CN104913941A - 试验车体受电弓运行姿态模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种试验车体受电弓运行姿态模拟装置。该装置由试验车体半车质量模拟装置和双六自由度运动平台和转向架总成组成，前者由受电弓和模拟车身总成和半车质量模拟砝码车总成组成；后者通过8个垂向作动器联接座、4个纵向作动器联接座和2个横向作动器联接座固定安装在地基上，试验车体半车质量模拟装置通过底端的砝码车空气弹簧固定安装在双六自由度运动平台和转向架总成的转向架构架上，安装位置位于四个轴箱对应的转向架构架上表面，砝码车空气弹簧能够保证试验车体半车质量模拟装置的平衡，防止其侧倾和翻滚。可完全复现实际线路运行中受电弓的运行姿态；复现实际线路运行时的弓网关系，使弓网关系的研究更加接近真实情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种运动模拟装置，更具体地说，本发明涉及一种试验车体受电弓运行姿态模拟装置。
背景技术
受电弓也称集电弓，是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车车顶上。
受电弓升起后与接触网接触，从接触网上集取电流，并将其传送到车辆电器系统。接触网的电流首先由滑板流入受电弓弓头，然后依次经过上框架、下臂杆后流入底架，最后经过底架上的电流连接板、车顶母线进入车辆电气系统。受电弓是整个车辆高电压受流的重要部件，如出现故障整个车辆将失去动力。为提前解决车辆运行中暴露出的问题，通过搭建受电弓试验台，进行地面模拟试验，研究测试掌握受电弓设备件的各种性能参数，以确保车辆的安全运营。目前，我国铁路系统普遍配备的受电弓试验台，多属于人工型或半自动型，测试操作繁琐，不能够快速准确、便捷的测量受电弓的性能。
由受电弓和接触网组成的电力系统就叫弓网系统。弓网系统的相互作用决定供电可靠性和供电质量，以及设备的运行寿命。弓网系统是一个整体，研究接触网离不开受电弓，研究受电弓离不开接触网。因而在开发设计弓网关系试验台时，必须设计能够模拟受电弓运行姿态的试验装置，而目前的弓网关系试验台，由于结构限制，一般不会将受电弓直接安装在试验车体上，通过试验车体模拟实际线路运行姿态达到复现受电弓的运行姿态，因而现有的弓网关系试验台并不能完全模拟车辆在实际线路运行时的姿态。
发明内容
本发明为解决现有模拟受电弓运行姿态装置无法完全模拟实际线路上的受电弓的真实运动情况的技术问题，提供了一种试验车体受电弓运行姿态模拟装置。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：
一种试验车体受电弓运行姿态模拟装置，由试验车体半车质量模拟装置1和双六自由度运动平台和转向架总成2组成，所述的试验车体半车质量模拟装置1由受电弓和模拟车身总成3和半车质量模拟砝码车总成4组成；所述双六自由度运动平台和转向架总成2通过8个垂向作动器联接座、4个纵向作动器联接座和2个横向作动器联接座固定安装在地基上，所述试验车体半车质量模拟装置1通过底端的砝码车空气弹簧固定安装在双六自由度运动平台和转向架总成2的转向架构架上，安装位置位于四个轴箱对应的转向架构架上表面，所述砝码车空气弹簧能够保证试验车体半车质量模拟装置1的平衡，防止其侧倾和翻滚。
所述双六自由度运动平台和转向架总成2中的1#六自由度运动平台22和2#六自由度运动平台23或由能够直接将轨道对车体的激励作用在轮轨上的其他具有相同功能的试验台代替。
所述受电弓和模拟车身总成3中的试验车身6通过螺栓固定在半车质量模拟砝码车总成4中的半车质量模拟砝码车下框架14中的横梁两端吊环上，用半车质量模拟砝码车总成4来模拟被试车体的质量分布及转动惯量分布。
所述的半车质量模拟砝码车总成4由半车质量模拟砝码车架7、砝码车空气弹簧和砝码组组成，
