CN106918425B - 测力轮对动态标定试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通技术领域。本发明公开了一种测力轮对动态标定试验台，包括用于向测力轮对加载的加载系统、用于支撑测力轮对以及加载系统的支撑系统，还包括使得测力轮对在静止标定状态与动态标定状态之间切换的动力系统，在静态标定状态下，动力系统可使测力轮对转动到任意角度进行加载，在动态标定状态下，动力系统可使测力轮对连续低速转动进行加载。本发明能够实现测力轮对在动态加载测试与分度加载测试之间进行切换，动态加载下标定所得数据具有较好的连续性，使得最终结果分析更加精确，同时保留了静止状态下对测力轮对的分度加载。

Description

测力轮对动态标定试验台

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种测力轮对动态标定试验台。

背景技术

测力轮对动态标定试验台是保证轮轨力测量精度关键设备。测力轮对在试验台上的精确标定，可以确定测力轮对的灵敏度，有效消除横向和纵向作用力的耦合干扰。

现有技术中的大部分的测力轮对动态标定试验台均由机械系统、液压加载系统、电控及测控系统这三大系统构成，其中机械系统包括底座、门架、轮距调整机构，所述加载系统包括纵向加载装置、横向加载装置、纵向加载装置中的任意一种或几种，所述液压系统是加载系统的动力源。

中国专利文献CN102564690A中公开了一种新型的测力轮对动态标定试验台，所述的测力轮对动态标定试验台包括作为其它组件支撑基础的标定台承载底座，设置在该标定台承载底座上用于固定安装测力轮对的龙门架组件，以及设置在龙门架组件上用于对测力轮对进行定位的轮对装卡限位装置，所述的轮对装卡限位装置具有可调整定位所述测力轮对的机构，该机构至少包括可沿所述标定台承载底座横向无级定位所述测力轮对的加载龙门结构，该专利中用于调整定位所述测力轮对的机构采用手动的方式，对标定结果影响较大。为了解决上述问题，中国专利文献CN103759885A中一种测力轮对动态标定试验台，包括T型台底座、门架系统、横向加载系统，门架系统上安装有纵向导向系统，用来固定轮对和实现纵向加载，T型台底座上位于两个门架系统的两个门架顶梁下方设有底板系统，用来调整轨距、提供施加纵向力的平台以及对轮对实行横向限位，T型台底座的一端还设置有轮对转动分度系统，用来实现轮对自动旋转任意角度加载。该现有技术中的轮对转动分度系统虽然能够使得轮对旋转到任意角度加载，但测力轮对的标定均只能在静止状态下进行的，其缺点在于标定所得数据缺乏连续性，导致最终结果分析不精确，除此之外，上述现有技术中的测力轮对动态标定试验台体积庞大，结构复杂，导致装置自动化程度低，工作效率低，安装拆卸工序繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够连续标定的测力轮对动态标定试验台。

为了解决上述现有技术的问题，本发明采用以下技术方案实现：

本发明测力轮对动态标定试验台，包括用于向测力轮对加载的加载系统、用于支撑测力轮对以及加载系统的支撑系统，还包括使得测力轮对在静态标定状态与动态标定状态之间切换的动力系统，在静态标定状态下，动力系统可使测力轮对转动到任意角度进行加载，在动态标定状态下，动力系统可使测力轮对连续低速转动进行加载。分度即为测力轮对转动到任意角度进行静态下的加载。所述静态标定状态为分度加载状态，动态标定状态为动态加载状态。所述动力系统包括用于连接测力轮对一轴端且可使测力轮对在转动到任意角度加载的分度机构以及用于连接测力轮对另一轴端且可使测力轮对连续低速旋转的旋转动力机构。

