轮对，14、试验台，141、试验台滚道轮，15、试验台牵引变流器，16、试验台牵引变压器，17、主断路器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，于本实施例中，整个系统包括接触电网12、机车13、试验台14，其中试验台14为主要装置。机车13底部设计有牵引电机、齿轮箱和机车轮对131，牵引电机的作用是把电机转化为机械能。试验台14上不支撑机车13运行的一侧依次安装有试验台轨道轮141、万向轴7、扭矩传感器8、同步增速齿轮箱9、陪试电机10，所述陪试电机10的作用是进行机械能与电能的转化，试验台14安装有飞轮11装置，该飞轮11位于陪试电机10后面和陪试电机10的输出端相连，机车13启动时，该飞轮11的转动惯量等效成机车13在线路上的直线运动惯量，给启动的机车13加载。由于陪试电机10和飞轮11相连，所以陪试电机10只要具有转速即可带动飞轮11转动，飞轮11一转动，即具有转速，根据公式0.5*m*v²=0.5*J*w²，其中m为牵引重量，v为列车在线路上的运行速度，J为飞轮11的转动惯量，w为飞轮11的角速度。可知，机车2一启动时飞轮11即可给机车2加载。

接触电网12设置在试验台14的斜上方，并靠近机车13的一端，这样的安装方案方便机车13与接触电网12的接触，并从中获取能量，机车13一端与接触电网12相连接，从接触电网12中获取电能，另一端通过机车轮对131与试验台轨道轮141相接触，通过机车轮对131与试验台滚道轮141之间的摩擦力带动试验台滚道轮141转动，并把机械能从机车13传送到试验台14。

具体的，所述试验台14上支撑机车13运行的一侧前后两端端部各设有一个地面车钩1，两端的地面车钩1分别拉住机车13的前后两端，防止机车13在轨道上运行时的左右偏移，在中间位置设置有中间支撑5，在中间支撑5的两侧分别设置有轮缘轨道及升降装置2，该装置的高度可以调节，可升也可下降，两端的轮缘轨道及升降装置2左右两侧分别设置有三个轨道轮总成3，并在每个轨道轮总成3的下方安装有一个试验台轨道轮141，试验台轨道轮141用轴距调整装置4进行连接，用于调整试验台轨道轮141之间的距离，轴距调整装置4固定安装在导轨6上。

具体的，所述机车13内部还依次安装有机车受电弓、主断路器、牵引变压器、牵引变流器，其中牵引变流器和齿轮箱之间安装有牵引电机，齿轮箱输出端和机车轮对131连接。使用时机车13从接触电网12获取电能，获取的电能通过牵引电机转化为机械能，通过机车内部的齿轮带动机车轮对131的转动。

如图2所示，作为进一步的改进，所述试验台14上的陪试电机10的输出端还和电流回收支路相连，该电流回收支路包括试验台牵引变流器15、试验台牵引变压器16、主断路器17，机车工作时，机械能从机车13传递给试验台14后，试验台轨道轮141的转动依次带动万向轴7、扭矩传感器8、同步增速齿轮箱9、陪试电机10的转动，机械能在陪试电机10处转化为电能，电流经过试验台牵引变流器15、试验台牵引变压器16、主断路器17从该支路返回接触电网12中，完成回收利用。

作为一种优选的实施方案，所述接触电网12提供的电能为25kv单相交流电。

作为优选方案，通过调节使机车13牵引力与试验台14的阻力矩相等时，即可得到机车牵引工况时，某一手柄位置下的一组静态工作点。

机车启动时，步骤如下：

第一步，机车13从接触电网12获取电能；

第二步，获取的电能依次通过电力机车13内的机车受电弓牵引电机、主断路器、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机，牵引电机，牵引电机把电能转化为机械能，之后再通过齿轮箱内齿轮的传动，带动机车轮对131转动；

第三步，通过机车轮对131与试验台滚道轮141两者之间的摩擦力的作用，机车轮对131带动试验台滚道轮141转动，机车13把机械能传递给试验台14；

第四步，试验台14上的试验台轨道轮141的转动进而带动万向轴7、扭矩传感器8、同步增速齿轮箱9传动，然后通过陪试电机10的转动，陪试电机10一开始转动即可带动飞轮11转动，飞轮11开始转动时即具有转速，即可给机车13加载。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种模拟机车重载启动的飞轮装置，包括接触电网（12）、机车（13）、试验台（14）；

所述机车（13）底部带有牵引电机和机车轮对（131），牵引电机用于把电能转化为机械能；

所述试验台（14）上不支撑机车（13）运行的一侧依次安装有试验台轨道轮（141）、万向轴（7）、扭矩传感器（8）、同步增速齿轮箱（9）、陪试电机（10），所述陪试电机（10）的作用是进行机械能与电能的转化；

所述接触电网（12）设置在试验台（14）斜上方，所述机车（13）一端与接触电网（12）相连接，从接触电网（12）中获取电能，另一端通过机车轮对（131）与试验台轨道轮（141）相接触，通过机车轮对（131）与试验台滚道轮（141）之间的摩擦力带动试验台滚道轮（141）转动，并把机械能从机车（13）传送到试验台（14），

其特征在于：所述试验台（14）上安装有飞轮（11）装置，该飞轮（11）位于陪试电机（10）后面和陪试电机（10）的输出端相连，机车（13）启动时，该飞轮（11）的转动惯量等效成机车（13）在线路上的直线运动惯量，给启动的机车（13）加载。

2.根据权利要求1所述的模拟机车重载启动的飞轮装置，其特征在于：所述试验台（14）上支撑机车（13）运行的一侧两端各设有一个地面车钩（1），用于拉动机车（13），防止机车（13）的偏移，在中间位置设置有中间支撑（5），在中间支撑（5）的两侧分别设置有轮缘轨道及升降装置（2），两端的轮缘轨道及升降装置（2）左右两侧分别设置有三个轨道轮总成（3），并在每个轨道轮总成（3）的下方安装有一个试验台轨道轮（141），试验台轨道轮（141）用轴距调整装置（4）进行连接，用于调整试验台轨道轮（141）之间的距离，轴距调整装置（4）固定安装在导轨（6）上。

3.根据权利要求1或2所述的模拟机车重载启动的飞轮装置，其特征在于：所述机车（13）内部还依次安装有机车受电弓、主断路器、牵引变压器、牵引变流器、齿轮箱，其中牵引变流器和齿轮箱之间安装有牵引电机，齿轮箱输出端和机车轮对（131）连接。

4.根据权利要求3所述的模拟机车重载启动的飞轮装置，其特征在于：所述试验台（14）上的陪试电机（10）的输出端还和电流回收支路相连，该电流回收支路包括试验台牵引变流器（15）、试验台牵引变压器（16）、主断路器（17），电流从该支路返回接触电网（12）。

5.根据权利要求4所述的模拟机车重载启动的飞轮装置，其特征在于：所述接触电网（12）提供的电能为25kv单相交流电。

6.根据权利要求5所述的模拟机车重载启动的飞轮装置，其特征在于：牵引工况时，机车（13）的牵引力和试验台（14）的阻力矩能够调节。