CN104359692B - 铁道车辆拖车轮对检测试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铁道车辆拖车轮对检测试验装置，属于工业检测技术领域。该检测试验装置由大底板、轨道轮组及其驱动单元、加载装置、拖车轮对、各类传感器及其检测系统等组成。该检测试验装置是将被测拖车轮对的车轮放在四个轨道轮上、采用杠杆式砝码加载、由两个变频电机分别驱动对侧的轨道轮使被测拖车轮对旋转实现试验及检测，适用于铁道车辆拖车轮对的跑合试验，同时能检测空载及加载时驱动力矩并且记录绘制其变化曲线，检测拖车轮对转速、所承受的载荷、轴承的温升。本发明检测试验装置使用砝码加载，准确稳定可靠节能，被测铁道车辆拖车轮对最大负载17.4t，最高运行速度380km/h。

Description

铁道车辆拖车轮对检测试验装置

技术领域：

本发明属于工业检测技术领域，具体涉及一种铁道车辆拖车轮对检测试验装置。

背景技术：

轮对是铁道车辆的关键零部件之一，其性能一定程度上决定着铁道车辆运行的安全性。我国制订了铁道车辆轮对的磨合试验相关标准，在此基础上国内各铁路车辆研制单位相继搭建试验台，以期通过多次试验测试找出影响铁道车辆使用寿命的原因，从而达到改进轮对结构和使用寿命的目的。

我国轮对试验台经过三十多年的发展，通过不断改进创新，取得了一些成果，有资料显示的“液压驱动轮对总成试验台”存在以下明显不足：第一，其驱动电机与齿轮箱通过皮带副连接，一定程度上制约了轮对最大运转速度(仅为105km/h),这显然无法满足动车组轮对380km/h的速度需求；第二，使用液压加载系统，稳定性不高、维护困难、成本高、耗能；第三，无法检测轮对应力应变状态。其它如中国专利“客车轮对加载跑合试验台”(CN201138287Y)、中国专利“轨道交通机车车辆轮对跑合试验台”(CN202216851U)、中国专利“新型交直流机车轮对跑合试验台”(CN202886113U)等均以轮对跑合试验、检测磨损及轴承温升为目标，不能检测转速、扭矩、应力等轮对综合性能。

发明内容：

本发明的目的是提出一种铁道车辆拖车轮对检测试验装置，利用一套硬件和软件系统组成的检测试验装置，能对铁道车辆不同规格的拖车轮对进行跑合试验和转速、驱动力矩、轴承温升、轮对应力应变等性能参数进行检测。

本发明所提供的铁道车辆拖车轮对检测试验装置包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括大底板1、第一变频电机2a、第二变频电机2b、第一轨道轮组3a、第二轨道轮组3b、第一侧支座4a、第二侧支座4b、第一砝码5a、第二砝码5b、第一轴箱6a、第二轴箱6b、第一称重传感器7a、第二称重传感器7b、第一杠杆8a、第二杠杆8b、螺栓轴9、红外点温仪10、蓝牙11、应变片12、被测拖车轮对13、第一半联轴器14a、第二半联轴器14b、第三半联轴器14c、第四半联轴器14d、第一扭矩转速传感器15a、第二扭矩转速传感器15b、数据采集卡、工控机、显示器、继电器及电缆电源；所述软件部分包括信号通讯模块、驱动控制模块、数据采集处理模块。

所述第一轨道轮组3a、第二轨道轮组3b各有两组，均用螺栓固定在大底板1上，第一轨道轮组3a、第二轨道轮组3b的轮距均为400mm，第一轨道轮组3a与第二轨道轮组3b的轴向间距为被测拖车轮对13的轨距，被测拖车轮对13的车轮踏面与所述第一轨道轮组3a、第二轨道轮组3b的轨道轮外圆表面接触,被测拖车轮对13的车轮轮缘与所述第一轨道轮组3a、第二轨道轮组3b中的轨道轮侧边的间隙均为5.5mm。