所述分度机构包括依次相连的分度连接件、联接花键轴、分度减速机、伺服电机以及套设在联接花键轴上的联接花键套，所述测力轮对一轴端与分度连接件相连。

所述分度连接件包括与测力轮对一轴端依次相连的分度锁母、分度胀套刚性联轴器。

所述旋转动力机构包括依次相连的变频调速电机、旋转减速机、离合器、联接轴、旋转连接件，所述旋转连接件与测力轮对另一轴端相连。

所述旋转连接件包括与测力轮对另一轴端依次相连的旋转锁母、旋转胀套刚性联轴器。

所述支撑系统包括支撑测力轮对两轴端的支撑架以及设置在支撑架底部供加载系统安装的底座。

所述支撑架包括设置在底座两端的轴颈支承座、通过每个轴颈支承座支撑的轴颈支承盖以及设置于轴颈支承盖内部供测力轮对轴端依次穿过的定位套、双列圆锥滚子轴承、轴套。

所述加载系统包括横向加载系统和纵向加载系统，所述横向加载系统包括分别向两个测力轮对沿测力轮对轴向施加横向加载力的两个横向液压加载装置，所述纵向加载系统包括分别向两个测力轮对沿测力轮对径向施加纵向加载力的两个纵向液压加载装置，所述支撑系统上设有供加载系统移动的轨道在动态标定状态下，动力系统可使测力轮对以≤30km/h的速度连续转动进行加载。

本发明与现有技术相比具有以下优势：

(1)本发明能够实现测力轮对在动态加载测试与分度加载测试之间进行切换，动态加载下标定所得数据具有较好的连续性，使得最终结果分析更加精确，同时保留了静止状态下对测力轮对的分度加载。

(2)本发明相对于现有的测力轮对动态标定试验台结构更加简单，实现了测力轮对标定自动化，安装占用空间更小，操作更加简便。

附图说明

图1为本发明的具体实施方式中测力轮对动态标定试验台的主视图。

图2为本发明的具体实施方式中测力轮对动态标定试验台的俯视图。

图3为本发明的具体实施方式中测力轮对动态标定试验台的左视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明测力轮对动态标定试验台，包括用于向测力轮对4加载的加载系统2、用于支撑测力轮对4以及加载系统2的支撑系统3，还包括使得测力轮对4在静态标定状态与动态标定状态之间切换的动力系统1，在静态标定状态下，动力系统1可使测力轮对4转动到任意角度进行加载，在动态标定状态下，动力系统1可使测力轮对4连续低速转动进行加载。所述支撑系统3包括支撑测力轮对4两轴端的支撑架31以及设置在支撑架31底部供加载系统2安装的底座32，所述支撑架31包括设置在底座32两端的轴颈支承座310、通过每个轴颈支承座310支撑的轴颈支承盖311以及设置于轴颈支承盖311内部供测力轮对4轴端依次穿过的定位套312、双列圆锥滚子轴承313、轴套314。

所述动力系统1包括用于连接测力轮对4一轴端且可使测力轮对4在转动到任意角度加载的分度机构11以及用于连接测力轮对4另一轴端且可使测力轮对4连续低速旋转的旋转动力机构12。

所述分度机构11包括依次相连的分度连接件110、联接花键轴111、联接花键套112、分度减速机113、伺服电机114，所述测力轮对4一轴端与分度连接件110相连，所述分度连接件110包括与测力轮对4一轴端依次相连的分度胀套刚性联轴器1101、分度锁母1102。其中所述伺服电机114和分度减速机113通过伺服电机底座1140固定在底座32上。

所述旋转动力机构12包括依次相连的变频调速电机120、旋转减速机121、离合器122、联接轴123、旋转连接件124，所述旋转连接件与测力轮对4另一轴端与相连，所述旋转连接件124包括与测力轮对4另一轴端依次相连的旋转胀套刚性联轴器1240、旋转锁母1241。其中变频调速电机120和旋转减速机121通过变频调速电机底座1201固定在底座32上，所述变频调速电机120和旋转减速机121通过螺栓1203与变频调速电机底座1201相连且与变频调速电机底座1201之间设有弹簧垫圈1202。

结合图1、图2所示，所述加载系统2包括横向加载系统21和纵向加载系统22，所述横向加载系统21包括分别向两个测力轮对4沿测力轮对4轴向施加横向加载力的两个横向液压加载装置210，所述纵向加载系统22包括分别向两个测力轮对4沿测力轮对4径向施加纵向加载力的两个纵向液压加载装置220，所述支撑系统3上设有供加载系统2移动的轨道5。

