CN113029612B - 一种转向架积雪结冰风洞试验系统的转向架旋转试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向架积雪结冰风洞试验系统的转向架旋转试验台，包括：转台支架；回转台，可水平转动地安装在转台支架上；回转驱动机构，与回转台相连接以驱动回转台转动；辅助轨道，安装在回转台上，转向架的轮对放置在辅助轨道上；轮对驱动机构，安装在回转台内，轮对驱动机构与轮对相匹配以驱动轮对转动。该转向架旋转试验台能够使风雪以不同的角度吹向转向架，更好地适应转向架积雪结冰风洞试验要求。

Description

一种转向架积雪结冰风洞试验系统的转向架旋转试验台

技术领域

本发明涉及列车转向架积雪结冰试验设备技术领域，具体而言，涉及一种轨道列车转向架积雪结冰风洞试验系统的转向架旋转试验台。

背景技术

我国区域跨度大，轨道列车需适应强风沙、强风雪等复杂多变运行环境。在寒冷冬季，我国东北、新疆北部及青藏高原等部分地区降雪量较大，给轨道交通建设和运营带来一系列特殊问题。其中，解决转向架区域的积雪结冰问题对于轨道车辆的安全运行尤为关键。

当前，高速列车转向架区域积雪结冰问题主要基于计算机数值仿真方法，通过建立真实转向架区域几何模型，采用风雪两相流模型进行模拟来进行研究，但当前数值研究的结果亟待进行定性和定量的验证。另一种手段是进行模拟雪花的两相流风洞试验，采用木屑等轻质颗粒模拟雪粒子。但木屑本身的粘性等物理特性与真实冰雪依然有较大差异，低温环境等真实物理环境无法在现有风洞中进行模拟。国内外已有的环境风洞造价较高，试验费用昂贵外，其试验对象多为飞机和汽车，对于轨道列车此类特殊冰雪试验效果不理想。

在进行轨道列车转向架积雪结冰风洞试验时，通常需要改变转向架与风雪来流的相对角度以及驱动轮对旋转，以便于测试不同的风雪吹向角度下轮对旋转的转向架的积雪结冰情况。因此，需要针对性地开发一套转向架旋转试验台，以满足上述试验要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转向架积雪结冰风洞试验系统的转向架旋转试验台，该转向架旋转试验台能够使风雪以不同的角度吹向转向架，更好地适应转向架积雪结冰风洞试验要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种转向架积雪结冰风洞试验系统的转向架旋转试验台，包括：

转台支架；

回转台，可水平转动地安装在转台支架上；

回转驱动机构，与回转台相连接以驱动回转台转动；

辅助轨道，安装在回转台上，转向架的轮对放置在辅助轨道上；

轮对驱动机构，安装在回转台内，轮对驱动机构与轮对相匹配以驱动轮对转动。

进一步地，转台支架上固定安装一承台，回转台的底部设有一外齿圈，承台设于外齿圈内并通过一轴承与外齿圈相连接，回转驱动机构的输出端与外齿圈相连接。

进一步地，回转驱动机构包括一带刹车的步进电机，步进电机的输出端连接一减速机，减速机的输出轴上安装一回转驱动齿轮，回转驱动齿轮与外齿圈相啮合。

进一步地，轮对驱动机构包括两台轮对驱动电机，每台轮对驱动电机的输出端均与一根轮对驱动轴相连接，每根轮对驱动轴上均安装一对轮对驱动轮，轮对放置在轮对驱动轮上。

进一步地，两对轮对驱动轮分别安装在一个轮对驱动机构支撑架上，回转台内还设有用于驱动轮对驱动机构支撑架移动以调节两对轮对驱动轮之间轴距的驱动轮轴距调节机构。

进一步地，驱动轮轴距调节机构包括手动调节杆、换向器、丝杠和螺母，螺母固定安装在轮对驱动机构支撑架上，换向器固定安装在回转台内，换向器的一端与丝杠相连接，换向器的另一端与手动调节杆相连接，螺母套设在丝杠上，丝杠水平设置，手动调节杆竖直设置，手动调节杆的上端从回转台的上表面伸出并与一手轮相连接。

