CN110749461A - 一种轨道车辆多轴疲劳振动台架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，属于振动测试技术领域。振动台体外形为扁形圆筒体结构，上顶块为内侧与滑槽面配合的多面体，两侧的斜面设有弹簧安装孔，过底板的圆心夹角为120°的放射线上分别设有内侧具有两个斜面的双向顶块，双向顶块的两两之间均设有两端为导向槽的横向加强杆，电液伺服作动器的一端通过螺栓与液压伺服阀上端的法兰盘连接；液压作动筒通过活塞杆与液压伺服阀下端相连，液压作动筒底部与双向顶块内侧的一个斜面紧抵；电液伺服作动器的另一端通过法兰与液压传力筒连接空气弹簧上端的定位安装杆；振动台体的底面与底板之间设有层叠型空气弹簧。

Description

一种轨道车辆多轴疲劳振动台架

技术领域

本发明属于疲劳振动测试技术领域。

背景技术

近年来我国的轨道交通行业飞速发展，列车运行速度不断提高，在越来越快的速度下，列车悬挂件所受到的冲击力、转向力、制动力等等越来越复杂，列车上各个零部件在经过长时间的服役工作后，都会不可避免地受到一定的疲劳破坏。据统计，列车上80％以上的零部件损坏都是疲劳损坏，所以，列车关键部件的疲劳寿命课题，越来越重要。一般来说，直接测试整车的疲劳耐久试验往往需要花费大量的精力而得不偿失，为了能够高效地进行耐久试验，我们通常需要利用多轴振动台来来连接被测零部件，模拟运营载荷，但是用于轨道交通的多轴振动台缺十分缺乏。

目前，根据系统实现方式不同，多轴试验台可分为电机驱动或电液驱动等等，电机驱动的优势是无需液压油源以及相配套的管路系统，进而降低成本，系统噪声低，但干扰较大，系统空回程多，运行温度要高；电液伺服驱动可承受更大的载荷，系统空回程要小，精度较高，但电液伺服作动器振动频率较低。根据作动器布局方式不同，多轴试验台可分为Stewart式并联振动台与正交布置方式振动台等等，Stewart式并联振动台实现方式十分巧妙，在旋转方向上运动行程很大；而传统的正交布置方式振动台承载能力大、抗倾覆力矩强，但引入过多的连接机构,加速度容易发生失真，且容易产生磨损和空回程，从而降低系统的响应精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，它能有效地模拟列车运行时的载荷情况从而高效进行耐久试验。

本发明的目是通过以下技术方案来实现的：

一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，包括振动台体、电液伺服作动器和底板，振动台体外形为带顶板的扁形圆筒体结构，圆筒体顶板的直径大于筒体直径，板面设有均匀排列的螺栓孔，圆筒体外壁为间隔设置的滑槽面，滑槽面的两侧均布竖直的倒“T”形槽；上顶块为内侧与滑槽面配合的多面体，上部为倒“八”字形结构，该结构两侧的斜面设有弹簧安装孔，三个上顶块呈120°均布于振动台体圆筒体外壁；过底板的圆心夹角为120°的放射线上分别设有内侧具有两个斜面的双向顶块，三个双向顶块的两两之间均设有横向加强杆，每个横向加强杆的两端均设有放置液压伺服阀且具有斜坡的导向槽，电液伺服作动器的一端通过螺栓与液压伺服阀上端的法兰盘连接；液压作动筒通过活塞杆与液压伺服阀下端相连，液压作动筒底部与双向顶块内侧的一个斜面紧抵；电液伺服作动器的另一端通过法兰与带有空气弹簧进气口的液压传力筒连接；空气弹簧下端的进气口与空气弹簧进气口过盈配合，空气弹簧上端的定位安装杆与上顶块两侧的弹簧安装孔过盈配合连接；振动台体的底面与底板之间设有层叠型空气弹簧。

所述振动台体的圆筒体内部及底面为网状薄壁加强筋结构，网状薄壁加强筋通过三根等腰三角分布的主传力筋与主承力结构联结。

所述上顶块的倒“八”字形结构两侧的斜面为电液伺服作动器上端空气弹簧(3)的连接点，上顶块的底部结构与振动台体底面外圆筋相抵接触。

所述液压伺服阀中还包括位移传感器、载荷传感器。

所述双向顶块与横向加强杆通过螺栓与底板连接固定；

所述横向加强杆中部与垂向加强杆底部固定，垂向加强杆的顶部与斜向拉杆固定；

所述横向加强杆、垂向加强杆、斜向拉杆均为空心挤压型材。

进一步地，所述加强杆至少包括两个导向槽，两根垂向加强杆、两根固接导向槽与垂向加强杆的斜向加强拉杆、两根与地板固接的横向拉杆；电液伺服作动器在导向槽中实现往复运动；所述加强杆两侧设有物块，连接两侧的双向顶块，平衡受力。

