CN110579363A - 高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，该试验台参照CRH3型动车组列车的驱动装置进行设计，由驱动装置、齿轮箱传动装置、惯量模拟装置、测力传感器装置、制动装置和T型基座台架等组成；所述的高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台涉及基于CRH3型动车组模拟和监测牵引电机供电谐波运行、挠性浮动齿式联轴器不对中故障、悬挂装置刚度退化故障、传动齿轮啮合故障以及齿轮箱轴承故障下的驱动系统动力学行为和失效模式。本发明高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台能够模拟和监测高速列车在牵引电机供电谐波运行、挠性浮动齿式联轴器不对中故障、悬挂装置刚度退化故障、传动齿轮啮合故障以及齿轮箱轴承故障下的驱动系统动力学行为和失效模式，对于开展高速动车组列车架悬式驱动系统故障态运行研究显得尤为重要和有意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，尤其涉及基于CRH3型动车组模拟和监测牵引电机供电谐波运行、挠性浮动齿式联轴器不对中故障、悬挂装置刚度退化故障、传动齿轮啮合故障以及齿轮箱轴承故障下的驱动系统动力学行为和失效模式。
背景技术
目前，我国高速铁路的运营里程已突破3万公里，高速动车组列车的运行速度也逐渐从原来的200km/h逐渐提升到了350km/h。然而，随着列车运营速度的提高，动车牵引驱动装置的振动问题加剧，致使驱动系统中牵引电机、齿式联轴器、悬挂装置、传动齿轮等关键零部件故障不断发生且日益显著。同时，考虑到现有高速动车组列车架悬式驱动系统故障的检修任务较为繁重且维护成本高，以及现有对高速动车组列车架悬式驱动系统故障下的动力学研究还处于初级阶段，对其的产生机理和传递特性认识不足，因此开展高速动车组列车架悬式驱动系统故障态运行研究显得尤为重要和有意义。
目前，针对高速列车驱动装置的故障模拟试验台不多，已有相关试验台主要是研究传动系齿轮箱的可靠性，缺乏对系统故障诱发的动力学行为的模拟和监测功能。针对这种现象，我们设计一种新型的高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台。该试验台参照CRH3型动车组列车的驱动装置进行设计，由驱动装置、齿轮箱传动装置、惯量模拟装置、测力传感器装置、制动装置和T型基座台架等组成。该装置能够模拟和监测高速列车在牵引电机供电谐波运行、挠性浮动齿式联轴器不对中故障、悬挂装置刚度退化故障、传动齿轮啮合故障以及齿轮箱轴承故障下的驱动系统动力学行为和失效模式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是模拟和监测高速动车组列车架悬式驱动装置在故障态运行时的系统动力学行为和失效模式。
为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，由驱动装置装配体(1)，齿轮箱传动装置(2)，惯量模拟装置(3)，测力传感器装置(4)，制动装置装配体(5)组成；其特征在于：所述的驱动装置转配体(1)由驱动电机(6)、驱动电机支撑架(7)、1号挠性联轴器(8)组成；所述的齿轮箱传动装置包括一级斜齿轮传动齿轮箱(9)、1号轴承座装配体(22)、2号轴承座装配体组成(23)；所述的1号轴承座装配体(22)和2号轴承座装配体(23)结构相同；驱动装置装配体(1)通过T型螺栓安装在1号T型基座台架(10)和2号T型基座台架(11)的上方；齿轮箱传动装置(2)、惯性模拟装置(3)、测力传感器装置(4)、制动装置装配体(5)安装在2号T型基座台架(11)上。
