CN110631847A - 一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，主要包括承载龙门架、解锁锁紧配套组件、轮对旋转驱动组件、轮对变轨距驱动组件和基座；所述的承载龙门架对可变轨距轮对进行支撑和定位，并且使轮对卸载，通过电机驱动解锁锁紧配套组件上的凸轮旋转，进而使轮对的变轨距机构根据凸轮行程变化对轮对进行解锁或锁紧，轮对旋转驱动组件的摩擦轮驱动轮对旋转，轮对变轨距驱动组件的作动器根据指令推动或拉动车轮沿轴向移动，最终实现轨距变换。本发明通过凸轮控制轮对的解锁或锁紧，摩擦轮驱动轮对旋转，作动器控制轮对的轴向位移，进行周期性循环试验，为研究变轨距轮对的变轨距机构功能测试和可靠性分析提供基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆结构测试装备，具体涉及一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台。
背景技术
随着丝绸之路经济带的蓬勃发展，铁路运输日益成为亚欧大陆最主要的陆上贸易通道之一，我国与沿线各国区域合作日益密切，但由于各国采用不同的轨距制式，极大地限制了国际联运的开展，为解决轨距不同区间直通运行的问题，可变轨距轮对技术随之出现并且快速发展。
为了使生产后的变轨距转向架在实际运行时能够顺利完成变轨，在实车装配之前必须检测其轮对的变轨距机构能否实现变轨功能，并通过循环试验检测其疲劳可靠性，现有技术结构复杂，实用性较低，因此本发明提供了一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，采用内凸轮机构实现轮对的解锁或锁紧，摩擦轮驱动变轨距轮对旋转，作动器驱动移动平台及其上零部件做轴向平移进而驱动车轮移动进行变轨距，本发明能够使变轨距轮对在旋转状态下进行轨距变换，试验更加接近实际状况且结构简单，为变轨距轮对变轨功能检测和循环工作条件下的疲劳可靠性测试提供基础平台。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，采用电机驱动摩擦轮旋转，进而驱动变轨距轮对转动，模拟车辆实际道路运行状态，另一个电机驱动凸轮旋转，凸轮的行程变化驱动解锁锁紧机构实现车轮解锁或锁紧，同时，作动器驱动移动平台及其上零部件做轴向运动进而驱动车轮进行变轮距，最终使轮对在运转状态下进行轨距变换，并且通过循环试验完成解锁锁紧机构和变轨距轮对的解锁锁止和变轨功能检测及疲劳寿命试验。
为了实现上述目的，本发明所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，主要包括：承载龙门架1、解锁锁紧配套组件2、轮对旋转驱动组件3、轮对变轨距驱动组件4和基座5；所述的承载龙门架1对可变轨距轮对进行支撑和定位，使轮对卸载；所述的解锁锁紧配套组件2对可变轨距轮对进行解锁或锁紧；所述的轮对旋转驱动组件3采用摩擦轮驱动轮对旋转，轮对变轨距驱动组件4使作动器根据指令推动或拉动车轮沿轴向移动，最终实现轨距变换；所述的承载龙门架1、解锁锁紧配套组件2和轮对变轨距驱动组件4通过螺栓对称布置安装在基座5的T型槽内，便于调整位置。
所述的承载龙门架1包括：立柱1-1、支撑梁1-2和定位凸台1-3；所述的两个承载龙门架沿纵向中心线对称布置，所述的立柱1-1下端通过螺栓固定在基座5上；所述的支撑梁1-2通过螺钉固定在立柱1-1上；所述的定位凸台1-3通过螺钉连接在支撑梁1-2上，主要包括承载靴支撑面1-3-1和下轴箱定位槽1-3-2，轮对安装时其承载靴下表面与承载靴支撑面1-3-1接触，轮对的下轴箱壳体下部凸块安装在下轴箱定位槽1-3-2内；所述的承载龙门架1的纵向跨度能够保证轮对旋转驱动组件3和轮对变轨距驱动组件4作轴向运动时不与其发生干涉；所述的承载龙门架1主要是固定和支撑可变轨距轮对，使得轮对卸载。
