CN106706348A - 一种悬挂系统综合性能试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种悬挂系统综合性能试验台，属于车辆工程技术领域，它能有效地解决激扰幅值、载荷、疲劳周期、环境温度等影响具有综合性能参数的试验问题。其结构包括液压系统、门形基座的横梁设有与液压系统相连的垂向作动器，垂向作动器通过连接工装与定位安装座相连；横向作动器与门形基座的侧梁固定，并通过连接工装与定位安装座连接，纵向作动器与纵向基座固定连接，并通过连接工装与定位安装座连接，三者共同组成激扰加载系统。试验台主体部分呈“L”形结构，由定位安装座，双拉杆定位装置等部件组成。定位安装座的外围设有带空调外接组成的能模拟不同环境温度的保温箱及动态力测量系统。主要用于车辆一系悬挂系统综合性能试验。

Description

一种悬挂系统综合性能试验台
技术领域
本发明是属于车辆工程技术领域，特别涉及一种车辆动力学性能测试技术。
背景技术
随着轨道车辆拉杆组成加双圈钢圆簧的轮对定位装置在高速动车组组中的应用，传统的上下拉杆及钢圆簧的刚度及阻尼模型具有一定的限制，与车辆实际情况下的综合刚度及阻尼有一定的差异。因此，双拉杆定位的一系悬挂综合性能参数的测定是十分必要的。双拉杆定位装置对车辆运行稳定性、平稳性等动力学性能方面有关键性的作用。双拉杆定位装置中具有一定数量的橡胶连接件，外部环境温度、载荷、疲劳周期等橡胶性能的影响因素对双拉杆定位装置的定位刚度、阻尼等动力学性能参数具有决定性的影响。因此，一种能够测量具有双拉杆定位的车辆中含有定位装置的一系悬挂系统的综合刚度、阻尼及考虑环境温度，疲劳周期，外部载荷、激扰类型等因素对双拉杆定位装置的影响试验台架，对完善具有双拉杆定位的悬挂系统的轨道车辆动力学影响因素的分析有重要作用。
目前国内基本上没有双拉杆定位的一系悬挂性能参数的综合性能试验台。
发明内容
本发明的目的是提供一种悬挂系统综合性能试验台，它能有效地解决激扰幅值、载荷、疲劳周期、环境温度等影响具有双拉杆定位的悬挂的综合性能的试验问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种悬挂系统综合性能试验台，包括液压系统，门形基座的横梁设有与液压系统相连的垂向作动器、横向作动器和纵向作动器共同组成激扰加载系统，定位安装座呈横向设置的“L”形结构，垂向作动器通过连接工装与定位安装座的水平梁背部相连；横向作动器一端与门形基座的立柱固定，另一端通过连接工装与定位安装座侧面连接，纵向作动器的一端与纵向反力基座固定连接，另一端通过连接工装与定位安装座的垂直面连接；定位安装座的垂直端水平向设有下拉杆，定位安装座的水平梁端头与设有用于固定动态力传感器的力传感器支撑座固定，水平梁端头下方设有倒三角凸台，通过定位销与上拉杆组成的一端连接，上拉杆组成的另一端与旋转支撑体连接，定位安装座的水平梁下方设有两个圆柱形定位凹槽；支承基座的水平面也设有与定位安装座的水平梁下方的两个圆柱形定位凹槽对应的圆柱形定位凹槽，双圈钢圆簧的两端分别位于其中；支承基座分为前、后两组布置在支撑轴的两端，通过轴端盖固定；设有上拉杆组成、下拉杆的安装位置的旋转支撑体通过双列圆珠滚子轴承套装在支撑轴上。
所述定位安装座的外围设有带空调外接组成的能模拟不同环境温度的保温箱。
所述上拉杆组成及下拉杆分别与定位安装座和旋转支撑体连接，形成封闭环。
