CN110823535A - 一种转向架试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转向架试验台，属于车辆工程技术领域。一种转向架试验台，包括：底座、龙门架、竖向加载装置、横向作动器、第一高频激振装置、第二高频激振装置以及采集系统；第一高频激振装置和第二高频激振装置均设置在底座上并且分别位于龙门架的两侧；第一高频激振装置和第二高频激振装置均包括均设置在底座上的驱动电机、第一滚动轮以及第二滚动轮，驱动电机与第一滚动轮和第二滚动轮连接。本发明通过改变第一滚动轮和第二滚动轮的边缘形状，可以对车轮振动频率进行调整，从而实现转向架处于不同高频振动工况下，由此可以对转向架的核心部件及附属件进行振动疲劳试验。
Description
技术领域
本发明涉及车辆工程技术领域，具体涉及一种转向架试验台。
背景技术
转向架是轨道车辆中关键部件，其起到承载、牵引、制动、转向和减振作用，是轨道车辆大系统研究的核心之一，所以转向架的结构强度和动力学参数是转向架设计和试验的重点，因此在设计阶段需要转向架在试验台进行疲劳强度实验。
传统的转向架疲劳试验台的载荷频率比较低，不超过5Hz，而车辆运营中，特别是存在钢轨波磨和车轮多边形的情况下，转向架极易受到高频成分的载荷，引发转向架模态共振，产生振动疲劳问题，大大缩短转向架疲劳寿命。所以，在传统的转向架试验台上进行转向架疲劳试验，所施加的疲劳载荷频率不足，无法涵盖转向架实际运营过程中所出现的复杂频率成分的外部激励载荷，所得到的转向架疲劳寿命与实际运营寿命不符。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转向架试验台，以解决现有转向架试验台产生的载荷频率较低，不能进行振动疲劳试验的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种转向架试验台，包括：底座、龙门架、竖向加载装置、横向作动器、第一高频激振装置、第二高频激振装置以及采集系统；龙门架和横向作动器分别设置在底座上；竖向加载装置悬吊在龙门架的横梁上；第一高频激振装置和第二高频激振装置均设置在底座上并且分别位于龙门架的两侧。
本发明可以通过第一高频激振装置和第二高频激振装置对转向架产生高频振动，从而实现转向架处于高频振动工况下，由此可以对转向架的核心部件及附属件进行振动加速度、应力、应变等测试实验，对测得的数据进行后处理，利用SN曲线等，计算转向架薄弱母材位置、焊缝位置损伤，即可得到转向架振动疲劳寿命。
进一步地，上述第一高频激振装置和第二高频激振装置均包括均设置在底座上的驱动电机、第一滚动轮以及第二滚动轮，驱动电机与第一滚动轮和第二滚动轮连接，第一滚动轮和第二滚动轮的边缘形状均为非圆形。
本发明在对转向架进行试验时，转向架的车轮分别与第一滚动轮和第二滚动轮接触、配合，转向架的顶部与竖向加载装置连接，对转向架进行竖向固定。竖向加载装置和横向作动器作用在转向架上，用于模拟车体和转向架之间的相互作用，便于加载。第一滚动轮和第二滚动轮在驱动电机的作用下转动时，转向架的车轮随之转动，由于第一滚动轮和第二滚动轮的边缘形状为非圆形，对转向架产生高频振动，从而实现转向架处于高频振动工况下，由此可以对转向架的核心部件及附属件进行振动加速度、应力、应变等测试实验，对测得的数据进行后处理，利用SN曲线等，计算转向架薄弱母材位置、焊缝位置损伤，即可得到转向架振动疲劳寿命。
同时，调节第一滚动轮和第二滚动轮的边缘形状，还可以实现转向架处于不同低频和高频振动工况下，从而能够进行传统的静强度、疲劳强度试验等。
进一步地，上述第一高频激振装置和第二高频激振装置中的第一滚动轮的边缘相对设置，第一高频激振装置和第二高频激振装置中的第二滚动轮的边缘相对设置。
