CN112834250A - 一种高铁转向架综合试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高铁转向架综合试验台，包括多个能够承载试验车辆的轨道装置以及位于轨道装置两侧的牵引装置，轨道装置包括安装台及设于该安装台上的多组沿试验车辆行进方向设置的轨道轮组件，每组轨道轮组件与试验车辆的转向架上的轮对对应设置；轨道轮组件包括并排平行设置的两个轨道轮单元及用于驱动任一轨道轮单元的第一牵引电机，轨道轮单元包括分别安装于安装台左右两侧的两个支承座、安装于支承座上的轨道轮轴以及分别安装于轨道轮轴两端的轨道轮；本发明利用转向架的车轮与相邻两个轨道轮形成不落轮结构，结合在轨道轮轴端部设置的震荡组件实现转向架性能综合测试，利用车轮以及轨道轮的尺寸和结构设置，提高检测的可靠性。

Description

一种高铁转向架综合试验台

技术领域

本发明涉及高速轨道车辆转向架检测技术领域，尤其涉及一种高铁转向架综合试验台。

背景技术

我国高速铁路事业正处于飞速发展阶段，随着列车的运行速度和运载量的提高，作为直接承载乘客的轨道车辆，其安全性对乘客有着很大的影响。高速动车组是高速铁路的核心技术之一，在车辆实际运行时，转向架轴承的好坏直接影响到车辆运行的安全性和可靠性，严重时将造成重大车辆安全事故。因此，对轨道车辆转向架轴承进行可靠性试验，对轨道车辆的安全运行具有重要意义。

中国发明专利CN106556520A公开了一种转向架性能试验台，包括能够承载试验车辆的轨道装置以及位于轨道装置前侧的牵引装置。所述牵引装置包括固装在地基上的固定座以及能够连接和牵引试验车辆的牵引杆，所述牵引杆与固定座连接。所述轨道装置包括自前向后设置的多个轨道轮单元；但是该技术方案中采用轮对置于轨道轮正上方一一对应设置，试验过程中难以调整轨道轮与轮对的中心处于同一竖直平面内，同时在试验过程中轮对容易打滑，影响实际测量结果。

中国发明专利CN102422140B公开了一种用于的检测方法和一种适于实施该方法的检测试验台，该检测试验台还作为装配试验台适于拆卸和安装相应转向架的结构组件。根据建议的技术方案如已知的那样，在转向架按规定使用时在该上出现的载荷在为此构成的检测试验台上在仍未完成的上模拟。对此将力导入转向架中，如这些力在转向架按运行使用时由于车厢重力和由于其它由运行引起的载荷状态导致。这些载荷状态对和/或对由转向架驶过的轨道的作用通过借助测值传感器获得的并以计算技术处理的测量值描述。按照本发明，相应的用于模拟载荷状态的力不是作为压力、而是作为直接作用在上或在检测试验台的直接放置在该上的元件上的拉力被施加未解决转向架运转过程中振动状态下转向架轴承的性能测试。该技术方案中，采用两个小的支撑轮支撑轮对进行测试，其中支撑轮磨损程度较快，测试过程的稳定性较差，对测试结果影响较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种高铁转向架综合试验台，利用转向架的车轮与相邻两个轨道轮形成不落轮结构，结合在轨道轮轴端部设置的震荡组件实现转向架性能综合测试，利用车轮以及轨道轮的尺寸和结构设置，提高检测的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高铁转向架综合试验台，包括多个能够承载试验车辆的轨道装置以及位于轨道装置两侧的牵引装置，其特征在于，所述轨道装置包括安装台及设于该安装台上的多组沿试验车辆行进方向设置的轨道轮组件，每组轨道轮组件与试验车辆的转向架上的轮对对应设置；

每组轨道轮组件包括并排平行设置的两个轨道轮单元，每个轨道轮单元包括分别安装于安装台左右两侧的支承座、安装于支承座上的轨道轮轴以及分别安装于轨道轮轴两端的轨道轮；

所述轮对上的车轮与位于其下方对应的两个轨道轮单元中同侧的轨道轮均相接触设置且所述车轮的外径尺寸小于所述轨道轮的外径尺寸。

作为改进，所述轨道轮单元还包括分别安装于轨道轮轴两端部上用于模拟转向架试验过程中振动状态指标的震荡组件；所述震荡组件包括套设于轨道轮轴端部上的震荡内体、与震荡内体转动配合的震荡外壳以及设于震荡外壳外侧的压紧盖，所述压紧盖通过紧固件与轨道轮轴相连接并压紧震荡内体与震荡外壳。