如图3所示，所述底座32的底面设有支撑脚6，该支撑脚6由调整垫铁、地脚螺栓、平垫圈构成。

优选地，在动态标定状态下，动力系统1可使测力轮对4以≤30km/h的速度连续转动进行加载。

本发明在实际应用中的调试过程如下：

(1)确定好本发明的各项参数：

对于加载系统而言：横向加载装置210的最大纵向标定力15t，加载精度为0.5％；纵向加载装置220的最大横向标定力为15t，加载精度为0.5％；动态加载力范围：1～150kN；频率≤15Hz；加载波形：正弦波或三角波；加载稳定时间：保持1％精度不小于30分钟；液压系统配置泵站，及运行所需的所有元件和10#航空液压油；系统长时间运行温度不大于55℃；系统运行振动不大于国家标准。

对于动力系统而言：分度系统11的分度精度为0.1°，旋转动力机构12使得测试轮对的最高试验速度为30km/h且可以调整，本发明可以标定的轮对有动车组、客车、机车、货车的轮对。标定的轮对直径范围为800-1000mm，踏面作用点位置调整范围100mm，位置定位精度1mm。油压传感器，精度优于0.5级，输出电压0～5V直流；力传感器测量范围0～150KN；力传感器输出灵敏度1.5～2.0mV/V；力传感器直线度0.1％F.S，滞后±0.1％F.S，重复性±0.1％F.S；工作温度-10～+60℃，力传感器绝缘电阻不低于2000MΩ；力传感器零点输出0～±1％F.S，安全过负荷率120％F.S；伺服缸的运动控制精度1％。

(2)合理选择安装本发明试验台地基，按照上述本发明先安装好支撑系统、动力系统，之后安装加载系统，最后本发明外接测试系统对测力轮对进行测试，此处的测试系统为与动力系统和加载系统分别相连的控制柜以及与控制柜相连的工控计算机，所述工控计算机安装有测力轮对标定试验软件。试验的操作界面设置在控制柜上，操作界面上有各项开关旋钮以及系统运行状态与报警信号的指示灯，运行状态包括运行、启动、停止，各项开关按钮具体包括伺服电机开关及其运行状态的指示灯、变频调速电机开关、切换动态加载和分度加载的测力轮对动力选择按钮(其中按钮旋转至“牵引”为动态加载，旋转至“分度”为分度加载)及其运行状态指示灯、手动冷却以及自动冷却的选择控制旋钮和运行状态指示灯、液压加载装置中液压泵的开关、液压油温、压力和报警显示指示灯等。计算机能够显示测量标定的数据并对数据进行采集储存，计算机内安装的测力轮对标定试验软件包括分度试验和标定试验这两个子软件，该软件的具体使用会在下述测力轮对标定试验软件的操作方法中作详细说明。

(3)在确保上述各系统和总成安装、运转正常的前提下对上述安装好的结构进行调试，调试过程如下：a，先闭合离合器122，确保联接花键轴111、联接花键套112断开，启动变频调速电机120，调节测力轮对4的转速，启动横向液压加载装置210和/或纵向液压加载装置220对测力轮对4进行动态加载，在加载过程中可以通过横向液压加载装置210和纵向液压加载装置220在轨道5上的位置调整以改变加载系统2的加载方式和加载位置，可以实现对测力轮对4的单独加载或组合加载，满足对测力轮对4动态加载的技术参数指标要求。b，断开离合器122，合上联接花键轴111和联接花键套112，启动伺服电机114，实现对测力轮对4的分度加载，在加载过程中可以通过横向液压加载装置210和纵向液压加载装置220在轨道5上的位置调整以改变加载系统2的加载方式和加载位置，满足对测力轮对4分度加载的技术参数指标要求。

本发明可以针对不同型号的测力轮对进行静态和低速旋转标定、试验轮对任意角度的分度旋转、对轮对进行单独纵向力或横向力加载、对轮对进行可横向力纵向力组合加载、纵向力加载作用点在轮对踏面上的位置可精确控制。当需要安装不同型号的测力轮对时，通过拆卸替换适应型号的定位套312、双列圆锥滚子轴承313、轴套314即可。

