CN106053072A - 一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台 - Google Patents

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李永健
张卫华
熊庆
盖利森
李杨
朱少成
陆天炜
梅桂明
张文颢
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Abstract

本发明公开了一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台，其特征在于，该试验台包括电磁激振台(1)，扩展台面(2)，垂向力加载部件，被试部件，主轴(12)，万向联轴器(15)和电机(16)，所述试验台可用于时速350km/h以上的高速列车轴箱轴承试验。

Description

一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台
技术领域
本发明涉及一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台。
背景技术
轴箱轴承作为高速列车走行部关键零部件，其运转状况、动力学性能及使用寿命对列车安全稳定高效地运行有着至关重要的影响。从目前高速列车的实际运行情况可知，轴箱轴承的多种故障已频繁出现，未到额定寿命而提前失效。
由于高速列车运行环境的特殊性，导致轴箱轴承处于非常恶劣复杂的工况下服役：(1)城际列车(如成渝、长三角地区)运行区间较短，车辆启动、加速、减速、和制动频繁，意味着轴箱轴承所承受的动态载荷范围变化大而且频度高。在同样的运营里程情况下，轴承疲劳循环次数要增加很多，导致故障发生率加大。(2)车轮的多边形效应，踏面磨损、失圆、碾皮、剥离、擦伤、裂纹、内部空洞等缺陷会引起强烈的振动和冲击。(3)轨道不平顺，如波磨、三角坑。车轮通过时发生强烈的振动，产生异常载荷。(4)列车经过不规则道岔时，产生的冲击会传递到轴箱。因此，在高频振动环境下轴箱轴承会受到列车一系悬挂装置以上部件产生的动态作用力，显著增大轴箱轴承所受外载荷。目前已有的铁路轴承试验研究主要是静止状态下的疲劳试验，无法模拟轨道不平顺引起的剧烈振动这一特殊工况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台。本发明的技术方案如下：
一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台，其特征在于，该试验台包括电磁激振台(1)，扩展台面(2)，垂向力加载部件，被试部件，主轴(12)，万向联轴器(15)和电机(16)；
所述电磁激振台(1)位于试验台的下部，该电磁激振台(1)的上部与扩展台面(2)的下部相连，所述垂向力加载部件具有两个，位于主轴(12)的两端，所述被试部件具有两个，位于主轴(12)的中部，该主轴(12)的一端通过万向联轴器(15)与电机(16)连接；
所述垂向力加载部件由支撑轴承(3)，支撑轴承座(4)，可调整质量块(5)，橡胶弹簧(6)，垂向压力传感器(7)垂向加载杆(8)和门架横梁(9)组成，所述支撑轴承(3)安装在主轴(12)的端部形成悬臂端，支撑轴承(3)的外部具有支撑轴承座(4)，所述橡胶弹簧(6)的下部经可调整质量块(5)与支撑轴承座(4)连接，所述橡胶弹簧(6)的上部与垂向压力传感器(7)连接，所述垂向加载杆(8)与该垂向压力传感器(7)垂直设置，该垂向加载杆(8)的外部具有门架横梁(9)；
所述被试部件由被试轴承(10)，轴承座(11)，轴向力传感器(13)和轴向力加载螺母(14)组成，所述被试轴承(10)安装于主轴(12)上，通过轴承座(11)固定在扩展台面(2)上，轴向力加载螺母(14)经轴向力传感器(13)与被试轴承(10)的外圈连接。
所述电磁激振台(1)的上部与扩展台面(2)的下部固定连接，使得安装于扩展台(2)上的部件获得电磁激振台(1)提供的同步加速度，所述加速度小于1000m/s2。
所述被试部件位于垂向力加载部件之间，且在主轴(12)呈对称排列。
基于本实验台能够完成下述实验研究：、通过轴向加载和径向加载分别模拟出列车轴重负荷以及由曲线、风力等产生的轴向力，通过电磁激振台施加垂向激振模拟由于轨道不平顺等原因引起的高频振动，最大程度模拟出轴箱轴承在各种复杂振动工况下的受力状态，为特殊工况下的轴箱轴承性能试验研究提供了真实、良好的试验环境。本试验装置可用于时速350km/h以上的高速列车轴箱轴承试验。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1所示：一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台，其特征在于，该试验台包括电磁激振台(1)，扩展台面(2)，垂向力加载部件，被试部件，主轴(12)，万向联轴器(15)和电机(16)；