所述双圈钢圆簧有两组，分别位于支撑轴的径向两侧。
所述垂向作动器连接工装的下表面镶嵌自由滚动钢球。
所述下拉杆的轴状零件与结构件之间设有橡胶层叠。
本发明的结构特点为：试验台由门形基座、纵向反力基座、定位安装座、承载基座及力传感支撑座组成。门形基座设有垂向和横向液压作动器的安装孔，纵向反力基座设有纵向作动器安装点，以安装与液压系统相连的激扰加载系统；承载基座分为两组相同的结构，用于固定支撑轴；定位安装座则用于安装双拉杆定位的悬挂元件，力传感器支撑座用来支撑、固定动态力传感器。
所述的激励加载系统由作动器连接工装、试验台主体部分组成。连接工装将作动器与试验台主体部分相连，可实现在垂向预加载荷条件下的横向、纵向、垂向激扰的施加。
所述双拉杆定位装置由上拉杆组成、下拉杆、钢圆簧、支撑基座、支撑轴、双列圆珠滚子轴承、旋转支撑体组成。定位安装座的水平梁端头与设有用于固定动态力传感器的力传感器支撑座固定，水平梁端头下方设有倒三角凸台，通过定位销与上拉杆组成的一端连接，上拉杆组成的另一端与旋转支撑体连接，定位安装座的水平梁下方设有两个圆柱形定位凹槽；支承基座的水平面也设有与定位安装座的水平梁下方的两个圆柱形定位凹槽对应的圆柱形定位凹槽，双圈钢圆簧的两端分别位于其中；定位安装座的垂直端水平向设有下拉杆，支承基座分为前后两组布置在支撑轴的两端，支承基座上的半圆槽与轴端盖上的半圆槽组合成与支撑轴过盈配合的圆孔；设有上拉杆组成、下拉杆安装点的旋转支撑体通过双列圆珠滚子轴承套装在支撑轴上，并且能绕支撑轴转动，上拉杆组成、下拉杆的安装点按照车辆的上下拉杆在轴箱的实际安装位置确定，两组双圈钢圆簧分别安装在支撑轴的两侧，上拉杆组成及下拉杆均将定位安装座与旋转支撑体连接起来，形成封闭环；
所述液压系统具体组成为：作动器的连接管、油泵、分油器、油源及其冷却系统。
所述温度调节系统的具体构成是：外接空调压缩机、保温箱、冷却系统等。外接空调压缩机通过管路与保温箱相连，将带有双拉杆定位装置的整个悬挂系统置于保温箱中，可实现对不同环境温度的持续调节，调节范围为-60至60摄氏度。
所述动态力测量系统由动态力传感器、力传感器支撑座、数据采集仪器等组成。固定于横向(纵向)力传感器支撑座的横向(纵向)动态力传感器所采集到的力为试验台横向(纵向)所受的实际力值，消除了垂向加载装置与定位安装座之间钢球的滚动摩擦。
本发明的工作原理是：综合考虑了施加激励的幅值和频率、外部环境温度、垂向预加载荷、在线运营时间及疲劳周期对具有双拉杆定位的悬挂元件综合性能参数及车辆运动稳定性及平稳性的影响。本试验台考虑了横向、垂向、纵向的激扰下的悬挂元件综合性能参数的测定，降低了试验成本低，效率高；通过垂向作动器调整垂向预加载荷的大小模拟不同工况下车辆的重量，能够使试验数据更加接近实际运营车辆的载荷变化引起的悬挂元件动力学性能参数的改变的实际值；精确控制不同的环境温度，可模拟不同环境温度条件下的具有双拉杆定位的悬挂元件性能参数随温度变化的特性；也可通过控制不同疲劳周期及运动时间，模拟车辆不同的服役周期和行驶里程中，悬挂元件综合性能参数的随疲劳周期的变化特性。依靠自编计算程序获得综合动力学性能参数随载荷、温度、频率、幅值及疲劳周期等因素的变化规律，从而完成具有双拉杆定位的悬挂系统综合性能试验。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本试验台综合了在垂向预加载荷的条件下、施加垂向、横向、纵向的激励对具有双拉杆定位的悬挂系统进行动静态加载，目前国内尚无此类试验装置，且试验成本低，效率高；