采用本发明在实际应用中对测力轮对进行标定的具体试验步骤如下：

(1)试验准备，首先进行功能检查，控制柜中开关及操作台上的各旋钮是否在正确位置，即所有开关处于关闭状态。合上控制柜总电源、加载系统的电源、辅助设备电源、伺服电机电源、变频调速电机电源等。控制台“电源”红色指示灯亮。开启控制柜电源、启动工控计算机待系统初始化启动完成。其次根据试验内容是动态加载状态下试验还是分度加载状态下试验，如果是动态加载状态下试验，将测力轮对动力选择旋钮旋至“牵引”，然后将测力轮对4与分度机构11的联接花键轴111、联接花键套112断开，将旋转动力机构12，离合器122与测力轮对4连接。如果是分度试验，将测力轮对动力选择旋钮旋至“分度”，然后将测力轮对4与分度机构11的联接花键轴111、联接花键套112上，连接时需手拨动测力轮对将定位齿对上，然后将联接花键轴111、联接花键套112上。再次启动计算机：试验系统软件，设置相应参数。试验系统软件的具体使用在测力轮对标定试验软件的操作方法进行详细说明。

(2)开始试验

首先，在实验开始前请确认测力轮对速度调节电位器逆时针旋转到底；实验过程中缓慢旋转电位器；实验开始后所有操作均在控制台，轮对旋转时注意安全。加载系统启动，冷却风扇应先开启，“冷却控制选择”可以选为“自动”，自动是由仪表控制，当油温高于30℃，冷却风扇自动开启。手动方式则需要人为启动“液压冷却”或在自动无效时使用。

其次，液压加载装置可以外接位置电机，测力轮对动力选择旋钮旋转至“牵引”时，如果加载作用点位置不对，启动相应作用点位置电机，将液压加载装置移动到到所需位置。再次检查测力轮对动力选择旋钮的选择、测力轮对4与离合器122是否连接到位，测力轮对4与分度机构11的联接花键轴111、联接花键套112是否正确进行断开，检查控制选择位置在“手动”位置。启动液压加载系统，软件设置相应参数，启动液压加载。之后启动变频调速电机120，缓慢旋转电位器至所需试验转速。启动测量系统(计算机)开始实验。牵引电机不可长时间工作在5Hz以下，即转速最少要保证在15r/min以上。测力轮对动力选择旋钮旋转至“牵引”时，如果加载作用点位置不对，启动相应作用点位置电机，将液压加载装置到所需位置。再次检查测力轮对动力选择旋钮的选择、测力轮对4与分度机构11的联接花键轴111、联接花键套112是否连接到位，检查控制选择位置在“手动”位置。启动伺服电机114的电源。启动软件手动控制分度电机进行轮对零点对位。启动液压加载系统，软件设置相应参数，启动液压加载。启动测量系统(计算机)开始实验，整个加载过程自动完成。

实验结束，液压系统停止后、牵引电机停止后，冷却风扇最好延迟运行几分钟再关闭。关闭计算机、变频柜电源、控制柜电源等，然后再锁好柜门。

上述测力轮对标定试验软件包括分度试验和标定试验这两个子软件，测力轮对标定试验软件的操作方法如下：

分度试验子软件的操作步骤如下：

(1)启动软件，待操作台上的液压系统压力表显示系统压力稳定达到14MPa后，双击桌面上“分度试验”的快捷方式，启动子软件“分度试验”。

(2)试验参数设置，本试验参数主要包括“力”与“分度”，“力”分别点击“左纵向力”、“横向力”和“右纵向力”的最下方的输入激活按钮，待输入激活按钮由“红色”变为“绿色”后，在对话框中输入力的大小，并按回车确定。点击主菜单的设置按钮即可激活“分度”参数设置界面。“分度”参数可根据用户需要设置为“等间距分度”或“非等间距分度”，根据试验需要在对话框中输入力的大小，并点击“确定”按钮即完成分度参数的设置。

(3)开始试验

点击主界面的“开始”按钮运行软件，为软件运行中的界面，软件运行中可观察主界面的指示灯状态，从而掌握试验运行状态，试验结束后，系统会弹出软件运行完毕提示框。点击主界面右下方的“退出”按钮，再次点击“确定”按钮，即可退出本软件。

