CN113670603A - 电力机车用超低温齿轮箱测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力机车用超低温齿轮箱测试装置，包括：低温测试箱、测试托板、液氮降温舱和震动击锤机构，低温测试箱的顶面和侧面分别设有密封顶盖和侧入料盖板，低温测试箱的内部固定安装有制冷盘管组件，液氮降温舱位于低温测试箱的一侧并与低温测试箱的内腔相连通，震动击锤机构固定安装于低温测试箱的内部。本发明中，通过设置双重制冷降温结构，利用制冷盘管组件进行低温测试箱内部低温环境的建立，并通过液氮降温舱释放液氮通过曝散进入低温测试箱内部的对低温测试箱的内部测试环境进行急剧降温，从而模拟急剧低温下球墨铸铁齿轮箱韧脆转变性质，完全反应球墨铸铁齿轮箱的结构性质。

Description

电力机车用超低温齿轮箱测试装置

技术领域

本发明涉及低温测试技术领域，具体为电力机车用超低温齿轮箱测试装置。

背景技术

球墨铸铁的韧性一般随着温度的降低而降低，当低于一定温度时会因韧性急剧降低而出现脆性断裂，即所谓韧脆转变。近年来，我国轨道交通业快速发展，电力机车运行的地域辽阔，纬度跨度很大，寒冷地区冬季的温度可达到-40℃以下，基于机车运行速度及安全上的考虑，对电力机车用球墨铸铁齿轮箱低温冲击韧性的要求亦越来越高。中国铁路总公司的TJ/JW065-2015《交流传动机车球铁齿轮箱暂行技术条件》就规定，球墨铸铁齿轮箱不仅要求具备国标GB/T1348-2009规定的QT500-7A的机械性能，而且还要求兼具较高的伸长率和低温冲击韧性，即：伸长率A≥8％，-40℃冲击功均值≥4J、单值≥3J。传统的QT500-7A球墨铸铁材料不能满足这个要求。

所得铸件及其附铸试块-40℃低温冲击韧性一般可达12J以上，伸长率也较高18％以上，但其强度指标距离QT500-7A相差甚远，仅抗拉Rm≥380MPa，屈服Rp0.2≥240MPa，且经过球化孕育处理后，还需要进行高温石墨化退火处理。中国201310114040.4号发明专利申请披露了一种低温高韧性球墨铸铁轴承座及其制造方法，据称可以提高球铁铸件的低温冲击韧性。

在超低温齿轮箱生产完成后需要进行一系列的低温测试，现有的超低温测试设备主要采用循环压缩制冷设备将测试区循环降温至-40℃以下进行设备的韧脆转变测定，由于压缩制冷设备的功效限制在-40℃以下温度中无法继续进行快速降温，且降温效果缓慢无法准确反应球墨铸铁齿轮箱在急剧低温下的韧脆转变性质，因此测试存在一定缺陷。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供电力机车用超低温齿轮箱测试装置，来解决目前存在的无法模拟急剧低温下韧脆转变、以及测试误差的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：电力机车用超低温齿轮箱测试装置，包括：低温测试箱、测试托板、液氮降温舱和震动击锤机构，所述低温测试箱的顶面和侧面分别设有密封顶盖和侧入料盖板，所述低温测试箱的内部固定安装有制冷盘管组件，所述液氮降温舱位于低温测试箱的一侧并与低温测试箱的内腔相连通，所述震动击锤机构固定安装于低温测试箱的内部；所述液氮降温舱的内部设有压缩储罐，所述液氮降温舱的一侧开设有与低温测试箱内腔相连通的通槽，且桶槽的内侧嵌入安装有曝气扇，所述压缩储罐的输出端固定连接有位于曝气扇一侧的释放阀组；所述震动击锤机构包括固定于低温测试箱内部的定支撑板以及固定安装于定支撑板底面的震动驱动组件和运动击锤，所述运动击锤固定安装于震动驱动组件的输出端，所述震动驱动组件包括减震基板、高频震动机和震动联动件，所述高频震动机和震动联动件固定于减震基板的底面并与运动击锤的顶面固定连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述制冷盘管组件包括上盘管组和下制冷盘管，所述上盘管组和下制冷盘管分别位于低温测试箱内腔的上下表面，所述上盘管组和下制冷盘管的端部均固定连接有制冷设备。

通过采用上述技术方案，利用制冷盘管组件进行低温测试箱内部低温环境的建立，保持低温测试箱内部低温环境避免液氮释放时的剧烈汽化影响降温效果，通过压缩制冷设备制冷剂在制冷盘管组件内部的循环流动对低温测试箱内部空气进行重复吸热降温。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述测试托板的顶面嵌入安装有阻尼滑轨，所述阻尼滑轨的顶面滑动安装有运动卡座，所述测试托板滑动安装于低温测试箱的内部，所述运动卡座的顶面固定安装有测试夹板。