二、综合考虑了不同激励幅值及频率、外部环境温度、垂向载荷、疲劳周期对具有双拉杆定位的悬挂系统的动力学性能参数的影响。
三、采用外接空调加保温箱的模式模拟不同环境温度，特别是对于高寒或高温环境下的具有双拉杆定位的悬挂系统的轨道车辆的动力学研究有重大意义。
四、本试验台可展开高频条件下具有双拉杆定位的悬挂系统的试验研究，最大频率可达50Hz，在高频条件下具有双拉杆定位的悬挂系统的性能参数对轨道车辆的动力学性能研究较为重要。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图
图2为本发明左视图
图3为本发明P-P截面剖视图
图4为本发明A-A局部结构1:5放大示意图
图5为本发明局部结构B向仰视图
图6为本发明俯视图
图7为本发明C-C截面剖视图
图8为本发明局部立体结构示意图
图9为本发明局部结构剖视图
图10为本发明下拉杆立体结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
一种悬挂系统综合性能试验台，包括液压系统、门形基座1的横梁设有与液压系统相连的垂向作动器5，垂向作动器5通过连接工装20与定位安装座7相连；横向作动器6与门形基座1的侧梁固定，并通过连接工装20与定位安装座7连接，纵向作动器3与纵向反力基座4固定连接，并通过连接工装20与定位安装座7连接，三者共同组成激扰加载系统。试验台主体部分呈横向设置的“L”形结构，由定位安装座7，双拉杆定位装置等部件组成，定位安装座7用于安装双拉杆定位的悬挂元件。定位安装座7的外围设有带空调外接组成的能模拟不同环境温度的保温箱2，力传感器支撑座18用来支撑、固定动态力传感器17。
所述的激励加载系统由作动器连接工装、试验台主体部分组成。连接工装将作动器与试验台主体部分相连，可实现在垂向预加载荷条件下的横向、纵向、垂向激扰的施加。
所述双拉杆定位装置由上拉杆组成8、下拉杆15、双圈钢圆簧10、支承基座12、支撑轴13、双列圆珠滚子轴承17、旋转支撑体11组成。定位安装座7的水平梁端头与设有用于固定动态力传感器17的力传感器支撑座18固定，水平梁端头下方设有倒三角凸台，通过定位销9与上拉杆组成8的一端连接，定位安装座7的水平梁下方设有两个圆柱形定位凹槽；支承基座12的水平面也设有与定位安装座7的水平梁下方的两个圆柱形定位凹槽对应的圆柱形定位凹槽，双圈钢圆簧10的两端分别位于其中，定位安装座7的垂直端水平向设有下拉杆15；支承基座12分为前后两组布置在支撑轴13的两端，支承基座12上的半圆槽与轴端盖14上的半圆槽组合成与支撑轴13过盈配合的圆孔；设有上拉杆组成8、下拉杆15安装点的旋转支撑体11通过双列圆珠滚子轴承16套装在支撑轴13上，并且能绕支撑轴13转动，上拉杆组成8、下拉杆15的安装点按照车辆的上、下拉杆在轴箱的实际安装位置确定，两组双圈钢圆簧10分别安装在支撑轴13的两侧，上拉杆组成8及下拉杆15均将定位安装座7与旋转支撑体11连接起来，形成封闭环；下拉杆15的轴状零件与结构件之间设有橡胶层叠21。
所述液压系统具体组成为：作动器的连接管、油泵、分油器、油源及其冷却系统。