所述砝码车空气弹簧为4个：1#砝码车空气弹簧8、2#砝码车空气弹簧9、3#砝码车空气弹簧和4#砝码车空气弹簧；所述法码组为4个：1#砝码组10、2#砝码组11、3#砝码组12和4#砝码组13对称分布在半车质量模拟砝码车架7内，每个砝码组均通过两端的螺栓固定在半车质量模拟砝码车架7的上横梁上端面上；通常一个砝码组包括5个1t重的砝码，并通过改变砝码个数和安装位置来调整被试车体的质量分布和转动惯量分布。
所述的半车质量模拟砝码车架7由半车质量模拟砝码车下框架14和半车质量模拟砝码车上框架15组成，半车质量模拟砝码车上框架15通过底端的立柱焊接在半车质量模拟砝码车下框架14的两侧纵梁上；
半车质量模拟砝码车下框架14的外框架由6根方钢焊接成矩形，两个横梁的内侧靠近两端焊接有4个纵梁，4个纵梁分成两组对称布置在横梁两端，同侧的两个纵梁焊接在一起，增加砝码车的刚度。6根方钢焊接成的矩形框架底端焊接有薄钢板，用来装载砝码组。两个横梁的两端均设置有吊环，吊环下部分为矩形，用来堵住横梁两端的通孔，吊环上部分设置有圆形通孔，通过螺栓将受电弓和模拟车身总成3中的试验车身6固定在吊环上。半车质量模拟砝码车下框架14中间为由两个方钢组成的十字形框架，横向方钢的两端焊接在纵梁的内侧，纵向方钢中间部分切断用以焊接横向方钢，纵向方钢的两端焊接在两个横梁的内侧。十字形框架将半车质量模拟砝码车下框架14分隔成4个大小相同的隔间，每个隔间均可放置砝码组。两个横梁的下表面的两端均焊接有立柱，4个立柱下端焊接有底板，通过这4个立柱使砝码车在不用时可以放在地面上；
半车质量模拟砝码车上框架15的外框架由4根方钢焊接成矩形，两个纵梁中间均加工有矩形长孔，用以焊接中间横梁，三个横梁的两端均焊接有矩形块，用以堵住横梁两端的通孔。三个横梁的底端各焊接有3个立柱，通过这9个立柱将半车质量模拟砝码车上框架15焊接在半车质量模拟砝码车下框架14上。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置可以模拟试验车体的六个自由度，受电弓安装在试验车体上可以完全复现实际线路运行中受电弓的运行姿态。
2.本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置能够与六自由度模拟接触网装置配合使用，形成完整的弓网关系试验台，能够复现实际线路运行时的弓网关系，使弓网关系的研究更加接近真实情况。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置的轴测投影图；
图2为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置中的试验车体半车质量模拟装置的轴测投影图；
图3为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置中的受电弓和模拟车身总成的轴测投影图；
图4为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置中的半车质量模拟砝码车总成的轴测投影图；
图5为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置中的半车质量模拟砝码车架的轴测投影图；
图6为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置中的半车质量模拟砝码车下框架的轴测投影图；
图7为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置中的半车质量模拟砝码车上框架的轴测投影图；
图8为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置中1#砝码组的轴测投影图；