本发明的第一高频激振装置和第二高频激振装置分别对应转向架前、后轮对，第一高频激振装置和第二高频激振装置中的第一滚动轮和第二滚动轮能够很到地与转向架的车轮接触、配合，从而对转向架的前、后轮对分别进行加载，模拟转向架的工作情况。
进一步地，上述第一滚动轮和第二滚动轮分别通过安装座与底座连接，安装座与底座连接的位置设有橡胶垫；第一滚动轮通过连接杆与第二滚动轮连接，连接杆通过联轴节与驱动电机连接。。
本发明的橡胶垫对安装座具有减震的作用，避免底座的震动传递到各滚动轮，使得滚动轮向转向架传递的震动失真，从而影响试验的真实性。
进一步地，上述第一滚动轮和第二滚动轮均为多边形滚轮。
本发明的第一滚动轮和第二滚动轮均采用多边形滚轮，可以对转向架产生高频振动，从而可以对转向架进行振动疲劳试验。为了模拟车轮扁疤等情况，第一滚动轮和第二滚动轮可以采用其它非圆形结构。
进一步地，上述竖向加载装置包括竖向作动器以及加载枕梁；竖向作动器的两端分别与龙门架的横梁以及加载枕梁连接；竖向作动器和横向作动器分别与液压系统连接。
本发明的竖向加载装置用于向加载枕梁施加载荷，加载枕梁用于固定转向架，并将竖向加载装置产生的载荷传递至转向架上。竖向作动器和横向作动器一起向转向架加载，从而模拟车体和转向架之间的相互作用。
进一步地，上述加载枕梁同一侧的两端分别连接有拉杆；拉杆的两端分别与加载枕梁和底座铰接，并且两根拉杆呈八字形分布。
本发明的拉杆用于对加载枕梁进行横向定位，从而可以辅助转向架定位。
进一步地，上述底座的底部设有减震系统。
进一步地，上述采集系统包括数据采集器以及设置在转向架上的加速度传感器和应变片；数据传感器分别与加速度传感器和应变片通信连接。
本发明的采集装置可以通过加速度传感器和应变片来采集试验过程中转向架的加速度以及各测试点的应力、应变等数据。
进一步地，上述转向架试验台还包括与第一滚动轮和第二滚动轮分别对应的导轨工装；导轨工装包括支架以及设置在支架顶部的轨道；轨道的中部断裂并形成缺口，第一滚动轮或第二滚动轮置于缺口中，并且第一滚动轮或第二滚动轮的顶部边缘高于轨道的顶部。
本发明的导轨工装对转向架具有导向作用。在将转向架放置到各滚动轮上时，由于转向架与滚动轮的接触面较小，不便于转向架的放置。通过将转向架的车轮放置在轨道上，移动转向架，即可将车轮转动至与各滚动轮接触，转向架的放置操作简单方便、安全有效。
进一步地，上述转向架试验台还包括用于限制转向架过位移的安全绳。
本发明的安全绳的一端与底座连接，另一端与转向架连接，从多个方向限制转向架的过位移，避免转向架过位移发生安全事故。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过改变第一滚动轮和第二滚动轮的边缘形状，可以对车轮振动频率进行调整，从而实现转向架处于不同高频振动工况下，由此可以对转向架的核心部件及附属件进行振动疲劳试验。
(2)本发明还可以实现转向架处于不同低频振动工况下，从而不但可以进行振动疲劳试验，还可以进行传统的静强度、疲劳强度试验等。
(3)在将转向架放置到各滚动轮上时，由于转向架与滚动轮的接触面较小，不便于转向架的放置。通过将转向架的车轮放置在轨道上，移动转向架，即可将车轮转动至与各滚动轮接触，转向架的放置操作简单方便、安全有效。
附图说明
图1和图2为本发明的转向架试验台的结构示意图；
图3为本发明的第一高频激振装置与导轨工装的结构示意图；
图4为本发明的第一高频激振装置的结构示意图；
图5为本发明的导轨工装的结构示意图；
图6为本发明的转向架与实验台的连接示意图。
图中：10-底座；11-减震系统；20-龙门架；21-横梁；30-竖向加载装置；31-竖向作动器；32-加载枕梁；33-拉杆；40-横向作动器；50-第一高频激振装置；51-驱动电机；52-第一滚动轮；53-第二滚动轮；54-连接杆；55-联轴节；56-安装座；60-第二高频激振装置；70-导轨工装；71-支架；72-轨道；73-缺口；80-安全绳；90-转向架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