所述第一变频电机2a通过第一半联轴器14a、第二半联轴器14b以及第一扭矩转速传感器15a与所述第一轨道轮组3a中的一组连接，所述第二变频电机2b通过第三半联轴器14c、第四半联轴器14d以及第二扭矩转速传感器15b与所述第二轨道轮组3b中的一组连接，所述第一变频电机2a与第二变频电机2b的电机轴同轴。

在所述被测拖车轮对13的车轴两端套装所述第一轴箱6a及所述第二轴箱6b，所述第一称重传感器7a安装在第一轴箱6a的顶部，所述第二称重传感器7b安装在第二轴箱6b的顶部；所述第一侧支座4a以及所述第二侧支座4b设置在所述大底板1上，其间距等于第一轴箱6a与第二轴箱6b之间的距离；所述第一杠杆8a的一端与第一侧支座4a铰接，另一端悬臂并安装第一砝码5a，第一杠杆8a底部压在第一称重传感器7a上，所述第二杠杆8b的一端与第二侧支座4b铰接，另一端悬臂并安装第二砝码5b，第二杠杆8b底部压在第二称重传感器7b上,第一杠杆8a与第二杠杆8b用螺栓轴9连接；所述红外点温仪10有两个，规格相同，一个安装在第一侧支座4a的内侧，正对着第一轴箱6a中的轴承，另一个安装在第二侧支座4b的内侧，正对着第二轴箱6b中的轴承。

应变片12有两组，在所述被测拖车轮13对紧靠轮座的车轴外圆上和所述被测拖车轮13对紧靠车轴的车轮轮毂端面上分别粘贴所述应变片12，并在所述被测拖车轮13对靠近车轮的车轴空挡外圆上安装固定所述蓝牙11。

所述的大底板1长度方向上开有系列T形槽，安装轨道轮组时调整好轨距就可以检测试验不同规格的轮对。

所述第一称重传感器7a、第二称重传感器7b、第一扭矩转速传感器15a、第二扭矩转速传感器15b、红外点温仪10的信号线与数据采集卡相连，数据采集卡与工控机通过信号线相连；所述应变片12的信号线与蓝牙11相连，再由蓝牙11发出无线信号给数据采集卡，数据采集卡再与工控机通过信号线相连。

本发明检测试验装置具有以下功能：

(1)实现不同规格铁道车辆拖车轮对的跑合试验；

(2)检测空载及加载时铁道车辆拖车轮对启动力矩和动态驱动力矩并记录，绘制力矩变化曲线；

(3)轮对转速测量；

(4)检测车轴和车轮敏感位置上的应力、应变，并记录；

(5)轴箱轴承的温升测量；

(6)显示调取各类历史数据，出具检测报告及试验报告。

本发明采用了一套硬件和软件系统(包含数据显示处理输出)，能对铁道车辆不同规格的拖车轮对进行跑合试验，对转速、驱动力矩、轴承温升、轮对敏感位置的应力应变等性能参数进行检测，并记录数据，能分别对各参数绘制其变化曲线。大底板长度方向上开有系列T形槽，安装轨道轮组时调整好轮距就可以检测试验不同规格的轮对。该检测试验装置使用砝码加载，准确稳定可靠节能，被检铁道车辆轮对最大负载可达17.4t，最高运行速度380km/h。该铁道车辆拖车轮对检测试验装置的使用，将为用户提供可信的铁道车辆轮对性能表，也为产品生产质量管理及质量追溯打下基础。

附图说明：

图1是本发明铁道车辆拖车轮对检测试验装置结构示意图；

图2是本发明铁道车辆拖车轮对检测试验装置检测系统示意图；

图3是图1的俯视结构示意图；

图4是图1的侧视结构示意图。

图中：1：大底板；2a：第一变频电机；2b：第二变频电机；3a：第一轨道轮组；3b：第二轨道轮组；4a：第一侧支座；4b：第二侧支座；5a：第一砝码；5b：第二砝码；6a：第一轴箱；6b：第二轴箱；7a：第一称重传感器；7b：第二称重传感器；8a：第一杠杆；8b：第二杠杆；9：螺栓轴；10：红外点温仪；11：蓝牙；12：应变片；13：被测拖车轮对；14a：第一半联轴器；14b：第二半联轴器；14c：第三半联轴器；14d：第四半联轴器；15a：第一扭矩转速传感器；15b：第二扭矩转速传感器。