图9为本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置中的双六自由度运动平台和转向架总成的轴测投影图；
图中：1.试验车体半车质量模拟装置，2.双六自由度运动平台和转向架总成，3.受电弓和模拟车身总成，4.半车质量模拟砝码车总成，5.受电弓，6.试验车身，7.半车质量模拟砝码车架，8.1#砝码车空气弹簧，9.2#砝码车空气弹簧，10.1#砝码组，11.2#砝码组，12.3#砝码组，13.4#砝码组，14.半车质量模拟砝码车下框架，15.半车质量模拟砝码车上框架，16.1#砝码，17.2#砝码,18.3#砝码,19.4#砝码,20.5#砝码,21.挂装式砝码串联螺栓，22.1#六自由度运动平台，23.2#六自由度运动平台,24.转向架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置可以模拟试验车体运动的六个自由度，从而可以完全复现实际线路运行中受电弓的姿态。
参阅图1，所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置主要由试验车体半车质量模拟装置1和双六自由度运动平台和转向架总成2组成。双六自由度运动平台和转向架总成2通过8个垂向作动器联接座、4个纵向作动器联接座和2个横向作动器联接座固定安装在地基上，双六自由度运动平台和转向架总成2中的1#六自由度运动平台22和2#六自由度运动平台23也可由能够直接将轨道对车体的激励作用在轮轨上的其他具有相同功能的试验台代替。试验车体半车质量模拟装置1通过底端的1#砝码车空气弹簧8、2#砝码车空气弹簧9、3#砝码车空气弹簧(图中未示出)和4#砝码车空气弹簧(图中未示出)固定安装在双六自由度运动平台和转向架总成2的转向架构架上，安装位置位于四个轴箱对应的转向架构架上表面。1#砝码车空气弹簧8、2#砝码车空气弹簧9、3#砝码车空气弹簧(图中未示出)和4#砝码车空气弹簧(图中未示出)能够保证试验车体半车质量模拟装置1的平衡，防止其侧倾和翻滚。
参阅图2，所述的试验车体半车质量模拟装置1主要由受电弓和模拟车身总成3和半车质量模拟砝码车总成4组成。通过螺栓将受电弓和模拟车身总成3中的试验车身6固定在半车质量模拟砝码车总成4中的半车质量模拟砝码车下框架14中的横梁两端吊环上，用半车质量模拟砝码车总成4来模拟被试车体的质量分布及转动惯量分布。
参阅图3，所述的受电弓和模拟车身总成3主要由受电弓5和试验车身6组成。受电弓5为被试车体线路运行时的受电弓，是被试件。试验车身6是仿照被试车体结构而加工成的用于试验的车身，被试车体的质量分布和转动惯量分布则根据增减半车质量模拟砝码车总成4中的砝码的个数和改变砝码的位置来模拟。受电弓5通过底端的受电弓支承绝缘子与车身顶端相连。
参阅图4，所述的半车质量模拟砝码车总成4主要由半车质量模拟砝码车架7、1#砝码车空气弹簧8、2#砝码车空气弹簧9、3#砝码车空气弹簧(图中未示出)、4#砝码车空气弹簧(图中未示出)、1#砝码组10、2#砝码组11、3#砝码组12和4#砝码组13组成。其中1#砝码车空气弹簧8、2#砝码车空气弹簧9、3#砝码车空气弹簧(图中未示出)和4#砝码车空气弹簧(图中未示出)结构相同，1#砝码组10、2#砝码组11、3#砝码组12和4#砝码组13结构相同。
半车质量模拟砝码车架7通过底端的1#砝码车空气弹簧8、2#砝码车空气弹簧9、3#砝码车空气弹簧(图中未示出)和4#砝码车空气弹簧(图中未示出)固定安装在双六自由度运动平台和转向架总成2的转向架构架上，安装位置位于四个轴箱对应的转向架构架上表面。1#砝码车空气弹簧8、2#砝码车空气弹簧9、3#砝码车空气弹簧(图中未示出)和4#砝码车空气弹簧(图中未示出)能够保证试验车体半车质量模拟装置1的平衡，防止其侧倾和翻滚。1#砝码组10、2#砝码组11、3#砝码组12和4#砝码组13对称分布在半车质量模拟砝码车架7内，每个砝码组均通过两端的螺栓固定在半车质量模拟砝码车架7的上横梁上端面上。通常一个砝码组包括5个1t重的砝码，但是可以通过改变砝码个数和安装位置来调整被试车体的质量分布和转动惯量分布。