进一步，所述运动卡座的底面设有阻尼滑块并通过阻尼滑块滑动安装于阻尼滑轨的表面，所述阻尼滑块为阻尼胶块结构，所述运动卡座的数量为四个并均分为两组，且每组测试夹板呈对称布置于同一阻尼滑轨的表面。

通过采用上述技术方案，将待测试齿轮箱放置于阻尼滑轨表面并滑动两侧的运动卡座和测试夹板对齿轮箱进行夹持固定，推入低温测试箱的内部，采用抽拉式密闭测试箱结构，利用测试托板进行齿轮箱工件的安装夹持，采用抽拉式进入结构避免操作人员手动与降温齿轮箱的接触，并通过表面阻尼滑动组件对待测工件进行夹持固定，结构简单操作便捷，且避免人员低温冻伤提高该测试设备的安全性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述低温测试箱的内部设有真空隔热层，所述密封顶盖的底面设有密封胶圈，所述密封胶圈的外周与低温测试箱的内侧过盈配合，所述低温测试箱的内壁设有聚酯泡沫层和隔热棉板层，所述隔热棉板层为石棉隔热板材质构件。

通过采用上述技术方案，分别采用真空隔热层、聚酯泡沫层和隔热棉板层进行密封顶盖和低温测试箱的隔热保温，避免测试中外界高温环境对低温测试箱内部低温的干扰，保持低温测试箱内部的持续低温从而保证长时间的低温环境模拟。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述释放阀组为电磁控制阀结构，所述压缩储罐的内部加注有液氮且压缩储罐的内部压力为1.5MPa。

通过采用上述技术方案，通过采用压缩储氮技术，在释放阀组开启后压缩储罐内部液氮可快速曝散喷出对低温测试箱的内部环境进行快速汽化降温，提高降温效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述减震基板的顶面固定设有与定支撑板底面相连接的减震弹簧，所述高频震动机为曲轴震动机结构，所述震动联动件呈平行四边形结构，且震动联动件的四边相互铰接连接，所述震动联动件的底面与运动击锤的顶面固定连接，所述测试夹板的表面嵌入安装有震动传感器，所述震动传感器的输出端电性连接有用于显示震动频率图像的震动频谱仪。

通过采用上述技术方案，采用震动击锤以及震动频谱分析进行墨铸铁齿轮箱韧脆转变性质的变化，分别通过常温以及超低温环境下相同击锤频率击打墨铸铁齿轮箱韧脆转变表面产生的震动频谱变化反应齿轮箱的理化性质转变从而准确分析韧脆转变性质。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过设置双重制冷降温结构，利用制冷盘管组件进行低温测试箱内部低温环境的建立，并通过液氮降温舱释放液氮通过曝散进入低温测试箱内部的对低温测试箱的内部测试环境进行急剧降温，从而模拟急剧低温下球墨铸铁齿轮箱韧脆转变性质，完全反应球墨铸铁齿轮箱的结构性质。

2.本发明中，通过采用抽拉式密闭测试箱结构，利用测试托板进行齿轮箱工件的安装夹持，采用抽拉式进入结构避免操作人员手动与降温齿轮箱的接触，并通过表面阻尼滑动组件对待测工件进行夹持固定，结构简单操作便捷，且避免人员低温冻伤提高该测试设备的安全性。

3.本发明中，通过采用震动击锤以及震动频谱分析进行墨铸铁齿轮箱韧脆转变性质的变化，分别通过常温以及超低温环境下相同击锤频率击打墨铸铁齿轮箱韧脆转变表面产生的震动频谱变化反应齿轮箱的理化性质转变从而准确分析韧脆转变性质，提高测试精确性。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的低温测试箱内部结构示意图；

图3为本发明一个实施例的测试托板表面结构示意图；

图4为本发明一个实施例的制冷盘管组件结构示意图；

图5为本发明一个实施例的低温测试箱截面结构示意图；

图6为本发明一个实施例的液氮降温舱内部结构示意图；

图7为本发明一个实施例的震动驱动组件结构示意图。

附图标记：

100、低温测试箱；110、密封顶盖；120、侧入料盖板；130、聚酯泡沫层；140、隔热棉板层；150、制冷盘管组件；111、真空隔热层；112、密封胶圈；151、上盘管组；152、下制冷盘管；