根据权利要求1所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，所述的一级斜齿轮传动齿轮箱(9)由齿轮箱上箱体(12)、齿轮箱下箱体(13)、高速轴齿轮(14)、低速轴齿轮(15)、高速轴(16)、低速轴(17)、高速轴齿轮定位隔套(18)、低速轴齿轮定位隔套(19)、齿轮箱小端盖(20)、齿轮箱大端盖(21)、1号轴承座装配体(22)、2号轴承座装配体(23)、高度可调节式牵引支座(24)组成；所述高速轴(16)由1号联轴器法兰轴(25)、2号轴(26)、3号小齿轮轴(27)组成；所述的低速轴(17)由所述的4号车轴(28)、5号车轴(29)、6号大齿轮轴(30)、7号车轴(31)组成；所述的高速轴齿轮(14)套在所述的高速轴(16)的3号小齿轮轴(27)为键连接，并将所述高速齿轮定位隔套(18)压装在所述的高速轴(16)的2号轴(26)左侧，高速轴齿轮(14)右侧通过轴肩定位；所述的低速轴齿轮(15)套在所述的低速轴(17)的6号大齿轮轴(30)为键连接，并将所述低速轴齿轮定位隔套(19)压装在所述的低速轴(17)的6号大齿轮轴(30)的左侧，低速轴齿轮(15)右侧通过轴肩定位。
根据权利要求2所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，所述的齿轮箱小端盖(20)和所述的齿轮箱上箱体(12)与齿轮箱下箱体(13)的侧面通过螺栓连接；所述的齿轮箱大端盖(21)和所述的齿轮箱上箱体(12)与齿轮箱下箱体(13)的侧面通过螺栓连接。
根据权利要求2所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，所述的齿轮箱传动装置(2)前端面通过C型橡胶垫(37)与高度可调节式牵引支座(24)采用螺栓连接，实现齿轮箱传动装置(2)的高度调节功能。
根据权利要求2所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，所述1号轴承座装配体(22)由轴承座支架(32)、对开式轴承座瓦盖(33)、对开式轴承座(34)、轴承座端盖(35)组成；1号轴承座装配体(22)和2号轴承座装配体(23)结构相同。
根据权利要求5所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，对开式轴承座瓦盖(33)和对开式轴承座(34)通过螺栓连接，1号轴承(36)的回转轴线和所述的对开式轴承座瓦盖(33)与对开式轴承座(34)形成的圆柱面回转轴线重合；1号轴承座装配体(22)与对开式轴承座(34)通过T型螺栓贯穿连接安装在2号T型基座台架(11)的上方。所述的轴承装配体支撑座支架(32)是箱体类结构件，由立柱、顶板和底板组成；立柱有4块长方形立板焊接组成，顶板和底板平行，立柱焊接在顶板和底板之间，且垂直于顶板和底板；顶板加工有4个螺栓孔，顶板和对开式轴承座(34)通过螺栓连接；底板上均匀分布4个T型螺栓通孔，用于插入T型螺栓将轴承座装配体支撑座支架安装在2号T型基座台架(11)的工作表面。
所述的惯性模拟装置(3)由低速轴(17)、飞轮(38)、2号联轴器(39)组成；所述的飞轮(38)同轴心安装在所述的低速轴(17)的7号联轴器法兰轴(31)上，采用键连接方式。
所述的制动装置装配体包括磁粉制动器(40)、L型支架(41)、3号挠性联轴器(42)；所述的磁粉制动器(40)通过所述的L型支架(41)安装在所述的2号T型基座台架(11)上；所述的磁粉制动器(40)的输出轴与所述的3号挠性联轴器(42)为键连接。
附图说明
图1为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台侧视图
图2为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台主视图
图3为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台底座轴测图
图4为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台2号T型基座台架轴测图
图5为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台驱动电机支撑架轴测图
图6为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台齿轮箱传动装置轴测图
图7为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台高速轴主视图