进一步地，回转台还包括一底板和一面板，底板和面板之间通过斜方杆相连接，外齿圈固定安装在底板的底面，辅助轨道安装在面板上，轮对驱动机构安装在底板和面板之间。

进一步地，面板上设有一面板迷宫，面板迷宫沿回转台的边缘处周向设置，转向架积雪结冰风洞试验系统地面上设有与面板迷宫相匹配的地面迷宫。

应用本发明的技术方案，通过将回转台可水平转动地安装在转台支架上；回转驱动机构与回转台相连接以驱动回转台转动；辅助轨道安装在回转台上，转向架的轮对放置在辅助轨道上；轮对驱动机构安装在回转台内，轮对驱动机构与轮对相匹配。该转向架旋转试验台应用时，只需通过回转驱动机构驱动回转台水平转动，即可方便地调整转向架与风雪的相对角度，方便对不同的风雪吹向角度下转向架的积雪结冰情况进行测试。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的转向架积雪结冰风洞试验系统的结构示意图。

图2为本发明实施例的转向架旋转试验台和转向架的主视结构示意图。

图3为本发明实施例的转向架旋转试验台和转向架的侧视结构示意图。

图4为图3中A处的局部放大图。

图5为本发明实施例的转向架旋转试验台的俯视结构示意图。

图6为本发明实施例的转向架旋转试验台中驱动轮轴距调节机构的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、转台支架；2、回转台；3、回转驱动机构；4、辅助轨道；5、轮对驱动机构；6、承台；7、驱动轮轴距调节机构；8、地面迷宫；9、轮对驱动机构支撑架；21、外齿圈；22、底板；23、面板；24、斜方杆；25、面板迷宫；31、步进电机；32、减速机；33、回转驱动齿轮；51、轮对驱动电机；52、轮对驱动轴；53、轮对驱动轮；71、手动调节杆；72、换向器；73、丝杠；74、螺母；75、手轮；100、转向架；110、轮对；200、动力段；201、造雪段；202、第一拐角段；203、试验段；204、第二拐角段；205、表冷器段。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图5，一种本发明实施例的转向架积雪结冰风洞试验系统的转向架旋转试验台，该转向架积雪结冰风洞试验系统(参见图1)主要包括回流式风洞流道，回流式风洞流道包括依次连接的动力段200、造雪段201、第一拐角段202、试验段203、第二拐角段204和表冷器段205，表冷器段205与动力段200相连接，动力段200内设有轴流风机210和过冷水喷水装置211，轴流风机210的出风端朝向造雪段201，过冷水喷水装置211的喷水口朝向轴流风机210的出风端，试验段203内设有转向架旋转试验台，该转向架旋转试验台上设有转向架100，第二拐角段204内设有风雪分离装置，表冷器段205内安装表冷器。

参见图2至图4，转向架旋转试验台主要包括转台支架1、回转台2、回转驱动机构3、辅助轨道4和轮对驱动机构5。其中，安装在转台支架1上的回转台2可水平转动；回转驱动机构3与回转台2相连接用以驱动回转台2转动；辅助轨道4安装在回转台2上，转向架100的轮对110放置在辅助轨道4上；轮对驱动机构5安装在回转台2内，该轮对驱动机构5与轮对110相匹配以驱动轮对110转动。

试验时将转向架100置于转向架旋转试验台上，通过表冷器制造低温环境，通过轴流风机210和过冷水喷水装置211形成风雪流，风雪流经造雪段201、第一拐角段202后形成的均匀风雪流吹向试验段203内的转向架100，对转向架100进行积雪结冰试验，风雪流再进入第二拐角段204，通过风雪分离装置分离风雪流中的冰雪，分离后的风流经表冷器段205后再进入动力段200。在进行轨道列车转向架积雪结冰风洞试验时，通常需要改变转向架100与风雪流的相对角度，以便于测试不同的风雪流来流角度下转向架100的积雪结冰情况。采用本发明的转向架旋转试验台，通过回转驱动机构3驱动回转台2水平转动，即可方便地调整转向架100与风雪流的相对角度，方便对不同的风雪流来流角度下转向架100的积雪结冰情况进行测试。