作为改进，每组轨道轮组件还包括用于驱动任一轨道轮单元的第一牵引电机。

作为改进，所述转向架还包括分别驱动相应轮对的第二牵引电机。

作为改进，所述震荡内体的内侧面设有偏心部a，所述震荡外壳的内侧面设有偏心部b，通过调节偏心部a与偏心部b的相对位置，实现不同振动幅度的测试。

作为改进，所述震荡内体的中部设有与所述轨道轮轴同轴设置的凸台，所述偏心部a的内径面a与所述凸台的外径面之间开设有偏心的圆形凹槽a；所述震荡外壳的中部开设有与所述凸台外径尺寸相适配的定位孔，所述偏心部b的内径面b与所述定位孔的边沿之间开设有偏心的圆形凹槽b。

作为改进，所述震荡组件还包括设于震荡外壳外侧的内震荡部、与内震荡部相连接的外震荡部、设于内震荡部与外震荡部之间的震荡球以及设于外震荡部外侧的控制组件。

作为改进，所述内震荡部的端面开设有涡状螺旋轨迹槽a以及连通该涡状螺旋轨迹槽a首尾两端的输送槽，所述震荡球在涡状螺旋轨迹槽a与输送槽形成的回路内运动。

作为改进，所述控制组件包括设于涡状螺旋轨迹槽a的中心处的控制杆以及控制所述控制杆伸缩的驱动部；所述控制杆用于控制震荡球在涡状螺旋轨迹槽a的运动与停止。

作为改进，所述外震荡部的端面开设有涡状螺旋轨迹槽b，当外震荡部与内震荡部扣合时，涡状螺旋轨迹槽a与涡状螺旋轨迹槽b形成闭合的轨迹槽；所述震荡球在该闭合的轨迹槽内运动。

作为改进，所述涡状螺旋轨迹槽a和涡状螺旋轨迹槽b的螺旋方向与轨道轮轴的旋转方向反向设置，使轨道轮轴旋转时，位于闭合的轨迹槽内的震荡球沿闭合的轨迹槽由外向中心滚动。

作为改进，多个轨道轮单元及多个轨道装置的中心距均为可调设置，相邻两组轨道轮组件与对应转向架中的两组轮对间的中心距匹配设置。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明利用相邻设置的两个轨道轮组件中轨道轮支撑一个轮对中车轮的设置，使得两个轨道轮可分解转向架轮对的径承载力1/2，同时结合轨道轮的尺寸大于车轮尺寸的设计，使得轨道轮的转速较车轮降低50％，承载轴承速度比较低，可忽略摩擦失速过程所带来的测试误差影响，模仿自然状态，确保了转向架动力学性能参数的可靠性，提高了轨道车辆的安全性能，且提高轨道轮以及轨道轮轴承的使用寿命，进而提高试验台的使用寿命；

(2)本发明通过在轨道轮轴的两端部设置震荡组件，该震荡组件的设置位置结合轨道轮轴上设置的第一牵引电机，使得轨道轮为主动模拟自然状态下导轨的不平所产生的振动，并利用震荡组件的间断式产生振动，同时模拟转向架运转过程中振动状态下轴承的性能参数，并配合测试信号传输处理系统实现自动化测试；

(3)本发明通过震荡内体与震荡外壳中的偏心部结构设计，使得轨道轮轴实现偏心，以及实现轨道轮旋转过程的上下振动，模拟自然状态下导轨的不平所产生的振动，该结构简单、可靠、模拟参数准确、操作方便；

(4)本发明利用内震荡部与外震荡部开设的涡状螺旋轨迹槽以及输送槽，在轨道轮轴旋转时，由于轨迹槽与轨道轮轴旋转方向反向设置，使震荡球沿轨迹槽由外向内逐渐运动，运动至内震荡部的中心时，震荡球在轨道轮旋转的离心力的作用下，沿输送槽加速运动至内震荡部的最外侧，使轨道轮轴突然产生振动，进行模拟转向架在运转过程中突然振动状态下转向架轴承的性能参数；