(4)数据保存

软件会自动保存试验数据。

标定试验子软件的操作步骤如下：

(1)启动软件

待操作台上的液压系统压力表显示系统压力稳定达到14MPa后，双击桌面上“标定试验”的快捷方式，启动子软件“标定试验”。

(2)试验选择

标定试验主要包括“动态试验”、“波形加载”与“分度”。点击主界面左下方的“实验类型”选择所需试验类型。

(3)动态试验

“实验类型”选择“动态试验”。参数的设置，分别点击“左轮纵向力”、“左右轮横向力”和“右轮纵向力”的最下方的输入激活按钮，待输入激活按钮由“红色”变为“绿色”后，在对话框中输入力的大小，并按回车确定。点击“开始”按钮，即可进行动态试验，试验过程中，点击“暂停”按钮，即可暂停试验。(4)波形加载试验

“实验类型”选择“波形加载”。参数的设置，分别在“左轮纵向力设置”、“左右轮横向力设置”和“右轮纵向力设置”中设置波形、频率、最大力、最小力后，点击“确定”按钮，即完成波形加载试验参数设置。点击“开始”按钮，即可进行波形加载试验，试验过程中，点击“暂停”按钮，即可暂停试验。

(5)分度试验

“实验类型”选择“分度”。在分度角度对话框中输入要求转过的角度，点击“确定”按钮，观察右侧的指示灯即可了解分度试验进行状态。

(6)将上述试验数据保存。

Claims (8)

1.测力轮对动态标定试验台，包括用于向测力轮对(4)加载的加载系统(2)、用于支撑测力轮对(4)以及加载系统(2)的支撑系统(3)，其特征在于，还包括使得测力轮对(4)在静态标定状态与动态标定状态之间切换的动力系统(1)，在静态标定状态下，动力系统(1)可使测力轮对(4)转动到任意角度进行加载，在动态标定状态下，动力系统(1)可使测力轮对(4)连续低速转动进行加载，所述动力系统(1)包括用于连接测力轮对(4)一轴端且可使测力轮对(4)在转动到任意角度加载的分度机构(11)以及用于连接测力轮对(4)另一轴端且可使测力轮对(4)连续低速旋转的旋转动力机构(12)，所述分度机构(11)包括依次相连的分度连接件(110)、联接花键轴(111)、分度减速机(113)、伺服电机(114)以及套设在联接花键轴(111)上的联接花键套(112)，所述测力轮对(4)一轴端与分度连接件(110)相连。

2.如权利要求1所述的测力轮对动态标定试验台，其特征在于，所述分度连接件(110)包括与测力轮对(4)一轴端依次相连的分度锁母(1102)、分度胀套刚性联轴器(1101)。

3.如权利要求1所述的测力轮对动态标定试验台，其特征在于，所述旋转动力机构(12)包括依次相连的变频调速电机(120)、旋转减速机(121)、离合器(122)、联接轴(123)、旋转连接件(124)，所述旋转连接件与测力轮对(4)另一轴端相连。

4.如权利要求3所述的测力轮对动态标定试验台，其特征在于，所述旋转连接件(124)包括与测力轮对(4)另一轴端依次相连的旋转锁母(1241)、旋转胀套刚性联轴器(1240)。

5.如权利要求1所述的测力轮对动态标定试验台，其特征在于，所述支撑系统(3)包括支撑测力轮对(4)两轴端的支撑架(31)以及设置在支撑架(31)底部供加载系统(2)安装的底座(32)。

6.如权利要求5所述的测力轮对动态标定试验台，其特征在于，所述支撑架(31)包括设置在底座(32)上的轴颈支承座(310)、通过每个轴颈支承座(310)支撑的轴颈支承盖(311)以及设置于轴颈支承盖(311)内部供测力轮对(4)轴端依次穿过的定位套(312)、双列圆锥滚子轴承(313)、轴套(314)。

7.如权利要求1所述的测力轮对动态标定试验台，其特征在于，所述加载系统(2)包括横向加载系统(21)和纵向加载系统(22)，所述横向加载系统(21)包括分别向两个测力轮对(4)沿测力轮对(4)轴向施加横向加载力的两个横向液压加载装置(210)，所述纵向加载系统(22)包括分别向测力轮对(4)沿测力轮对(4)径向施加纵向加载力的两个纵向液压加载装置(220)，所述支撑系统(3)上设有供加载系统(2)移动的轨道(5)。

8.如权利要求1所述的测力轮对动态标定试验台，其特征在于，在动态标定状态下，动力系统(1)可使测力轮对(4)以≤30km/h的速度连续转动进行加载。