所述的解锁锁紧配套组件2包括：一号电机2-1、一号联轴器2-2、一号减速器2-3、凸轮2-4、支撑架2-5；所述的一号电机2-1和一号减速器2-3通过螺栓固定在支撑架2-5上，所述的支撑架2-5通过螺栓安装在基座5上；所述的一号电机2-1的输出轴通过一号联轴器2-2与一号减速器2-3的输入轴相连接，所述的一号减速器2-3的输出轴端与凸轮2-4通过键连接；所述的一号电机2-1的动力通过一号减速器2-3降速增扭后驱动凸轮2-4旋转，所述的凸轮2-4外缘开槽轨，包括解锁锁紧段2-4-1、变轨距保持段2-4-2和过渡段2-4-3，可变轨距轮对的解锁锁紧机构根据凸轮2-4的行程变化在外缘槽轨的导向驱动下对轮对进行周期性解锁或锁紧；所述的支撑架2-5由型材焊接而成，其纵向跨度和横向跨度应能够保证不干涉轮对旋转驱动组件3和轮对变轨距驱动组件4的轴向运动，支撑架2-5侧面布置吊耳便于将解锁锁紧配套组件2整体拆装。
所述的轮对旋转驱动组件3包括：二号电机3-1、二号联轴器3-2、二号减速器3-3、三号联轴器3-4、传动轴3-5、一号轴承3-6、一号轴承座3-7、摩擦轮3-8、二号轴承3-9和二号轴承座3-10；所述的二号电机3-1、二号减速器3-3、一号轴承座3-7和二号轴承座3-10分别通过螺栓固定在移动平台4-1上；所述的二号电机3-1的输出轴通过二号联轴器3-2与二号减速器3-3的输入轴相连接，所述的二号减速器3-3的输出轴通过三号联轴器3-4与传动轴3-5相连接，所述的传动轴3-5分别通过一号轴承3-6和二号轴承3-9支撑在一号轴承座3-7和二号轴承座3-10上；所述的传动轴3-5与摩擦轮3-8通过键连接；所述的摩擦轮3-8外缘采用非金属耐磨材料，根据轮对踏面设计一定形状，保证摩擦轮3-8始终与变轨距轮对外缘接触，摩擦轮3-8两侧凸起轮缘为轮对的轴向移动提供导向和限位作用，保证变轨距轮对沿轴向的运动距离达到要求；所述的二号电机3-1的动力经二号减速器3-3减速增扭后传递给传动轴3-5，从而驱动摩擦轮3-8转动，摩擦轮3-8进一步驱动变轨距轮对转动。
所述的轮对变轨距驱动组件4包括：移动平台4-1、直线导轨4-2、作动器4-3、作动器支座4-4；所述的移动平台4-1与作动器4-3两端的推杆通过法兰连接；所述的直线导轨4-2包括滑块4-2-1和导轨4-2-2，滑块4-2-1通过螺栓与移动平台4-1连接，滑块4-2-1与导轨4-2-2互相嵌套，导轨4-2-2通过螺栓与基座5连接，两条直线导轨4-2关于横向中心面对称布置；导轨4-2-2在承受滑块4-2-1和移动平台4-1及其上零部件载荷的同时，对滑块4-2-1和移动平台4-1的轴向水平直线运动进行导向和限位对中；所述的作动器4-3通过螺钉安装在作动器支座4-4上，作动器支座4-4通过螺栓安装在基座5上；所述的作动器4-3为双活塞式液压缸，活塞行程为变轨距的轨距差，作动器4-3两端的推杆通过法兰与移动平台4-1连接；作动器4-3根据收到的驱动或者停止驱动指令执行操作，推动或拉动移动平台4-1沿导轨4-2-2作轴向运动，进而带动两侧车轮相对于轮轴同时向内或向外移动达到新的轨距位置，完成轮距的变换。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
本发明所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，能够模拟变轨距轮对在实际运行状态下进行轨距变换的过程，采用摩擦轮驱动轮对旋转，凸轮控制轮对的解锁或锁紧，由作动器控制轮对轴向运动的方向和距离，试验更加接近实际运行工况，车轮的轴向运动平稳，结构紧凑且易于实现，对于具有不同结构形式的变轨距轮对同样适用，能够进行变轨距轮对变轨功能测试和疲劳寿命试验，为实际运行中变轨距轨道车辆变轨运行提供安全保障。
附图说明
图1本发明所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台的轴测图；
图2本发明所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台的主视图；
图3本发明所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台的俯视图；