200、测试托板；210、阻尼滑轨；220、运动卡座；230、测试夹板；221、阻尼滑块；

300、液氮降温舱；310、压缩储罐；320、曝气扇；311、释放阀组；

400、震动击锤机构；410、定支撑板；420、震动驱动组件；430、运动击锤；421、减震基板；422、高频震动机；423、震动联动件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的电力机车用超低温齿轮箱测试装置。

如图1-图7所示，本发明提供的电力机车用超低温齿轮箱测试装置，包括：低温测试箱100、测试托板200、液氮降温舱300和震动击锤机构400，低温测试箱100的顶面和侧面分别设有密封顶盖110和侧入料盖板120，低温测试箱100的内部固定安装有制冷盘管组件150，液氮降温舱300位于低温测试箱100的一侧并与低温测试箱100的内腔相连通，震动击锤机构400固定安装于低温测试箱100的内部；液氮降温舱300的内部设有压缩储罐310，液氮降温舱300的一侧开设有与低温测试箱100内腔相连通的通槽，且桶槽的内侧嵌入安装有曝气扇320，压缩储罐310的输出端固定连接有位于曝气扇320一侧的释放阀组311；震动击锤机构400包括固定于低温测试箱100内部的定支撑板410以及固定安装于定支撑板410底面的震动驱动组件420和运动击锤430，运动击锤430固定安装于震动驱动组件420的输出端，震动驱动组件420包括减震基板421、高频震动机422和震动联动件423，高频震动机422和震动联动件423固定于减震基板421的底面并与运动击锤430的顶面固定连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：制冷盘管组件150包括上盘管组151和下制冷盘管152，上盘管组151和下制冷盘管152分别位于低温测试箱100内腔的上下表面，上盘管组151和下制冷盘管152的端部均固定连接有制冷设备。

具体的，利用制冷盘管组件150进行低温测试箱100内部低温环境的建立，保持低温测试箱100内部低温环境避免液氮释放时的剧烈汽化影响降温效果，通过压缩制冷设备制冷剂在制冷盘管组件150内部的循环流动对低温测试箱100内部空气进行重复吸热降温。

在该实施例中，测试托板200的顶面嵌入安装有阻尼滑轨210，阻尼滑轨210的顶面滑动安装有运动卡座220，测试托板200滑动安装于低温测试箱100的内部，运动卡座220的顶面固定安装有测试夹板230。

进一步，运动卡座220的底面设有阻尼滑块221并通过阻尼滑块221滑动安装于阻尼滑轨210的表面，阻尼滑块221为阻尼胶块结构，运动卡座220的数量为四个并均分为两组，且每组测试夹板230呈对称布置于同一阻尼滑轨210的表面。

具体的，将待测试齿轮箱放置于阻尼滑轨210表面并滑动两侧的运动卡座220和测试夹板230对齿轮箱进行夹持固定，推入低温测试箱100的内部，采用抽拉式密闭测试箱结构，利用测试托板200进行齿轮箱工件的安装夹持，采用抽拉式进入结构避免操作人员手动与降温齿轮箱的接触，并通过表面阻尼滑动组件对待测工件进行夹持固定，结构简单操作便捷，且避免人员低温冻伤提高该测试设备的安全性。

在该实施例中，低温测试箱100的内部设有真空隔热层111，密封顶盖110的底面设有密封胶圈112，密封胶圈112的外周与低温测试箱100的内侧过盈配合，低温测试箱100的内壁设有聚酯泡沫层130和隔热棉板层140，隔热棉板层140为石棉隔热板材质构件。

具体的，分别采用真空隔热层111、聚酯泡沫层130和隔热棉板层140进行密封顶盖110和低温测试箱100的隔热保温，避免测试中外界高温环境对低温测试箱100内部低温的干扰，保持低温测试箱100内部的持续低温从而保证长时间的低温环境模拟。

在该实施例中，释放阀组311为电磁控制阀结构，压缩储罐310的内部加注有液氮且压缩储罐310的内部压力为1.5MPa,通过设置双重制冷降温结构，利用制冷盘管组件150进行低温测试箱100内部低温环境的建立，并通过液氮降温舱300释放液氮通过曝散进入低温测试箱100内部的对低温测试箱100的内部测试环境进行急剧降温，从而模拟急剧低温下球墨铸铁齿轮箱韧脆转变性质，完全反应球墨铸铁齿轮箱的结构性质.