(5)本发明利用两组轨道轮组件的中心距为可调设置，满足不同中心距的转向架；利用轨道装置的中心距为可调设置，满足不同型号的列车进行整车试验；

(6)本发明通过调整不同配重的配重块，模拟不同承载状态下轴承的性能参数，使用方便，适用范围广；

综上所述，本发明具有结构简单、模拟振动状态效果好、试验台的寿命长、检测结果精度高、适用范围广等优点。

附图说明

图1为本发明整体结构主视示意图一；

图2为本发明整体结构主视示意图二；

图3为本发明整体结构轴侧示意图；

图4为本发明转向架组件结构示意图；

图5为本发明使用状态示意图一；

图6为本发明轨道装置结构示意图；

图7为本发明震荡组件结构示意图一；

图8为本发明震荡内体结构示意图；

图9为本发明震荡外壳结构示意图；

图10为本发明实施例二中震荡组件的使用状态示意图；

图11为本发明实施例二中震荡组件的结构剖视图；

图12为图11中I处局部放大示意图；

图13为本发明实施例二中内震荡部与外震荡部装配结构示意图；

图14为本发明实施例二中内震荡部结构示意图；

图15为本发明实施例二中内震荡部结构的剖视图；

图16为本发明实施例二中外震荡部结构示意图；

图17为本发明实施例二中震荡球运动轨迹状态示意图；

图18为本发明实施例二中震荡球停止状态示意图；

图19为本发明实施例二中震荡球运动状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图1-3所示，一种高铁转向架综合试验台，包括多个能够承载试验车辆500的轨道装置200以及位于轨道装置200两侧的牵引装置，所述轨道装置200包括安装台2及设于该安装台2上的多组沿试验车辆500行进方向设置的轨道轮组件1，每组轨道轮组件1与试验车辆500的转向架300上的轮对301对应设置；

每组轨道轮组件1包括并排平行设置的两个轨道轮单元11及用于驱动任一轨道轮单元11的第一牵引电机4，每个轨道轮单元11包括分别安装于安装台2左右两侧的两个支承座111、安装于支承座111上的轨道轮轴112以及分别安装于轨道轮轴112两端的轨道轮113；

所述轮对301上的车轮304与位于其下方对应的两个轨道轮单元11中同侧的轨道轮113均相接触设置且所述车轮304的外径尺寸小于所述轨道轮113的外径尺寸；其中优选轨道轮113的外径尺寸等于两倍的车轮304的外径尺寸；该结构设计使得两个轨道轮可分解转向架轮对的径承载力1/2，轨道轮的转速较车轮降低50％，承载轴承速度比较低，可忽略摩擦失速过程所带来的测试误差影响，模仿自然状态，确保了转向架动力学性能参数的可靠性，提高了轨道车辆的安全性能，且提高轨道轮以及轨道轮轴承的使用寿命，进而提高试验台的使用寿命。

需要说明的是，如图4所示，转向架300包括两组轮对301、连接两组轮对的构架302、设于构架302上的齿轮箱303以及用于驱动相应轮对301的第二牵引电机305。

所述牵引装置用于牵引试验车辆至试验台以及实验过程保证试验车辆的稳定性，由于牵引装置为公知技术，设置在试验车辆的两侧，连接方式也可采用背景技术中专利CN106556520A所公开的方式，在此不作描述，图中也未示出。

此外，本实施例中，如图2所示，所述车体500上设有若干配重块501，根据不同车型以及工况进行调整配重重量，试验不同配重下转向架的性能参数；

此外，本试验台还包括测试信号传输处理系统400，所述测试信号传输处理系统400包括数据处理器、测距传感器、位移传感器以及压力传感器，各传感器通过线路与数据处理器相连接，利用测试信号传输处理系统对试验过程产生的数据进行汇总分析，实现自动化检测。

本发明设有两组数学模块、传感器、控制系统、显示系统等。其中，轨道轮为主动数学模块，模拟导轨的不平度、跳动、不平行度等产生振动测试；其次，转向架数学模块为主动轮模拟径向承载、弯道轴向承载等状态参数。

本设计的牵引电机均为异步电机，当第一牵引电机4接入交流电源时，此时第一牵引电机4为电动机，原理为：定子流过电流产生磁动势并产生旋转磁场；根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能；此时，第二牵引电机305作为从动，其转子转速不变，定子转速降低，转子在定子中旋转切割磁感线，从而产生感应电势，通过接线引出，便产生了电流，此时第二牵引电机305为发电机；反之第二牵引电机305作为电动机时，第一牵引电机4为发电机。