图4本发明所述的承载龙门架的轴测图和定位凸台的结构示意图；
图5本发明所述的解锁锁紧配套组件的轴测图；
图6本发明所述的凸轮的零件图；
图7本发明所述的轮对旋转驱动组件和轮对变轨距驱动组件的安装示意图；
图8本发明所述的轮对旋转驱动组件的轴测图；
图9本发明所述的摩擦轮的零件图；
图10本发明所述的轮对变轨距驱动组件的轴测图；
1.承载龙门架，1-1.立柱，1-2.支撑梁，1-3.定位凸台，1-3-1承载靴支撑面，1-3-2.下轴箱定位槽；2.解锁锁紧配套组件，2-1.一号电机，2-2.一号联轴器，2-3.一号减速器，2-4.凸轮，2-4-1.解锁锁紧段，2-4-2.变轨距保持段，2-4-3.过渡段，2-5.支撑架；3.轮对旋转驱动组件，3-1.二号电机，3-2.二号联轴器，3-3.二号减速器，3-4.三号联轴器，3-5.传动轴，3-6.一号轴承，3-7.一号轴承座，3-8.摩擦轮，3-9.二号轴承，3-10.二号轴承座；4.轮对变轨距驱动组件，4-1.移动平台，4-2.直线导轨，4-2-1.滑块，4-2-2.导轨，4-3.作动器，4-4.作动器支座；5.基座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的的详细说明：
参阅图1至图3，本发明所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，主要包括：承载龙门架1、解锁锁紧配套组件2、轮对旋转驱动组件3、轮对变轨距驱动组件4和基座5；所述的承载龙门架1对可变轨距轮对进行支撑和定位，使轮对卸载；所述的解锁锁紧配套组件2对可变轨距轮对进行解锁或锁紧；所述的轮对旋转驱动组件3采用摩擦轮驱动轮对旋转，轮对变轨距驱动组件4使作动器根据指令推动或拉动车轮沿轴向移动，最终实现轨距变换；所述的承载龙门架1、解锁锁紧配套组件2和轮对变轨距驱动组件4通过螺栓对称布置安装在基座5的T型槽内，便于调整位置。
参阅图4，所述的承载龙门架1包括：立柱1-1、支撑梁1-2和定位凸台1-3；所述的两个承载龙门架沿纵向中心线对称布置，所述的立柱1-1下端通过螺栓固定在基座5上；所述的支撑梁1-2通过螺钉固定在立柱1-1上；所述的定位凸台1-3通过螺钉连接在支撑梁1-2上，主要包括承载靴支撑面1-3-1和下轴箱定位槽1-3-2，轮对安装时其承载靴下表面与承载靴支撑面1-3-1接触，轮对的下轴箱壳体下部凸块安装在下轴箱定位槽1-3-2内；所述的承载龙门架1的纵向跨度能够保证轮对旋转驱动组件3和轮对变轨距驱动组件4作轴向运动时不与其发生干涉；所述的承载龙门架1主要是固定和支撑可变轨距轮对，使得轮对卸载。
参阅图5和图6，所述的解锁锁紧配套组件2包括：一号电机2-1、一号联轴器2-2、一号减速器2-3、凸轮2-4、支撑架2-5；所述的一号电机2-1和一号减速器2-3通过螺栓固定在支撑架2-5上，所述的支撑架2-5通过螺栓安装在基座5上；所述的一号电机2-1的输出轴通过一号联轴器2-2与一号减速器2-3的输入轴相连接，所述的一号减速器2-3的输出轴端与凸轮2-4通过键连接；所述的一号电机2-1的动力通过一号减速器2-3降速增扭后驱动凸轮2-4旋转，所述的凸轮2-4外缘开槽轨，包括解锁锁紧段2-4-1、变轨距保持段2-4-2和过渡段2-4-3，可变轨距轮对的解锁锁紧机构根据凸轮2-4的行程变化在外缘槽轨的导向驱动下对轮对进行周期性解锁或锁紧；所述的支撑架2-5由型材焊接而成，其纵向跨度和横向跨度应能够保证不干涉轮对旋转驱动组件3和轮对变轨距驱动组件4的轴向运动，支撑架2-5侧面布置吊耳便于将解锁锁紧配套组件2整体拆装。