参阅图5至图7，所述的半车质量模拟砝码车架7主要由半车质量模拟砝码车下框架14和半车质量模拟砝码车上框架15组成。半车质量模拟砝码车上框架15通过底端的4个立柱焊接在半车质量模拟砝码车下框架14的两侧纵梁上。
半车质量模拟砝码车下框架14的外框架由6根方钢焊接成矩形，两个横梁的内侧靠近两端焊接有4个纵梁，4个纵梁分成两组对称布置在横梁两端，同侧的两个纵梁焊接在一起，增加砝码车的刚度。6根方钢焊接成的矩形框架底端焊接有薄钢板，用来装载砝码组。两个横梁的两端均设置有吊环，吊环下部分为矩形，用来堵住横梁两端的通孔，吊环上部分设置有圆形通孔，通过螺栓将受电弓和模拟车身总成3中的试验车身6固定在吊环上。半车质量模拟砝码车下框架14中间为由两个方钢组成的十字形框架，横向方钢的两端焊接在纵梁的内侧，纵向方钢中间部分切断用以焊接横向方钢，纵向方钢的两端焊接在两个横梁的内侧。十字形框架将半车质量模拟砝码车下框架14分隔成4个大小相同的隔间，每个隔间均可放置砝码组。两个横梁的下表面的两端均焊接有立柱，4个立柱下端焊接有底板，通过这4个立柱使砝码车在不用时可以放在地面上。
半车质量模拟砝码车上框架15的外框架由4根方钢焊接成矩形，两个纵梁中间均加工有矩形长孔，用以焊接中间横梁，三个横梁的两端均焊接有矩形块，用以堵住横梁两端的通孔。三个横梁的底端各焊接有3个立柱，通过这9个立柱将半车质量模拟砝码车上框架15焊接在半车质量模拟砝码车下框架14上。
参阅图8，1#砝码组10由1#砝码16、2#砝码17、3#砝码18、4#砝码19、5#砝码20和挂装式砝码串联螺栓21组成。1#砝码16、2#砝码17、3#砝码18、4#砝码19和5#砝码20结构完全相同，均为1t砝码，通过挂装式砝码串联螺栓21将这5个1t砝码串联成为5t的砝码组。
参阅图9，双六自由度运动平台和转向架总成2由1#六自由度运动平台22、2#六自由度运动平台23和转向架24组成。1#六自由度运动平台22由1个运动平台、4个垂向作动器、2个纵向作动器和1个横向作动器组成。2#六自由度运动平台23也是由1个运动平台、4个垂向作动器、2个纵向作动器和1个横向作动器组成。1#六自由度运动平台22和2#六自由度运动平台23结构对称。转向架24通过卡具安装在1#六自由度运动平台22和2#六自由度运动平台23上，转向架24的一个轮对通过卡具安装在1#六自由度运动平台22的运动平台上，转向架24的另一个轮对通过卡具安装在2#六自由度运动平台23的运动平台上。
试验车体受电弓运行姿态模拟装置的工作原理：
首先根据增减半车质量模拟砝码车总成4中的砝码的个数和改变砝码的位置来模拟被试车体的质量分布和转动惯量分布情况。然后将被试车体的转向架轮对通过轮对卡具安装在1#六自由度运动平台22和2#六自由度运动平台23的运动平台上。将实际线路运行采集到的轨道谱作为指令输入到双六自由度运动平台中的14个作动器中，双六自由度运动平台就可以模拟车体在实际线路运行时的线路情况，从而可以完全复现实际线路运行中受电弓的运行姿态。
Claims (7)
1.一种试验车体受电弓运行姿态模拟装置，由试验车体半车质量模拟装置(1)和双六自由度运动平台和转向架总成(2)组成，其特征在于，所述的试验车体半车质量模拟装置(1)由受电弓和模拟车身总成(3)和半车质量模拟砝码车总成(4)组成；所述双六自由度运动平台和转向架总成(2)通过8个垂向作动器联接座、4个纵向作动器联接座和2个横向作动器联接座固定安装在地基上，所述试验车体半车质量模拟装置(1)通过底端的砝码车空气弹簧固定安装在双六自由度运动平台和转向架总成(2)的转向架构架上，安装位置位于四个轴箱对应的转向架构架上表面，所述砝码车空气弹簧能够保证试验车体半车质量模拟装置(1)的平衡，防止其侧倾和翻滚。