本实施例中，如图5-7所示，所述轨道轮单元11还包括分别安装于轨道轮轴112两端部上用于模拟转向架试验过程中振动状态指标的震荡组件3；所述震荡组件3包括套设于轨道轮轴112端部上的震荡内体31、与震荡内体31转动配合的震荡外壳32以及设于震荡外壳32外侧的压紧盖33，所述压紧盖33通过紧固件与轨道轮轴112相连接并压紧震荡内体31与震荡外壳32。

优选的，如图8-9所示，所述震荡内体31的内侧面设有偏心部a311，所述震荡外壳32的内侧面设有偏心部b321，通过调节偏心部a311与偏心部b321的相对位置，实现不同振动幅度的测试；

需要说明的是，震荡外壳32的外圆周设有刻度标线323，通过调节不同刻度值实现快速选择不同振动幅度的参数。

作为改进，如图8-9所示，所述震荡内体31的中部设有与所述轨道轮轴112同轴设置的凸台312，所述偏心部a311的内径面a3111与所述凸台312的外径面3121之间开设有偏心的圆形凹槽a3112；所述震荡外壳32的中部开设有与所述凸台312外径尺寸相适配的定位孔322，所述偏心部b321的内径面b3211与所述定位孔322的边沿之间开设有偏心的圆形凹槽b3212。

优选的，多个轨道轮单元11及多个轨道装置200的中心距均为可调设置，相邻两组轨道轮组件1与对应转向架300中的两组轮对301间的中心距匹配设置，满足不同类型的高速列车进行试验。

另外，可以将本发明的综合试验台组合使用，实现同时对多个转向架进行试验，转向架的试验数量与整车的全部转向架数量相同时，即可对整车进行模拟试验，实现整车的随机振动测试。

实施例二

如图10-19所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与实施例一的不同之处在于：

其中，如图11所示，所述震荡组件3还包括设于震荡外壳压紧盖33外侧的内震荡部34、与内震荡部34相连接的外震荡部35、设于内震荡部34与外震荡部35之间的震荡球36以及设于外震荡部35外侧的控制组件37。

作为改进，如图15所示，所述内震荡部34的端面开设有涡状螺旋轨迹槽a341以及连通该涡状螺旋轨迹槽a341首尾两端的输送槽342，所述震荡球36在涡状螺旋轨迹槽a341与输送槽342形成的回路内运动；

需要说明的是，如图14所示，内震荡部34的端面边缘处还开设有若干偏心调节槽a343；在无外力作用时，内震荡部34旋转时无偏心作用，保证运转平稳；

如图16所示，外震荡部35的端面边缘处开设有若干偏心调节槽b352，在无外力作用时，外震荡部35旋转时无偏心作用，保证运转平稳。

其中，如图18-19所示，所述控制组件37包括设于涡状螺旋轨迹槽a341的中心处的控制杆371以及控制所述控制杆371伸缩的驱动部372；所述控制杆371用于控制震荡球36在涡状螺旋轨迹槽a341的运动与停止；

需要说明的是，如图12所示，所述驱动部372包括设于外震荡部35外侧的驱动电机3721和与驱动电机3721的输出端连接的传动螺母3722，所述控制杆371设于传动螺母3722的内部并与其螺纹配合连接，所述传动螺母3722通过轴承3723转动设于所述涡状螺旋轨迹槽b351的上方，所述控制杆371的侧面开设有导向槽3711与设在涡状螺旋轨迹槽b351的中心竖直处的导向块3712滑动配合。

此外，所述外震荡部35的端面开设有涡状螺旋轨迹槽b351，当外震荡部35与内震荡部34扣合时，涡状螺旋轨迹槽a341与涡状螺旋轨迹槽b351形成闭合的轨迹槽；所述震荡球36在该闭合的轨迹槽内运动。

进一步的，所述涡状螺旋轨迹槽a341和涡状螺旋轨迹槽b351的螺旋方向与轨道轮轴112的旋转方向反向设置，使轨道轮轴112旋转时，位于闭合的轨迹槽内的震荡球36沿闭合的轨迹槽由外向中心滚动；

需要说明的是，如图17-19所示，驱动电机3721带动控制杆371远离输送槽342的方向运动，使输送槽342与涡状螺旋轨迹槽a341连通，此时震荡球36自震荡组件3的中心处在离心力的作用下，沿输送槽342瞬间传输至输送槽342的最外端，此时震荡组件3形成偏心状态，在轨道轮轴旋转的同时，瞬间产生振动；并且震荡球36沿涡状螺旋轨迹槽a341逐步向震荡组件3的中心处运动，震荡组件3的偏心状态逐步减小，震荡组件3产生的震荡力逐步减小，进而模拟列车突然振动后，振动缓慢减小的过程；