参阅图7至图9，所述的轮对旋转驱动组件3包括：二号电机3-1、二号联轴器3-2、二号减速器3-3、三号联轴器3-4、传动轴3-5、一号轴承3-6、一号轴承座3-7、摩擦轮3-8、二号轴承3-9和二号轴承座3-10；所述的二号电机3-1、二号减速器3-3、一号轴承座3-7和二号轴承座3-10分别通过螺栓固定在移动平台4-1上；所述的二号电机3-1的输出轴通过二号联轴器3-2与二号减速器3-3的输入轴相连接，所述的二号减速器3-3的输出轴通过三号联轴器3-4与传动轴3-5相连接，所述的传动轴3-5分别通过一号轴承3-6和二号轴承3-9支撑在一号轴承座3-7和二号轴承座3-10上；所述的传动轴3-5与摩擦轮3-8通过键连接；所述的摩擦轮3-8外缘采用非金属耐磨材料，根据轮对踏面设计一定形状，保证摩擦轮3-8始终与变轨距轮对外缘接触，摩擦轮3-8两侧凸起轮缘为轮对的轴向移动提供导向和限位作用，保证变轨距轮对沿轴向的运动距离达到要求；所述的二号电机3-1的动力经二号减速器3-3减速增扭后传递给传动轴3-5，从而驱动摩擦轮3-8转动，摩擦轮3-8进一步驱动变轨距轮对转动。
参阅图7和图10，所述的轮对变轨距驱动组件4包括：移动平台4-1、直线导轨4-2、作动器4-3、作动器支座4-4；所述的移动平台4-1与作动器4-3两端的推杆通过法兰连接；所述的直线导轨4-2包括滑块4-2-1和导轨4-2-2，滑块4-2-1通过螺栓与移动平台4-1连接，滑块4-2-1与导轨4-2-2互相嵌套，导轨4-2-2通过螺栓与基座5连接，两条直线导轨4-2关于横向中心面对称布置；导轨4-2-2在承受滑块4-2-1和移动平台4-1及其上零部件载荷的同时，对滑块4-2-1和移动平台4-1的轴向水平直线运动进行导向和限位对中；所述的作动器4-3通过螺钉安装在作动器支座4-4上，作动器支座4-4通过螺栓安装在基座5上；所述的作动器4-3为双活塞式液压缸，活塞行程为变轨距的轨距差，作动器4-3两端的推杆通过法兰与移动平台4-1连接；作动器4-3根据收到的驱动或者停止驱动指令执行操作，推动或拉动移动平台4-1沿导轨4-2-2作轴向运动，进而带动两侧车轮相对于轮轴同时向内或向外移动达到新的轨距位置，完成轮距的变换。
现以变轨距转向架从标准轨距1435mm变到宽轨距1520mm过程为例，详细叙述本发明的具体实施方式：
步骤一：所述的承载龙门架1支撑起可变轨距轮对，使轮对卸载；
步骤二：所述的轮对旋转驱动组件3启动，车轮在摩擦轮4-8的驱动下转动，转速相当于车辆以15km/h的车速运行；
步骤三：所述的解锁锁紧配套组件2启动，通过驱动凸轮2-4按规定转速旋转，其外缘槽轨驱动轮对解锁机构运动，使轮对解锁并保持解锁状态；
步骤四：所述的轮对变轨距驱动组件4中的作动器4-3根据收到的指令推动移动平台4-1沿直线导轨4-2作轴向运动，进而带动两侧车轮相对于轮轴同时向外移动达到新的轨距位置；
步骤五：所述的解锁锁紧配套组件2中的凸轮2-4运行到解锁位置并带动轮对解锁机构运动，使轮对锁紧并保持该状态，此时完成一次由标准轨距到宽轨距的变换。
步骤六：与步骤三一致，所述的解锁锁紧配套组件2的凸轮再次旋转到解锁廓形处，驱动轮对解锁并保持该状态；
步骤七：与步骤四相似，所述的轮对变轨距驱动组件4中的作动器4-3根据收到的指令拉动移动平台4-1沿直线导轨4-2作轴向运动，进而带动两侧车轮相对于轮轴同时向内移动回到初始轨距位置；
步骤八：与步骤五一致，所述的解锁锁紧配套组件2的凸轮再次旋转到锁止廓形处，使轮对锁紧并保持该状态，此时完成一次又标准轨-宽轨-标准轨的变轨功能测试。
进行变轨机构的疲劳可靠性测试即重复以上步骤三—步骤八的周期性循环试验直至被试件损坏或者达到预期寿命，可靠性(疲劳寿命)试验结束。
以上所述为本发明优选的实施例，并不以此限制本发明。
Claims (3)
1.一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，其特征在于所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，主要包括：承载龙门架(1)、解锁锁紧配套组件(2)、轮对旋转驱动组件(3)、轮对变轨距驱动组件(4)和基座(5)；所述的承载龙门架(1)对可变轨距轮对进行支撑和定位，使轮对卸载；所述的解锁锁紧配套组件(2)对可变轨距轮对进行解锁或锁紧；所述的轮对旋转驱动组件(3)采用摩擦轮驱动轮对旋转，轮对变轨距驱动组件(4)使作动器根据指令推动或拉动车轮沿轴向移动，最终实现轨距变换；所述的承载龙门架(1)、解锁锁紧配套组件(2)和轮对变轨距驱动组件(4)通过螺栓对称布置安装在基座(5)的T型槽内，便于调整位置。