图8为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台低速轴主视图
图9为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台高度可调节式牵引支座侧视图
图10为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台1号轴承座装配体轴测图
图11为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台对开式轴承座轴测图
图12为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台1号轴承座剖视图
图13为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台L型支架轴测图
图14为高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台飞轮装置轴测图
图中标号分别为：1.驱动装置装配体，2.齿轮箱传动装置，3.惯量模拟装置，4.测力传感器装置，5制动装置装配体，6.驱动电机，7.驱动电机支撑架，8.1号挠性联轴器，9.一级斜齿轮传动齿轮箱，10.1号T型基座台架，11.2号T型基座台架 12.齿轮箱上箱体，13.齿轮箱下箱体，14.高速轴齿轮，15.低速轴齿轮，16.高速轴，17.低速轴，18.高速轴齿轮定位隔套，19.低速轴齿轮定位隔套，20.齿轮箱小端盖，21.齿轮箱大端盖，22.1号轴承座装配体，23.2号轴承座装配体，24.高度可调节式牵引支座，25.高速轴的1号联轴器法兰轴，26.高速轴的2号车轴,27.高速轴的3号小齿轮轴，28.低速轴的4号联轴器法兰轴，29.低速轴的5号车轴，30.低速轴的6号联轴器法兰轴，31.低速轴的7号联轴器法兰轴，32.轴承座支架，33.对开式轴承座瓦盖，34.对开式轴承座，35.轴承座端盖， 36.1号轴承，37.C型橡胶垫，38.飞轮，39.2号联轴器法兰轴，40.磁粉制动器，41.L型支架，42.3号挠性联轴器，43.1号连接板，44.2号连接板，45.驱动电机支撑架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明进一步详细的说明：参阅图1至图2，本发明所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，由驱动装置装配体(1)，齿轮箱传动装置(2)，惯量模拟装置(3)，测力传感器装置(4)，制动装置装配体(5)组成；其特征在于：所述的驱动装置转配体(1)由驱动电机(6)、驱动电机支撑架(7)、1号挠性联轴器(8)组成；所述的齿轮箱传动装置包括一级斜齿轮传动齿轮箱(9)、1号轴承座装配体(22)、2号轴承座装配体组成(23)；所述的1号轴承座装配体(22)和2号轴承座装配体(23)结构相同；驱动装置装配体(1)通过T型螺栓安装在1号T型基座台架(10)和2号T型基座台架(11)的上方;齿轮箱传动装置(2)、惯性模拟装置(3)、测力传感器装置(4)、制动装置装配体(5)安装在2号T型基座台架(11)上。在实验中时，可以将2号T型基座台架(11)放在振动台上，进行挠性浮动齿式联轴器不对中故障实验。
参阅图3至图4，本发明所述的1号T型基座台架(10)和2号T型基座台架(11)的表面沿着长边分布有若干条相互平行的T型槽，成为一个可以有多用途的的安装基座；T型基座台架可以采用铸造的方法制成，也可以采用钢板焊接的方式制造。一种高速列车驱动装置偏心故障检测试验台的零部件可以通过T型螺栓安装在1号T型基座台架(10)和2号T型基座台架(11)上，T型螺栓可以在基座台架内的T型槽内移动，可以通过调整T型螺栓的位置来实现零部件之间的安装位置，同时1号T型基座台架(10)和2号T型基座台架(11)上的表面同时还有若干条相互平行的长方形定位槽，保证偏心装置故障检测试验台零部件的轴线在同一条直线上，实现各零部件的对中性。1号T型基座台架(10)和2号T型基座台架(11)通过1号连接板(43)和2号连接板(44)进行连接；1号连接板(43)和2号连接板(44)结构相同。台架的T型槽结构设计，能够解决零部件不对中和故障零件快速拆卸和问题。