当驱动电机3721带动控制杆371靠近输送槽342的方向运动时，使输送槽342与涡状螺旋轨迹槽a341断开连通，震荡球36在离心力的作用下抵靠在控制杆371的一侧，保持震荡组件3的平衡状态。

本实施例中，震荡球36由圆心运动至边缘时为直线运动，突然改变了震荡组件3的平衡状态，模拟突发状态下的振动更真实，同时，经过涡状螺旋轨迹槽a341的减小振动力的设置，使车体的振动幅度逐步减小，模拟结果更接近真实状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高铁转向架综合试验台，包括多个能够承载试验车辆(500)的轨道装置(200)以及位于轨道装置(200)两侧的牵引装置，其特征在于，所述轨道装置(200)包括多组沿试验车辆(500)行进方向设置的轨道轮组件(1)，每组轨道轮组件(1)与试验车辆(500)的转向架(300)上的轮对(301)对应设置；

每组轨道轮组件(1)包括并排平行设置的两个轨道轮单元(11)，每个轨道轮单元(11)包括支承座(111)、安装于支承座(111)上的轨道轮轴(112)以及分别安装于轨道轮轴(112)两端的轨道轮(113)和用于模拟转向架试验过程中振动状态指标的震荡组件(3)；

所述轮对(301)上的车轮(304)与位于其下方对应的两个轨道轮单元(11)中同侧的轨道轮(113)均相接触设置且所述车轮(304)的外径尺寸小于所述轨道轮(113)的外径尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，每组轨道轮组件(1)还包括用于驱动任一轨道轮单元(11)的第一牵引电机(4)。

3.根据权利要求1所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，所述转向架(300)还包括分别驱动相应轮对(301)的第二牵引电机(305)。

4.根据权利要求1所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，所述震荡组件(3)包括套设于轨道轮轴(112)端部上的震荡内体(31)、与震荡内体(31)转动配合的震荡外壳(32)以及设于震荡外壳(32)外侧的压紧盖(33)。

5.根据权利要求4所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，所述震荡内体(31)的内侧面设有偏心部a(311)，所述震荡外壳(32)的内侧面设有偏心部b(321)，偏心部a(311)与偏心部b(321)的相对位置可调。

6.根据权利要求5所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，所述震荡内体(31)的中部设有与所述轨道轮轴(112)同轴设置的凸台(312)，所述偏心部a(311)的内径面a(3111)与所述凸台(312)的外径面(3121)之间开设有偏心的圆形凹槽a(3112)；所述震荡外壳(32)的中部开设有与所述凸台(312)外径尺寸相适配的定位孔(322)，所述偏心部b(321)的内径面b(3211)与所述定位孔(322)的边沿之间开设有偏心的圆形凹槽b(3212)。

7.根据权利要求4或5所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，所述震荡组件(3)还包括设于震荡外壳外侧的内震荡部(34)、与内震荡部(34)相连接的外震荡部(35)、设于内震荡部(34)与外震荡部(35)之间的震荡球(36)以及设于外震荡部(35)外侧的控制组件(37)。

8.根据权利要求7所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，所述内震荡部(34)的端面开设有涡状螺旋轨迹槽a(341)以及连通该涡状螺旋轨迹槽a(341)首尾两端的输送槽(342)，所述震荡球(36)在涡状螺旋轨迹槽a(341)与输送槽(342)形成的回路内运动。

9.根据权利要求7所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，所述控制组件(37)包括设于涡状螺旋轨迹槽a(341)的中心处的控制杆(371)以及控制所述控制杆(371)伸缩的驱动部(372)；所述控制杆(371)用于控制震荡球(36)在涡状螺旋轨迹槽a(341)的运动与停止。

10.根据权利要求7所述的一种高铁转向架综合试验台，其特征在于，所述外震荡部(35)的端面开设有涡状螺旋轨迹槽b(351)，所述涡状螺旋轨迹槽a(341)和涡状螺旋轨迹槽b(351)的螺旋方向与轨道轮轴(112)的旋转方向反向设置，使轨道轮轴(112)旋转时，位于闭合的轨迹槽内的震荡球(36)沿闭合的轨迹槽由外向中心滚动。

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