具体地，参见图2和图3，在本实施例中，转台支架1上固定安装有一个承台6，在回转台2的底部固定安装有一个外齿圈21，承台6设置在该外齿圈21内并通过一个轴承与外齿圈21相连接，回转驱动机构3的输出端与该外齿圈21相连接。这样设置，通过回转驱动机构3驱动外齿圈21转动，即可带动回转台2转动，承台6对回转台2提供支撑和旋转支点。

进一步地，在本实施例中，回转驱动机构3包括一台带刹车的步进电机31，该步进电机31的输出端连接有一台减速机32，在减速机32的输出轴上安装有一个回转驱动齿轮33，该回转驱动齿轮33与外齿圈21相啮合。步进电机31的动力经减速机32后输出置回转驱动齿轮33，通过回转驱动齿轮33与外齿圈21的啮合传动使外齿圈21与回转台2一起水平转动，调节转向架100的角度。由于采用带刹车的步进电机31，即使在步进电机31断电的情况下，仍然能够保持转向架100的角度稳定。

具体来说，参见图2、图3和图5，在本实施例中，轮对驱动机构5包括两台轮对驱动电机51，每一台轮对驱动电机51的输出端均与一根轮对驱动轴52相连接，每一根轮对驱动轴52上均安装有一对轮对驱动轮53，转向架100的两对轮对110分别放置在两对轮对驱动轮53上。试验时，将转向架100的两对轮对110分别放置在两对轮对驱动轮53上，通过两对轮对驱动轮53分别驱动两对轮对110转动。轮对驱动电机51采用调频调速电机，驱动转向架100转动或停止，能够模拟转向架100的启动、制动和运行。

由于不同的列车转向架100的两对轮对110之间的轴距可能不相同，为了扩大本发明的转向架旋转试验台的适用范围，参见图2和图6，在本实施例中，两对轮对驱动轮53分别安装在一个轮对驱动机构支撑架9上，在回转台2内还设置有一个驱动轮轴距调节机构7，该驱动轮轴距调节机构7用于驱动轮对驱动机构支撑架9水平移动，从而调节两对轮对驱动轮53之间的轴距。如此设置，只需通过驱动轮轴距调节机构7调节两个轮对驱动机构支撑架9之间的距离，即可对两对轮对驱动轮53之间的轴距进行调节，以适应不同轮对110轴距的转向架100，扩大了该转向架旋转试验台的适用范围。

具体地，参见图6，在本实施例中，驱动轮轴距调节机构7主要包括手动调节杆71、换向器72、丝杠73、螺母74和手轮75。其中，螺母74固定安装在轮对驱动机构支撑架9上，换向器72固定安装在回转台2内，换向器72的一端与丝杠73相连接，换向器72的另一端与手动调节杆71相连接，螺母74套设在丝杠73上，该丝杠73水平设置，该手动调节杆71竖直设置，手动调节杆71的上端从回转台2的上表面伸出并与手轮75相连接。这样设置，当需要调节两对轮对驱动轮53之间的轴距，以适应不同的列车转向架100时，只需转动手轮75，使丝杠73转动，进而带动螺母74、轮对驱动机构支撑架9以及轮对驱动轮53一起沿水平方向运动，即可方便地对两对轮对驱动轮53之间的轴距进行手动调节，以适应具有不同轮对110轴距的转向架100。

具体来说，在本实施例中，回转台2还包括一块底板22和一块面板23，该底板22和面板23之间通过多根斜方杆24相连接，外齿圈21固定安装在底板22的底面，辅助轨道4安装在面板23上，轮对驱动机构5安装在底板22和面板23之间。这样设置，使整个转向架旋转试验台的结构更加紧凑。