参阅图5，本发明所述的驱动电机支撑架(45)为支架类结构件，由上端的顶板、下端的底板和支撑板组成；支撑板由两侧的弧形肋板和筋板组成，弧形肋板垂直焊接在上端的顶板和下端的底板之间，两块弧形肋板对称分布在顶板和底板的中心轴线两侧；在下端底板的两侧各加工两个安装T型螺栓的螺栓通孔，用于插入T型螺栓将驱动电机支撑架(45)安装在1号T型基座台架(10)上的工作表面；在上端顶板的两侧各加工2个螺纹通孔，通过螺栓连接将驱动电机(6)安装于驱动电机支撑架(45)。
参阅图6至图12，本文所述的一级斜齿轮传动齿轮箱(9)由齿轮箱上箱体(12)、齿轮箱下箱体(13)、高速轴齿轮(14)、低速轴齿轮(15)、高速轴(16)、低速轴(17)、高速轴齿轮定位隔套(18)、低速轴齿轮定位隔套(19)、齿轮箱小端盖(20)、齿轮箱大端盖(21)、1号轴承座装配体(22)、2号轴承座装配体(23)、高度可调节式牵引支座(24)组成；所述高速轴(16)由1号联轴器法兰轴(25)、2号轴(26)、3号小齿轮轴(27)组成；所述的低速轴(17)由所述的4号车轴(28)、5号车轴(29)、6号大齿轮轴(30)、7号车轴(31)组成；所述的高速轴齿轮(14)套在所述的高速轴(16)的3号小齿轮轴(27)为键连接，并将所述高速齿轮定位隔套(18)压装在所述的高速轴(16)的2号轴(26)左侧，高速轴齿轮(14)右侧通过轴肩定位；所述的低速轴齿轮(15)套在所述的低速轴(17)的6号大齿轮轴(30)为键连接，并将所述低速轴齿轮定位隔套(19)压装在所述的低速轴(17)的6号大齿轮轴(30)的左侧，低速轴齿轮(15)右侧通过轴肩定位。
所述的高速轴(16)和低速轴(17)均为实心轴，材料为Q235钢，冷拔加工而成；所述的高速轴(16)的1号联轴器法兰轴(25)上加工有轴向键槽，1号挠性联轴器(8)法兰盘(46)套装在高速轴(16)的1号联轴器法兰轴(24)为键连接，并通过1号联轴器端盖(47)连接螺栓的预紧力来控制所述的1号联轴器法兰盘(46)与高速轴(16)的1号联轴器法兰轴(25)的轴向相对位置。
齿轮箱小端盖(19)和所述的齿轮箱上箱体(12)与齿轮箱下箱体(13)的侧面通过螺栓连接；所述的齿轮箱大端盖(21)和所述的齿轮箱上箱体(12)与齿轮箱下箱体(13)的侧面通过螺栓连接。
所述的高度可调节式牵引支座(24)由梯形肋板、侧板、底板组成；梯形肋板和侧板垂直焊接在底板上，梯形肋板与底板的中心轴线距离相等；侧板的两侧均匀分布两个环形槽，所述的齿轮箱下箱体(13)和C型橡胶垫(37)通过螺栓连接所述的高度可调节牵引支座(24)侧板的环形槽，实现齿轮箱的高度不对中程度的调节。
所述1号轴承座装配体(22)由轴承座支架(32)、对开式轴承座瓦盖(33)、对开式轴承座(34)、轴承座端盖(35)组成；1号轴承座装配体(22)和2号轴承座装配体(23)结构相同。
对开式轴承座(34)为支撑类结构件，由上端水平放置的半圆柱体与下端的底座组成；半圆柱体两侧的连接耳分别加工一个螺纹孔，半圆柱体的的两端平面加工有4个螺纹孔；对开式轴承座瓦盖(33)与对开式轴承座(34)结构相同。
对开式轴承座瓦盖(33)和对开式轴承座(34)通过螺栓连接，轴承(36)的回转轴线和所述的对开式轴承座瓦盖(33)与对开式轴承座(34)形成的圆柱面回转轴线重合；1号轴承座装配体(22)与对开式轴承座(34)通过T型螺栓贯穿连接安装在2号T型基座台架(11)的上方。
所述的轴承装配体支撑座支架(32)是箱体类结构件，由立柱、顶板和底板组成；立柱有4块长方形立板焊接组成，顶板和底板平行，立柱焊接在顶板和底板之间，且垂直于顶板和底板；顶板加工有4个螺栓孔，顶板和对开式轴承座(34)通过螺栓连接；底板上均匀分布4个T型螺栓通孔，用于插入T型螺栓将轴承座装配体支撑座支架安装在2号T型横梁上(11)工作表面。
所述的惯性模拟装置(3)由低速轴(17)、飞轮(38)、2号联轴器(39)组成；所述的飞轮(38)同轴心安装在所述的低速轴(17)的7号联轴器法兰轴(31)上，采用键连接方式。
所述的制动装置装配体包括磁粉制动器(40)、L型支架(41)、3号挠性联轴器(42)；所述的磁粉制动器(40)通过所述的L型支架(41)安装在所述的2号T型基座台架(11)上；所述的磁粉制动器(40)的输出轴与所述的3号挠性联轴器(42)为键连接。