进一步地，所述空气弹簧包括气囊、定位安装杆、进气孔；定位安装杆安装于倒“八”型上顶块两侧的弹簧安装孔中，进气孔安装于电液伺服作动器的液压作动筒中，均为过盈配合；所述进气孔可从内部接入压缩空气，从而进行变刚度控制。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，采用并联式振动台，可以比较完整精确地模拟出列车在运行时的点头、摇头、浮沉等运动状态，更加真实地还原出列车悬挂件的受力状态；其结构紧凑，占地面积小；振动台下方加装了层叠型空气弹簧，其内部安装有液压伺服阀与液压作动筒，可同样引起三向激振，极大地改善了并联振动台抗倾覆力矩逊色的缺点；采用电液伺服驱动装置，振动更加稳定，具有大位移、高负载、大推力以及低频效果好等特点；其振动台架采用轻量化设计、铝合金挤压型材，结构为加强筋薄壁结构，可以有效减轻振动台架的质量，改善了电液伺服驱动装置工作频率范围较低，高频波形失真大等缺点，从而能够较为精确地模拟列车在中高频率下的运行情况。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的传力结构示意图；

图3为本发明的振动台体顶部结构示意图；

图4为本发明的振动台体底部示意图；

图5为本发明的电液伺服驱动装置示意图；

图6为本发明的加强杆组合示意图；

图7为本发明的空气弹簧示意图；

图8为本发明的层叠型空气弹簧示意图；

图9为本发明的上顶块示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1至图5所示，一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，包括振动台体2、电液伺服作动器5、上顶块13、固定于底板15面上的双向顶块8、用于固定电液伺服作动器的导向槽10、横向加强杆11、层叠型弹簧9、空气弹簧3；其中，所述振动台架侧壁24上配合有三个上顶块13，所述上顶块13为倒“八”型两面受力结构，固定于倒“T”形槽16中可拆卸使用，通过弹簧安装孔26与可变刚度的空气弹簧3的定位安装杆27过盈配合连接；其中所述空气弹簧3另一侧设有进气孔23，进气孔23与电液伺服作动器的空气弹簧进气口22过盈配合连接；在底板15与振动台架的底面设有层叠型弹簧9，其弹簧内部安装有液压伺服阀与液压作动筒(图中未画出)，可同样引起三向激振，极大地改善了并联振动台抗倾覆力矩逊色的缺点；所述液压伺服阀6安装在导向槽10中，可实现多自由度的往复运动，电液伺服作动器5一端与空气弹簧3配合施力，另一端与双向顶块8相抵受力，双向顶块8与底板15固接并且通过横向加强杆11相互连接以平衡电液伺服作动器5作用在双向顶块8上的力；其中所述横向加强杆11、垂向加强杆12和斜向拉杆14的材料均为空心挤压型材，在保证强度的同时实现整体轻量化。

进一步地，如图2、3、4所示，所述振动台架2，为圆形规则结构，其顶部表面设有规则螺栓孔1；当进行振动试验时，需将所测悬挂件通过螺栓连接在振动台表面；其底面为加强筋薄壁结构，主要包括主承力结构18、内圈筋、外圈筋、主传力筋25、辅助传力筋、内散射筋、外圆筋17；传力时，上顶块13将力传给主承力结构18，再由3根三角形分布的主传力筋25承受，其余筋板的周向、径向分布将台体分隔为多个四边形区域，用以分担电液伺服作动器5所传递的各个方向的力；同时，台体采用加强筋薄壁结构，可以有效减轻振动台架的质量，从而能够较为精确地模拟中高频率下的列车运行情况。

进一步地，如图5、6、7所示，所述、电液伺服作动器5的一端通过螺栓21与液压伺服阀6上端的法兰盘20连接；液压作动筒7通过活塞杆19与液压伺服阀6下端相连，液压作动筒7底部与双向顶块8内侧的一个斜面紧抵；电液伺服作动器5的另一端通过法兰与带有空气弹簧进气口22的液压传力筒4连接；空气弹簧进气口22；当其工作时，所述液压作动筒7固定不动，油泵提供高压油通过液压伺服阀6适量进入动作油缸，使伺服阀产生负载压差作用与液压缸活塞上，推动活塞19移动，力传递到液压传力筒4上，对可变刚度的空气弹簧3以及上顶块13施力；目前作动器与振动台架均为刚性连接，加装可变刚度的空气弹簧3后，只需在试验前通过外部空气压缩设备对三个独立的空气弹簧3注入压缩空气，改变空气弹簧3的刚度和阻尼，即可匹配试验要求；所述液压伺服阀6还包括位移传感器、载荷传感器、压力传感器(图中未标识)，用以检测转换为反馈电压信号与指令电压信号相比较，以此得出偏差电压信号，输出指定信号所规定的的力值。