请参照图1和图2，一种转向架试验台，包括：底座10、龙门架20、竖向加载装置30、横向作动器40、第一高频激振装置50、第二高频激振装置60以及采集系统。底座10的中部设有凹槽，龙门架20、竖向加载装置30、横向作动器40、第一高频激振装置50、第二高频激振装置60以及转向架90均置于凹槽中，使转向架90位于凹槽中进行试验。底座10、龙门架20、横向作动器40、第一高频激振装置50和第二高频激振装置60通过螺钉安装固定在底座10上，竖向加载装置30悬吊在龙门架20的横梁21上。
底座10的底部设有减震系统11，具体设置在设有凹槽位置的底部。底座10设有凹槽位置的顶部设有多个燕尾槽，便于螺钉的安装。底座10的四角处分别设有安全绳80，安全绳80从四个方向与转向架90连接，避免转向架90由于偏置、翻滚等出现过位移。
竖向加载装置30包括竖向作动器31和加载枕梁32。竖向作动器31的两端分别与龙门架20的横梁21以及加载枕梁32连接，将加载枕梁32悬吊在龙门架20上。加载枕梁32的底部与转向架90连接，用于对转向架90的固定，加载枕梁32同一侧的两端分别连接有拉杆33，两根拉杆33呈八字形分布，并且拉杆33的两端分别与底座10和加载枕梁32铰接。在本实施例中，竖向作动器31与液压系统连接，通过液压系统驱动竖向作动器31，从而通过加载枕梁32实现对转向架90进行竖向加载。
在本实施例中，加载枕梁32与转向架90的连接方式为：加载枕梁32的底部设有导杆，转向架90的顶部设有导孔，导杆置于导孔中，实现加载枕梁32与转向架90的连接，再通过拉杆33的作用，可以实现对转向架90的固定。
横向作动器40通过支座安装在底座10上，其工作端与转向架90连接，横向作动器40的工作方向垂直于转向架90的延伸方向，实现对转向架90进行横向加载。
请参照图3至图5，第一高频激振装置50和第二高频激振装置60的结构一致，并且平行设置在龙门架20的两侧，分别对应转向架90前后两端的轮对。在本实施例中，仅对第一高频激振装置50的结构进行描述、说明。
第一高频激振装置50包括驱动电机51、第一滚动轮52和第二滚动轮53，第一滚动轮52和第二滚动轮53对应转向架90的轮对。驱动电机51通过电机支架固定安装在底座10上。第一滚动轮52和第二滚动轮53并排设置并且分别通过安装座56固定安装在底座10上，第一滚动轮52和第二滚动轮53与安装座56连接的位置设有轴承，安装座56与底座10接触的位置设有橡胶垫，用于模拟轮轨P2力。第一滚动轮52通过连接杆54与第二滚动轮53连接，连接杆54通过联轴节55与驱动电机51连接，通过驱动电机51的带动，可以使第一滚动轮52和第二滚动轮53进行转动。为了产生高频，第一滚动轮52和第二滚动轮53的外缘形状为非圆形，在第一滚动轮52和第二滚动轮53与转向架90的车轮配合转动时，可以产生高频。在本实施例中，第一滚动轮52和第二滚动轮53的外缘形状为正多边形，显然第一滚动轮52和第二滚动轮53的外缘形状还可以是削扁的圆形等。
转向架试验台还包括导轨工装70，导轨工装70靠近第一滚动轮52或第二滚动轮53设置，即导轨工装70的数量与第一滚动轮52和第二滚动轮53的数量总和一致，各导轨工装70的朝向一致并与第一滚动轮52或第二滚动轮53的配合方式一致。导轨工装70包括支架71和轨道72。支架71固定安装在底座10上。轨道72通过螺栓安装在支架71的顶部，轨道72的中部设有缺口73，使轨道72断裂并分成两部分，两部分轨道72分别与支架71进行固定连接。第一滚动轮52或第二滚动轮53从缺口73中向上伸出，使得第一滚动轮52或第二滚动轮53的顶侧高于轨道72的顶侧。为了使第一滚动轮52或第二滚动轮53能够很好地与转向架90的车轮进行配合，在转向架90安装后，导轨工装70可以从底座10上拆卸下来。