Claims (8)
1.一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于：所述的驱动装置装配体(1)由驱动电机(6)、驱动电机支撑架(7)、1号齿式联轴器(8)组成；所述的齿轮箱传动装置包括一级斜齿轮传动齿轮箱(9)、1号轴承座装配体(22)、2号轴承座装配体组成(23)；所述的1号轴承座装配体(22)和2号轴承座装配体(23)结构相同；驱动装置装配体(1)通过T型螺栓安装在1号T型基座台架(10)和2号T型基座台架(11)的上方；齿轮箱传动装置(2)、惯性模拟装置(3)、测力传感器装置(4)、制动装置装配体(5)安装在2号T型基座台架(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，所述的一级斜齿轮传动齿轮箱(9)由齿轮箱上箱体(12)、齿轮箱下箱体(13)、高速轴齿轮(14)、低速轴齿轮(15)、高速轴(16)、低速轴(17)、高速轴齿轮定位隔套(18)、低速轴齿轮定位隔套(19)、齿轮箱小端盖(20)、齿轮箱大端盖(21)、1号轴承座装配体(22)、2号轴承座装配体(23)、高度可调节式牵引支座(24)组成；所述高速轴(16)由1号联轴器法兰轴(25)、2号轴(26)、3号小齿轮轴(27)组成；所述的低速轴(17)由所述的4号车轴(28)、5号车轴(29)、6号大齿轮轴(30)、7号车轴(31)组成；所述的高速轴齿轮(14)套在所述的高速轴(16)的3号小齿轮轴(27)为键连接，并将所述高速齿轮定位隔套(18)压装在所述的高速轴(16)的2号轴(26)左侧，高速轴齿轮(14)右侧通过轴肩定位；所述的低速轴齿轮(15)套在所述的低速轴(17)的6号大齿轮轴(30)为键连接，并将所述低速轴齿轮定位隔套(19)压装在所述的低速轴(17)的6号大齿轮轴(30)的左侧，低速轴齿轮(15)右侧通过轴肩定位。
3.根据权利要求2所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，所述的齿轮箱小端盖(20)和所述的齿轮箱上箱体(12)与齿轮箱下箱体(13)的侧面通过螺栓连接；所述的齿轮箱大端盖(21)和所述的齿轮箱上箱体(12)与齿轮箱下箱体(13)的侧面通过螺栓连接。
4.根据权利要求2所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，所述的齿轮箱传动装置(2)前端面通过C型橡胶垫(37)与高度可调节式牵引支座(24)采用螺栓连接。
5.根据权利要求2所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，所述1号轴承座装配体(22)由轴承座支架(32)、对开式轴承座瓦盖(33)、对开式轴承座(34)、轴承座端盖(35)组成。
6.根据权利要求5所述的一种高速动车组列车架悬式驱动系统故障模拟试验台，其特征在于，对开式轴承座瓦盖(33)和对开式轴承座(34)通过螺栓连接，1号轴承(36)的回转轴线和所述的对开式轴承座瓦盖(33)与对开式轴承座(34)形成的圆柱面回转轴线重合；1号轴承座装配体(22)与对开式轴承座(34)通过T型螺栓贯穿连接安装在2号T型基座台架(11)的上方。
7.所述的惯性模拟装置(3)由低速轴(17)、飞轮(38)、2号联轴器(39)组成；所述的飞轮(38)同轴心安装在所述的低速轴(17)的7号联轴器法兰轴(31)上，采用键连接方式。
8.所述的制动装置装配体包括磁粉制动器(40)、L型支架(41)、3号挠性联轴器(42)；所述的磁粉制动器(40)通过所述的L型支架(41)安装在所述的2号T型基座台架(11)上；所述的磁粉制动器(40)的输出轴与所述的3号挠性联轴器(42)为键连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2019-10-23 CN CN201911009918.1A patent/CN110579363A/zh active Pending
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