具体实施方式：

使用本发明所提供的铁道车辆拖车轮对检测试验装置上，对CRH3动车组的拖车轮对进行检测试验，加载能力参数见下表1，试验项目见表2。

表1 CRH3动车组的拖车轮对试验加载能力参数

表2试验项目表

本发明所提供的铁道车辆拖车轮对检测试验装置，具体检测步骤如下：

(1)首先装配好轨道轮与对应的轴承、轴及底座，形成四组轨道轮组，即第一轨道轮组3a、第二轨道轮组3b，如图3所示，根据被测拖车轮对13的轨距在大底板1上两两对称地安装第一轨道轮组3a和第二轨道轮组3b，此时第一轨道轮组3a、第二轨道轮组3b的轮距均为400mm,第一轨道轮组3a与第二轨道轮组3b之间的轴向距离为1470mm，保证被测拖车轮对13装上第一轨道轮组3a和第二轨道轮组3b后，车轮轮缘与轨道轮的间隙相等为5.5mm。

(2)在同轴的第一轨道轮组3a与第二轨道轮组3b的外侧分别安装第一变频电机2a、第二变频电机2b，第一变频电机2a以及第二变频电机2b的型号均为MDSP315L1-2，第一变频电机2a用第一半联轴器14a、第二半联轴器14b、第一扭矩转速传感器15a(型号3504B-2K-B1N3)与第一轨道轮组3a连接，第二变频电机2b用第三半联轴器14c、第四半联轴器14d、第二扭矩转速传感器15b(型号3504B-2K-B1N3)与第二轨道轮组3b连接。

(3)使用吊车将装配好的被测拖车轮对13吊到第一轨道轮组3a和第二轨道轮组3b上，在被测拖车轮对13的车轴两端套装第一轴箱6a、第二轴箱6b,在第一轴箱6a顶部安装第一称重传感器7a,在第二轴箱6b顶部安装第二称重传感器7b，称重传感器型号均为PSD-10t。

(4)安装第一侧支座4a、第二侧支座4b于大底板1上，其位置取决于：与第一侧支座4a铰接的第一杠杆8a放下时正好压在第一称重传感器7a上；与第二侧支座4b铰接的第二杠杆8b放下时正好压在第二称重传感器7b上；放下杠杆并分别加指定质量的第一砝码5a、第二砝码5b，并用螺栓轴9在长度方向上固定好。

(5)在第一侧支座4a、第二侧支座4b上各安装一个红外点温仪10，其型号均为DS18B20，其红外线分别正对着第一轴箱6a以及第二轴箱6b中的轴承；应变片12有两组，在被测拖车轮对13紧靠轮座的车轴外圆上和被测拖车轮对13紧靠车轴的车轮轮毂端面上分别粘贴应变片12，并在被测拖车轮对13靠近车轮的车轴空挡外圆上安装固定蓝牙11。

(6)按图2所示，连接布置信号传输线路，安装配套供电系统和电气控制系统。

(7)开机调试运行，记录相关数据并通过软件进行后处理，输出试验结果。

Claims (4)