具体的，通过采用压缩储氮技术，在释放阀组311开启后压缩储罐310内部液氮可快速曝散喷出对低温测试箱100的内部环境进行快速汽化降温，提高降温效率。

在该实施例中，减震基板421的顶面固定设有与定支撑板410底面相连接的减震弹簧，高频震动机422为曲轴震动机结构，震动联动件423呈平行四边形结构，且震动联动件423的四边相互铰接连接，震动联动件423的底面与运动击锤430的顶面固定连接，测试夹板230的表面嵌入安装有震动传感器，震动传感器的输出端电性连接有用于显示震动频率图像的震动频谱仪。

具体的，采用震动击锤以及震动频谱分析进行墨铸铁齿轮箱韧脆转变性质的变化，分别通过常温以及超低温环境下相同击锤频率击打墨铸铁齿轮箱韧脆转变表面产生的震动频谱变化反应齿轮箱的理化性质转变从而准确分析韧脆转变性质。

在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.电力机车用超低温齿轮箱测试装置，其特征在于，包括：低温测试箱（100）、测试托板（200）、液氮降温舱（300）和震动击锤机构（400），所述低温测试箱（100）的顶面和侧面分别设有密封顶盖（110）和侧入料盖板（120），所述低温测试箱（100）的内部固定安装有制冷盘管组件（150），所述液氮降温舱（300）位于低温测试箱（100）的一侧并与低温测试箱（100）的内腔相连通，所述震动击锤机构（400）固定安装于低温测试箱（100）的内部；

所述液氮降温舱（300）的内部设有压缩储罐（310），所述液氮降温舱（300）的一侧开设有与低温测试箱（100）内腔相连通的通槽，且桶槽的内侧嵌入安装有曝气扇（320），所述压缩储罐（310）的输出端固定连接有位于曝气扇（320）一侧的释放阀组（311）；

所述震动击锤机构（400）包括固定于低温测试箱（100）内部的定支撑板（410）以及固定安装于定支撑板（410）底面的震动驱动组件（420）和运动击锤（430），所述运动击锤（430）固定安装于震动驱动组件（420）的输出端，所述震动驱动组件（420）包括减震基板（421）、高频震动机（422）和震动联动件（423），所述高频震动机（422）和震动联动件（423）固定于减震基板（421）的底面并与运动击锤（430）的顶面固定连接。

2.根据权利要求1所述的电力机车用超低温齿轮箱测试装置，其特征在于，所述制冷盘管组件（150）包括上盘管组（151）和下制冷盘管（152），所述上盘管组（151）和下制冷盘管（152）分别位于低温测试箱（100）内腔的上下表面，所述上盘管组（151）和下制冷盘管（152）的端部均固定连接有制冷设备。

3.根据权利要求1所述的电力机车用超低温齿轮箱测试装置，其特征在于，所述测试托板（200）的顶面嵌入安装有阻尼滑轨（210），所述阻尼滑轨（210）的顶面滑动安装有运动卡座（220），所述测试托板（200）滑动安装于低温测试箱（100）的内部，所述运动卡座（220）的顶面固定安装有测试夹板（230）。

4.根据权利要求3所述的电力机车用超低温齿轮箱测试装置，其特征在于，所述运动卡座（220）的底面设有阻尼滑块（221）并通过阻尼滑块（221）滑动安装于阻尼滑轨（210）的表面，所述阻尼滑块（221）为阻尼胶块结构，所述运动卡座（220）的数量为四个并均分为两组，且每组测试夹板（230）呈对称布置于同一阻尼滑轨（210）的表面。

5.根据权利要求3所述的电力机车用超低温齿轮箱测试装置，其特征在于，所述测试夹板（230）的表面嵌入安装有震动传感器，所述震动传感器的输出端电性连接有用于显示震动频率图像的震动频谱仪。

6.根据权利要求1所述的电力机车用超低温齿轮箱测试装置，其特征在于，所述低温测试箱（100）的内部设有真空隔热层（111），所述密封顶盖（110）的底面设有密封胶圈（112），所述密封胶圈（112）的外周与低温测试箱（100）的内侧过盈配合，所述低温测试箱（100）的内壁设有聚酯泡沫层（130）和隔热棉板层（140），所述隔热棉板层（140）为石棉隔热板材质构件。

7.根据权利要求1所述的电力机车用超低温齿轮箱测试装置，其特征在于，所述释放阀组（311）为电磁控制阀结构，所述压缩储罐（310）的内部加注有液氮且压缩储罐（310）的内部压力为1.5MPa。

8.根据权利要求1所述的电力机车用超低温齿轮箱测试装置，其特征在于，所述减震基板（421）的顶面固定设有与定支撑板（410）底面相连接的减震弹簧，所述高频震动机（422）为曲轴震动机结构，所述震动联动件（423）呈平行四边形结构，且震动联动件（423）的四边相互铰接连接，所述震动联动件（423）的底面与运动击锤（430）的顶面固定连接。

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