进一步地，参见图2、图3和图4，在本实施例中，在面板23上还设置有一个面板迷宫25，该面板迷宫25沿回转台2的边缘处周向设置，在转向架积雪结冰风洞试验系统的地面上还设置有与该面板迷宫25相匹配的地面迷宫8。通过面板迷宫25与地面迷宫8相匹配，可避免转向架积雪结冰风洞试验系统的地面上的雪粒及杂物进入转向架旋转试验台内部，进而造成转向架旋转试验台故障的发生。

具体地，参见图4，在本实施例中，面板迷宫25为多块沿回转台2的边缘处周向设置的面板同心回流板，多块面板回流板竖直向下延伸；地面迷宫8为设置在地面边缘处的多块地面同心回流板，多块地面同心回流板竖直向上延伸，面板同心回流板与地面同心回流板之间交替间隔设置，且相互之间留有间隙，方便回转台2自由转动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (1)

1.一种转向架积雪结冰风洞试验系统的转向架旋转试验台，其特征在于，包括：

转台支架(1)；

回转台(2)，可水平转动地安装在所述转台支架(1)上；

回转驱动机构(3)，与所述回转台(2)相连接以驱动所述回转台(2)转动；

辅助轨道(4)，安装在所述回转台(2)上，转向架(100)的轮对(110)放置在所述辅助轨道(4)上；

轮对驱动机构(5)，安装在所述回转台(2)内，所述轮对驱动机构(5)与所述轮对(110)相匹配以驱动所述轮对(110)转动；

所述轮对驱动机构(5)包括两台轮对驱动电机(51)，每台所述轮对驱动电机(51)的输出端均与一根轮对驱动轴(52)相连接，每根所述轮对驱动轴(52)上均安装一对轮对驱动轮(53)，所述轮对(110)放置在所述轮对驱动轮(53)上；

两对所述轮对驱动轮(53)分别安装在一个轮对驱动机构支撑架(9)上，所述回转台(2)内还设有用于驱动所述轮对驱动机构支撑架(9)移动以调节两对所述轮对驱动轮(53)之间轴距的驱动轮轴距调节机构(7)；

所述驱动轮轴距调节机构(7)包括手动调节杆(71)、换向器(72)、丝杠(73)和螺母(74)，所述螺母(74)固定安装在所述轮对驱动机构支撑架(9)上，所述换向器(72)固定安装在所述回转台(2)内，所述换向器(72)的一端与所述丝杠(73)相连接，所述换向器(72)的另一端与所述手动调节杆(71)相连接，所述螺母(74)套设在所述丝杠(73)上，所述丝杠(73)水平设置，所述手动调节杆(71)竖直设置，所述手动调节杆(71)的上端从所述回转台(2)的上表面伸出并与一手轮(75)相连接；

所述转台支架(1)上固定安装一承台(6)，所述回转台(2)的底部设有一外齿圈(21)，所述承台(6)设于所述外齿圈(21)内并通过一轴承与所述外齿圈(21)相连接，所述回转驱动机构(3)的输出端与所述外齿圈(21)相连接；

所述回转驱动机构(3)包括一带刹车的步进电机(31)，所述步进电机(31)的输出端连接一减速机(32)，所述减速机(32)的输出轴上安装一回转驱动齿轮(33)，所述回转驱动齿轮(33)与所述外齿圈(21)相啮合；

所述回转台(2)还包括一底板(22)和一面板(23)，所述底板(22)和所述面板(23)之间通过斜方杆(24)相连接，所述外齿圈(21)固定安装在所述底板(22)的底面，所述辅助轨道(4)安装在所述面板(23)上，所述轮对驱动机构(5)安装在所述底板(22)和所述面板(23)之间；

所述面板(23)上设有一面板迷宫(25)，所述面板迷宫(25)沿所述回转台(2)的边缘处周向设置，转向架积雪结冰风洞试验系统地面上设有与所述面板迷宫(25)相匹配的地面迷宫(8)。

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