2.根据权利要求1所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，其特征在于所述的解锁锁紧配套组件(2)包括：一号电机(2-1)、一号联轴器(2-2)、一号减速器(2-3)、凸轮(2-4)、支撑架(2-5)；所述的一号电机(2-1)和一号减速器(2-3)通过螺栓固定在支撑架(2-5)上，所述的支撑架(2-5)通过螺栓安装在基座(5)上；所述的一号电机(2-1)的输出轴通过一号联轴器(2-2)与一号减速器(2-3)的输入轴相连接，所述的一号减速器(2-3)的输出轴端与凸轮(2-4)通过键连接；所述的一号电机(2-1)的动力通过一号减速器(2-3)降速增扭后驱动凸轮(2-4)旋转，所述的凸轮(2-4)外缘开槽轨，包括解锁锁紧段(2-4-1)、变轨距保持段(2-4-2)和过渡段(2-4-3)，可变轨距轮对的解锁锁紧机构根据凸轮(2-4)的行程变化在外缘槽轨的导向驱动下对轮对进行周期性解锁或锁紧；所述的支撑架(2-5)由型材焊接而成，其纵向跨度和横向跨度应能够保证不干涉轮对旋转驱动组件(3)和轮对变轨距驱动组件(4)的轴向运动，支撑架(2-5)侧面布置吊耳便于将解锁锁紧配套组件(2)整体拆装。
3.根据权利要求1所述的一种变轨距轮对变轨功能检测及疲劳可靠性试验台，其特征在于所述的轮对旋转驱动组件(3)包括：二号电机(3-1)、二号联轴器(3-2)、二号减速器(3-3)、三号联轴器(3-4)、传动轴(3-5)、一号轴承(3-6)、一号轴承座(3-7)、摩擦轮(3-8)、二号轴承(3-9)和二号轴承座(3-10)；所述的二号电机(3-1)、二号减速器(3-3)、一号轴承座(3-7)和二号轴承座(3-10)分别通过螺栓固定在移动平台(4-1)上；所述的二号电机(3-1)的输出轴通过二号联轴器(3-2)与二号减速器(3-3)的输入轴相连接，所述的二号减速器(3-3)的输出轴通过三号联轴器(3-4)与传动轴(3-5)相连接，所述的传动轴(3-5)分别通过一号轴承(3-6)和二号轴承(3-9)支撑在一号轴承座(3-7)和二号轴承座(3-10)上；所述的传动轴(3-5)与摩擦轮(3-8)通过键连接；所述的摩擦轮(3-8)外缘采用非金属耐磨材料，根据轮对踏面设计一定形状，保证摩擦轮(3-8)始终与变轨距轮对外缘接触，摩擦轮(3-8)两侧凸起轮缘为轮对的轴向移动提供导向和限位作用，保证变轨距轮对沿轴向的运动距离达到要求；所述的二号电机(3-1)的动力经二号减速器(3-3)减速增扭后传递给传动轴(3-5)，从而驱动摩擦轮(3-8)转动，摩擦轮(3-8)进一步驱动变轨距轮对转动；所述的轮对变轨距驱动组件(4)包括：移动平台(4-1)、直线导轨(4-2)、作动器(4-3)、作动器支座(4-4)；所述的移动平台(4-1)与作动器(4-3)两端的推杆通过法兰连接；所述的直线导轨(4-2)包括滑块(4-2-1)和导轨(4-2-2)，滑块(4-2-1)通过螺栓与移动平台(4-1)连接，滑块(4-2-1)与导轨(4-2-2)互相嵌套，导轨(4-2-2)通过螺栓与基座(5)连接，两条直线导轨(4-2)关于横向中心面对称布置；导轨(4-2-2)在承受滑块(4-2-1)和移动平台(4-1)及其上零部件载荷的同时，对滑块(4-2-1)和移动平台(4-1)的轴向水平直线运动进行导向和限位对中；所述的作动器(4-3)通过螺钉安装在作动器支座(4-4)上，作动器支座(4-4)通过螺栓安装在基座(5)上；所述的作动器(4-3)为双活塞式液压缸，活塞行程为变轨距的轨距差，作动器(4-3)两端的推杆通过法兰与移动平台(4-1)连接；作动器(4-3)根据收到的驱动或者停止驱动指令执行操作，推动或拉动移动平台(4-1)沿导轨(4-2-2)作轴向运动，进而带动两侧车轮相对于轮轴同时向内或向外移动达到新的轨距位置，完成轮距的变换。
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