下面以具体的实施例来说明此轨道车辆多轴疲劳振动台架在模拟轨道车辆运行时所受到各向振动时的工作过程。当模拟车辆伸缩运动时，双向顶块8上的两个电液伺服作动器5主动伸缩，与之相对的层叠型弹簧9作小幅度横向运动，其他作动器小范围运动以消除牵连运动，即可完成伸缩运动；当模拟车辆浮沉运动时，三个层叠型弹簧9作主要垂向往复运动，其他六个作动器小范围运动以消除牵连运动，即可完成浮沉运动；当模拟车辆横摆运动时，右侧双向顶块8上的两个电液伺服作动器5主动伸缩，与之相对的层叠型弹簧9作小幅度横向运动，其他作动器小范围运动以消除牵连运动，即可完成右侧主动的横摆运动；左侧主动的横摆运动同理，位于振动台架左侧双向顶块上的两个电液伺服作动器5同时作用，左右两侧一伸一缩作相反运动，即可完成横摆运动；当模拟车辆点头运动时，双向顶块8上的两个电液伺服作动器5主动伸缩，同时，与之相对的层叠型弹簧9作大幅度垂向运动，其他作动器小范围运动以消除牵连运动，即可完成点头运动；当模拟车辆摇头运动时，每个双向顶块8上的同一侧电液伺服作动器5主动伸缩，另一侧电液伺服作动器5作相反运动，层叠型弹簧9作小幅度横向运动以消除牵连运动，即可完成摇头运动；当模拟车辆侧滚运动时，左右两侧双向顶块上的四个电液伺服作动器5主动伸缩，与之相对的层叠型弹簧9作大幅度垂向运动，其他作动器小范围运动以消除牵连运动，即可完成侧滚运动。

将此六个电液伺服作动器与三个层叠型弹簧9按照既定波形相位同时协调加载，即可模拟轨道车辆悬挂件在列车在运行时的真实受载情况，从而进行疲劳耐久试验。

本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，包括振动台体(2)、电液伺服作动器(5)、和底板(15)，其特征在于：振动台体(2)外形为带顶板的扁形圆筒体结构，圆筒体顶板的直径大于筒体直径，板面设有均匀排列的螺栓孔(1)，圆筒体外壁为间隔设置的滑槽面(24)，滑槽面(24)的两侧均布竖直的倒“T”形槽(16)；上顶块(13)为内侧与滑槽面(24)配合的多面体，上部为倒“八”字形结构，该结构两侧的斜面设有弹簧安装孔(26)，三个上顶块(13)呈120°均布于振动台体(2)圆筒体外壁；过底板(15)的圆心夹角为120°的放射线上分别设有内侧具有两个斜面的双向顶块(8)，三个双向顶块(8)的两两之间均设有横向加强杆(11)，每个横向加强杆(11)的两端均设有放置液压伺服阀(6)且具有斜坡的导向槽(10)，电液伺服作动器(5)的一端通过螺栓(21)与液压伺服阀(6)上端的法兰盘(20)连接；液压作动筒(7)通过活塞杆(19)与液压伺服阀(6)下端相连，液压作动筒(7)底部与双向顶块(8)内侧的一个斜面紧抵；电液伺服作动器(5)的另一端通过法兰与带有空气弹簧进气口(22)的液压传力筒(4)连接；空气弹簧(3)下端的进气口(23)与空气弹簧进气口(22)过盈配合，空气弹簧(3)上端的定位安装杆(27)与上顶块(13)两侧的弹簧安装孔(26)过盈配合连接；振动台体(2)的底面与底板(15)之间设有层叠型空气弹簧(9)。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，其特征在于：所述振动台体(2)的圆筒体内部及底面为网状薄壁加强筋结构，网状薄壁加强筋通过三根等腰三角分布的主传力筋(25)与主承力结构(18)联结。

3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，其特征在于：所述上顶块(13)的倒“八”字形结构两侧的斜面为电液伺服作动器(5)上端空气弹簧(3)的连接点，上顶块(13)的底部结构与振动台体(2)底面外圆筋(17)相抵接触。

4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，其特征在于：所述液压伺服阀(6)中还包括位移传感器、载荷传感器。

5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，其特征在于：所述双向顶块(8)与横向加强杆(11)通过螺栓与底板(15)连接固定。

6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，其特征在于：所述横向加强杆(11)中部与垂向加强杆(12)底部固定，垂向加强杆(12)的顶部与斜向拉杆(14)固定。

7.根据权利要求1所述的一种轨道车辆多轴疲劳振动台架，其特征在于：所述横向加强杆(11)、垂向加强杆(12)、斜向拉杆(14)均为空心挤压型材。

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