1.铁道车辆拖车轮对检测试验装置，其特征在于该检测试验装置包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括大底板(1)、第一变频电机(2a)、第二变频电机(2b)、第一轨道轮组(3a)、第二轨道轮组(3b)、第一侧支座(4a)、第二侧支座(4b)、第一轴箱(6a)、第二轴箱(6b)、第一称重传感器(7a)、第二称重传感器(7b)、第一杠杆(8a)、第二杠杆(8b)、红外点温仪(10)、蓝牙(11)、应变片(12)、被测拖车轮对(13)、第一半联轴器(14a)、第二半联轴器(14b)、第三半联轴器(14c)、第四半联轴器(14d)、第一扭矩转速传感器(15a)、第二扭矩转速传感器(15b)、数据采集卡、工控机、显示器、继电器以及电缆电源；所述软件部分包括信号通讯模块、驱动控制模块、数据采集处理模块；所述第一轨道轮组(3a)以及所述第二轨道轮组(3b)各有两组，均用螺栓固定在所述大底板(1)上，所述第一轨道轮组(3a)以及所述第二轨道轮组(3b)的轮距均为400mm，所述第一轨道轮组(3a)与所述第二轨道轮组(3b)的轴向间距为所述被测拖车轮对(13)的轨距，所述被测拖车轮对(13)的车轮踏面与所述第一轨道轮组(3a)以及所述第二轨道轮组(3b)的轨道轮外圆表面接触，所述被测拖车轮对(13)的车轮轮缘与所述第一轨道轮组(3a)以及所述第二轨道轮组(3b)中的轨道轮侧边的间隙均为5.5mm；所述第一变频电机(2a)通过所述第一半联轴器(14a)、第二半联轴器(14b)以及第一扭矩转速传感器(15a)与所述第一轨道轮组(3a)中的一组连接，所述第二变频电机(2b)通过所述第三半联轴器(14c)、第四半联轴器(14d)以及第二扭矩转速传感器(15b)与所述第二轨道轮组(3b)中的一组连接，所述第一变频电机(2a)与第二变频电机(2b)的电机轴同轴；在所述被测拖车轮对(13)的车轴两端套装所述第一轴箱(6a)及所述第二轴箱(6b)，所述第一称重传感器(7a)安装在所述第一轴箱(6a)的顶部，所述第二称重传感器(7b)安装在所述第二轴箱(6b)的顶部；所述第一侧支座(4a)以及所述第二侧支座(4b)设置在所述大底板(1)上，所述第一侧支座(4a)与所述第二侧支座(4b)的间距等于所述第一轴箱(6a)与所述第二轴箱(6b)之间的距离；所述第一杠杆(8a)的一端与所述第一侧支座(4a)铰接，所述第一杠杆(8a)的另一端悬臂并安装第一砝码(5a)，所述第一杠杆(8a)的底部压在所述第一称重传感器(7a)上，所述第二杠杆(8b)的一端与所述第二侧支座(4b)铰接，所述第二杠杆(8b)的另一端悬臂并安装第二砝码(5b)，所述第二杠杆(8b)底部压在所述第二称重传感器(7b)上，所述第一杠杆(8a)与所述第二杠杆(8b)通过螺栓轴(9)连接；所述红外点温仪(10)有两个，规格相同，一个安装在所述第一侧支座(4a)的内侧，正对着所述第一轴箱(6a)中的轴承，另一个安装在所述第二侧支座(4b)的内侧，正对着所述第二轴箱(6b)中的轴承。

2.根据权利要求1所述铁道车辆拖车轮对检测试验装置，其特征在于所述应变片(12)有两组，在所述被测拖车轮对(13)紧靠轮座的车轴外圆上以及所述被测拖车轮对(13)紧靠车轴的车轮轮毂端面上分别粘贴所述应变片(12)。

3.根据权利要求1所述铁道车辆拖车轮对检测试验装置，其特征在于所述蓝牙(11)安装固定在所述被测拖车轮对(13)靠近车轮的车轴空挡外圆上。

4.根据权利要求1所述铁道车辆拖车轮对检测试验装置，其特征在于，所述第一称重传感器(7a)、第二称重传感器(7b)、第一扭矩转速传感器(15a)、第二扭矩转速传感器(15b)、红外点温仪(10)的信号线与所述数据采集卡相连，所述数据采集卡与所述工控机通过信号线相连；所述应变片(12)的信号线与所述蓝牙(11)相连，所述蓝牙(11)发出的无线信号给所述数据采集卡。