2.按照权利要求1所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置，其特征在于，所述双六自由度运动平台和转向架总成(2)中的1#六自由度运动平台(22)和2#六自由度运动平台(23)或由能够直接将轨道对车体的激励作用在轮轨上的其他具有相同功能的试验台代替。
3.按照权利要求1所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置，其特征在于，所述受电弓和模拟车身总成(3)中的试验车身(6)通过螺栓固定在半车质量模拟砝码车总成(4)中的半车质量模拟砝码车下框架(14)中的横梁两端吊环上，用半车质量模拟砝码车总成(4)来模拟被试车体的质量分布及转动惯量分布。
4.按照权利要求1所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置，其特征在于，所述的半车质量模拟砝码车总成(4)由半车质量模拟砝码车架(7)、砝码车空气弹簧和砝码组组成，
所述砝码车空气弹簧为4个：1#砝码车空气弹簧(8)、2#砝码车空气弹簧(9)、3#砝码车空气弹簧和4#砝码车空气弹簧；所述法码组为4个：1#砝码组(10)、2#砝码组(11)、3#砝码组(12)和4#砝码组(13)对称分布在半车质量模拟砝码车架(7)内，每个砝码组均通过两端的螺栓固定在半车质量模拟砝码车架(7)的上横梁上端面上；通常一个砝码组包括5个1t重的砝码，并通过改变砝码个数和安装位置来调整被试车体的质量分布和转动惯量分布。
5.按照权利要求4所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置，其特征在于，所述的半车质量模拟砝码车架(7)由半车质量模拟砝码车下框架(14)和半车质量模拟砝码车上框架(15)组成，所述半车质量模拟砝码车上框架(15)通过底端的立柱焊接在半车质量模拟砝码车下框架(14)的两侧纵梁上。
6.按照权利要求5所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置，其特征在于，所述半车质量模拟砝码车下框架(14)的外框架由6根方钢焊接成矩形，两个横梁的内侧靠近两端焊接有4个纵梁，4个纵梁分成两组对称布置在横梁两端，同侧的两个纵梁焊接在一起，增加砝码车的刚度，6根方钢焊接成的矩形框架底端焊接有薄钢板，用来装载砝码组，两个横梁的两端均设置有吊环，吊环下部分为矩形，用来堵住横梁两端的通孔，吊环上部分设置有圆形通孔，通过螺栓将受电弓和模拟车身总成(3)中的试验车身(6)固定在吊环上，半车质量模拟砝码车下框架(14)中间为由两个方钢组成的十字形框架，横向方钢的两端焊接在纵梁的内侧，纵向方钢中间部分切断用以焊接横向方钢，纵向方钢的两端焊接在两个横梁的内侧，十字形框架将半车质量模拟砝码车下框架(14)分隔成4个大小相同的隔间，每个隔间均可放置砝码组，两个横梁的下表面的两端均焊接有立柱，4个立柱下端焊接有底板，通过这4个立柱使砝码车在不用时可以放在地面上。
7.按照权利要求5所述的试验车体受电弓运行姿态模拟装置，其特征在于，所述半车质量模拟砝码车上框架(15)的外框架由4根方钢焊接成矩形，两个纵梁中间均加工有矩形长孔，用以焊接中间横梁，三个横梁的两端均焊接有矩形块，用以堵住横梁两端的通孔，三个横梁的底端各焊接有3个立柱，通过这9个立柱将半车质量模拟砝码车上框架(15)焊接在半车质量模拟砝码车下框架(14)上。
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