所述电磁激振台(1)位于试验台的下部，该电磁激振台(1)的上部与扩展台面(2)的下部相连，所述垂向力加载部件具有两个，位于主轴(12)的两端，所述被试部件具有两个，位于主轴(12)的中部，该主轴(12)的一端通过万向联轴器(15)与电机(16)连接；
所述垂向力加载部件由支撑轴承(3)，支撑轴承座(4)，可调整质量块(5)，橡胶弹簧(6)，垂向压力传感器(7)垂向加载杆(8)和门架横梁(9)组成，所述支撑轴承(3)安装在主轴(12)的端部形成悬臂端，支撑轴承(3)的外部具有支撑轴承座(4)，所述橡胶弹簧(6)的下部经可调整质量块(5)与支撑轴承座(4)连接，所述橡胶弹簧(6)的上部与垂向压力传感器(7)连接，所述垂向加载杆(8)与该垂向压力传感器(7)垂直设置，该垂向加载杆(8)的外部具有门架横梁(9)；
所述被试部件由被试轴承(10)，轴承座(11)，轴向力传感器(13)和轴向力加载螺母(14)组成，所述被试轴承(10)安装于主轴(12)上，通过轴承座(11)固定在扩展台面(2)上，轴向力加载螺母(14)经轴向力传感器(13)与被试轴承(10)的外圈连接。
所述电磁激振台(1)的上部与扩展台面(2)的下部固定连接，使得安装于扩展台(2)上的部件获得电磁激振台(1)提供的同步加速度，所述加速度小于1000m/s2。
所述被试部件位于垂向力加载部件之间，且在主轴(12)呈对称排列。
试验实施过程：通过轴向力加载螺母14和轴承座11内部螺纹经由轴向力传感器13分别向两个被试轴承10的外圈施加大小相等、方向相反的压力，轴向载荷合力为零，
这样两端支撑轴承3免于承受大小不一的轴向力；垂向载荷由垂向加载杆8和门架加载横梁9施加于支撑轴承3，经由主轴12传递到被试轴承10，最终由门架加载横梁9和扩展台面2使得该垂向力为内力，避免电磁激振台1承受太大外载荷。此加载过程中，由于橡胶弹簧6为弹性体，可方便调节施加载荷的大小。由电机16驱动主轴12，电磁激振台1按一定的频谱在垂向进行高频往复运动，为安装于扩展台面2上的机械零部件提供同步加速度。因此，由主轴12、两端支撑轴承3、支撑轴承座4以及可调整质量块5所产生的动态惯性力施加在了被试轴承10上，实现了模拟轴箱轴承滚动振动工况下的动态力加载，此过程中动态力大小可以通过可调整质量块5的质量来调节。试验过程中电磁激振台1的振动谱除了可采用一般频谱外，还可以将采集的不同线路、不同列车的线路谱输入，使得试验更接近真实工况。至此，本装置实现了高速列车轴箱轴承复杂振动工况下的模拟，真实再现轴承服役过程中的性能变化。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台，其特征在于，该试验台包括电磁激振台(1)，扩展台面(2)，垂向力加载部件，被试部件，主轴(12)，万向联轴器(15)和电机(16)；
所述电磁激振台(1)位于试验台的下部，该电磁激振台(1)的上部与扩展台面(2)的下部相连，所述垂向力加载部件具有两个，位于主轴(12)的两端，所述被试部件具有两个，位于主轴(12)的中部，该主轴(12)的一端通过万向联轴器(15)与电机(16)连接；
所述垂向力加载部件由支撑轴承(3)，支撑轴承座(4)，可调整质量块(5)，橡胶弹簧(6)，垂向压力传感器(7)垂向加载杆(8)和门架横梁(9)组成，所述支撑轴承(3)安装在主轴(12)的端部形成悬臂端，支撑轴承(3)的外部具有支撑轴承座(4)，所述橡胶弹簧(6)的下部经可调整质量块(5)与支撑轴承座(4)连接，所述橡胶弹簧(6)的上部与垂向压力传感器(7)连接，所述垂向加载杆(8)与该垂向压力传感器(7)垂直设置，该垂向加载杆(8)的外部具有门架横梁(9)；
所述被试部件由被试轴承(10)，轴承座(11)，轴向力传感器(13)和轴向力加载螺母(14)组成，所述被试轴承(10)安装于主轴(12)上，通过轴承座(11)固定在扩展台面(2)上，轴向力加载螺母(14)经轴向力传感器(13)与被试轴承(10)的外圈连接。
2.如权利要求1所述的一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台，其特征在于，所述电磁激振台(1)的上部与扩展台面(2)的下部固定连接，使得安装于扩展台(2)上的部件获得电磁激振台(1)提供的同步加速度，所述加速度小于1000m/s2。
3.如权利要求1所述的一种基于滚动振动的高速列车轴箱轴承试验台，其特征在于，所述被试部件位于垂向力加载部件之间，且在主轴(12)呈对称排列。
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