采集系统包括数据采集器、加速度传感器和应变片，数据采集器分别与加速度传感器和应变片通信连接。加速度传感器和应变片根据试验需要，或者根据测量部件、测量点的不同，分别安装在试验台上或者转向架90上。
请参照图6，在安装转向架90时，先将转向架90的车轮分别放置到各个轨道72上，再移动转向架90，使车轮在轨道72上滚动，直到车轮与各滚动轮接触，然后将加载枕梁32与转向架90进行连接，定位拉杆33约束加载枕梁32，限制其纵向平动、横向平动、摇头转动等自由度；最后拆除支架71，实现转向架90的安装。在转向架90安装完成后，将安全绳80系到转向架90上，避免转向架90由于过位移导致安全事故的发生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种转向架试验台，其特征在于，包括：底座(10)、龙门架(20)、竖向加载装置(30)、横向作动器(40)、第一高频激振装置(50)、第二高频激振装置(60)以及采集系统；所述龙门架(20)和所述横向作动器(40)分别设置在所述底座(10)上；所述竖向加载装置(30)悬吊在所述龙门架(20)的横梁(21)上；所述第一高频激振装置(50)和第二高频激振装置(60)均设置在所述底座(10)上并且分别位于所述龙门架(20)的两侧。
2.根据权利要求1所述的转向架试验台，其特征在于，所述第一高频激振装置(50)和第二高频激振装置(60)均包括均设置在所述底座(10)上的驱动电机(51)、第一滚动轮(52)以及第二滚动轮(53)，所述驱动电机(51)与所述第一滚动轮(52)和第二滚动轮(53)连接；所述第一滚动轮(52)和第二滚动轮(53)的边缘形状均为非圆形。
3.根据权利要求2所述的转向架试验台，其特征在于，所述第一滚动轮(52)和所述第二滚动轮(53)分别通过安装座(56)与所述底座(10)连接，所述安装座(56)与所述底座(10)连接的位置设有橡胶垫；所述第一滚动轮(52)通过连接杆(54)与所述第二滚动轮(53)连接，所述连接杆(54)通过联轴节(55)与所述驱动电机(51)连接。
4.根据权利要求3所述的转向架试验台，其特征在于，所述第一滚动轮(52)和第二滚动轮(53)均为多边形滚轮。
5.根据权利要求1所述的转向架试验台，其特征在于，所述竖向加载装置(30)包括竖向作动器(31)以及加载枕梁(32)；所述竖向作动器(31)的两端分别与所述龙门架(20)的横梁以及所述加载枕梁(32)连接；所述竖向作动器(31)和所述横向作动器(40)分别与液压系统连接。
6.根据权利要求5所述的转向架试验台，其特征在于，所述加载枕梁(32)同一侧的两端分别连接有拉杆(33)；所述拉杆(33)的两端分别与所述加载枕梁(32)和所述底座(10)铰接，并且两根拉杆(33)呈八字形分布。
7.根据权利要求1所述的转向架试验台，其特征在于，所述底座(10)的底部设有减震系统(11)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的转向架试验台，其特征在于，所述采集系统包括数据采集器以及设置在转向架上的加速度传感器和应变片；所述数据传感器分别与所述加速度传感器和应变片通信连接。
9.根据权利要求8所述的转向架试验台，其特征在于，还包括与所述第一滚动轮(52)和第二滚动轮(53)分别对应的导轨工装(70)；所述导轨工装(70)包括支架(71)以及设置在所述支架(71)顶部的轨道(72)；所述轨道(72)的中部断裂并形成缺口(73)，所述第一滚动轮(52)或第二滚动轮(53)置于所述缺口(73)中，并且所述第一滚动轮(52)或第二滚动轮(53)的顶部边缘高于所述轨道(72)的顶部。
10.根据权利要求9所述的转向架试验台，其特征在于，还包括用于限制转向架过位移的安全绳(80)。
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