所述温度调节系统的具体构成是：外接空调压缩机、保温箱2、冷却系统等。外接空调压缩机通过管路与保温箱2相连，将带有双拉杆定位装置的悬挂系统置于保温箱2中，可实现对不同环境温度的持续调节，调节范围为-60至60摄氏度。
所述动态力测量系统由动态力传感器17、力传感器支撑座18、数据采集仪器等组成。固定于横向(纵向)力传感器支撑座18的横向(纵向)动态力传感器17所采集到的力为试验台横向(纵向)所受的实际力值，消除了垂向连接工装20与定位安装座7之间钢球19的滚动摩擦。
本试验台可研究激励的幅值和频率、外部环境温度、垂向施加载荷、在线运营时间及不同疲劳周期对具有双拉杆定位的悬挂系统及车辆运动稳定性及平稳性的影响。它综合了横向、垂向、纵向的不同激励，试验成本低，效率高。通过垂向作动器调整垂向预加载荷的大小模拟不同工况下车辆的重量，能够使试验数据更加接近实际运营车辆的载荷变化引起的具有双拉杆定位的悬挂元件动力学性能参数的改变的实际值；精确控制不同的环境温度，可模拟不同环境温度条件下的具有双拉杆定位的悬挂元件性能参数随温度变化的特性；也可通过控制不同疲劳周期及运动时间，模拟车辆不同的服役周期和行驶里程中，悬挂元件综合性能参数的随疲劳周期的变化特性。

Claims (6)

1.一种悬挂系统综合性能试验台，包括液压系统，门形基座(1)的横梁设有与液压系统相连的垂向作动器(5)、横向作动器(6)和纵向作动器(3)共同组成激扰加载系统，其特征在于：定位安装座(7)呈横向设置的“L”形结构，垂向作动器(5)通过连接工装(20)与定位安装座(7)的水平梁背部相连；横向作动器(6)一端与门形基座(1)的立柱固定，另一端通过连接工装与定位安装座(7)侧面连接，纵向作动器(3)的一端与纵向反力基座(4)固定连接，另一端通过连接工装与定位安装座(7)的端面连接；定位安装座(7)的垂直端水平向设有下拉杆(15)，定位安装座(7)的水平梁端头与设有用于固定动态力传感器(17)的力传感器支撑座(18)固定，水平梁端头下方设有倒三角凸台，通过定位销(9)与上拉杆组成(8)的一端连接，上拉杆组成(8)的另一端与旋转支撑体(11)连接，定位安装座(7)的水平梁下方设有两个圆柱形定位凹槽；支承基座(12)的水平面也设有与定位安装座(7)的水平梁下方的两个圆柱形定位凹槽对应的圆柱形定位凹槽，双圈钢圆簧(10)的两端分别位于其中；支承基座(12)分为前、后两组布置在支撑轴(13)的两端，通过轴端盖(14)固定；设有上拉杆组成(8)、下拉杆(15)的安装位置的旋转支撑体(11)通过双列圆珠滚子轴承(16)套装在支撑轴(13)上。
2.根据权利要求1所述一种悬挂系统综合性能试验台，其特征在于：所述定位安装座(7)的外围设有带空调外接组成的能模拟不同环境温度的保温箱(2)。
3.根据权利要求1所述一种悬挂系统综合性能试验台，其特征在于：所述上拉杆组成(8)及下拉杆(15)分别与定位安装座(7)和旋转支撑体(11)连接，形成封闭环。
4.根据权利要求1所述一种悬挂系统综合性能试验台，其特征在于：所述双圈钢圆簧(10)有两组，分别位于支撑轴(13)的径向两侧。
5.根据权利要求1所述一种悬挂系统综合性能试验台，其特征在于：所述垂向作动器连接工装(20)的下表面镶嵌自由滚动钢球(19)。
6.根据权利要求1所述一种悬挂系统综合性能试验台，其特征在于：所述下拉杆(15)轴状零件与结构件之间设有橡胶叠层(21)。
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