CN113959743A - 一种用于动车轮对总成的故障模拟试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，包括：试验平台和电机驱动组件；试验平台上并排设有两组结构相同的模拟装置，两套动车轮对总成分别固接在两组模拟装置上，两套动车轮对总成通过联轴器进行连接；所述模拟装置用于模拟水平工况、超高工况和坡道工况中的一种或多种的组合，以完成动车轮对总成的模拟试验；电机驱动组件用于提供动车轮对总成的牵引电机转动所需的驱动力。本发明具有结构紧凑、安装调节方便、适用性强且能够模拟单种工况或多种组合工况等优点，很好地满足了不同型号动车组动车轮对传动总成的模拟试验需求。

Description

一种用于动车轮对总成的故障模拟试验系统

技术领域

本发明主要涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种用于动车轮对总成的故障模拟试验系统。

背景技术

在我国实行铁路大提速方针政策的前提下，我国轨道车辆的运行速度有了很大的提高。这也使得动车组技术发展迅速，目前已经在运行的动车组最高车速已经达到350km/h，研制中的动车组最高车速已经接近500km/h。但是随着车速的提高，动车组的安全性问题日益突出，有些关键部件如轮对、齿轮箱、牵引电机等，极易在高速行驶以及剧烈振动的环境下发生疲劳破坏。随着列车行驶速度的提高和车辆轴重载荷的加剧，车辆与轨道之间的振动加剧，车辆运行平稳性降低，列车的安全性问题与运行稳定性问题变得日益突出。

根据对实际运行中列车故障的分析表明：高速列车的传动系是列车高速运行时的薄弱环节。传动系由于传递扭矩很大，齿轮转速过高以及承受车辆振动过大等因素，往往会发生牵引电机轴承断裂，齿轮箱内齿轮胶合、断裂以及联轴器破损等故障。如若这些故障在高速列车实际运行中发生，将会产生严重的交通事故，使我国人民生命财产遭受严重损失。所以建造一个功能多样化的故障试验系统来检测高速动车组传动系可靠性对我国高速列车技术发展具有很好的推动作用，具有很大的社会效益和经济效益。

现有技术研究出了多种方法来检测传动系齿轮箱或者是牵引电机的疲劳可靠性，可是这些方法均是将传动系中齿轮箱或者是牵引电机分离开来进行分别研究。这样的研究方法有一定的作用，能对传动系某一部件的疲劳破坏原因分析的较为透彻。但是，列车在实际运行中传动系是作为一个整体受力的，其中传动系的各个部件在相互影响作用，这样就使得单一考虑一个部件进行可靠性试验的方法有很大的局限性，对传动系可靠性的评价也不够全面。现有的动车组动车轮对总成试验台由1套动车组动车轮对组成，主要用于跑合试验和负载试验。而且现有的动车组动车轮对总成试验台安装于水平平铁上，只能模拟水平工况，不能够完成水平、坡道和超高工况进行组合的模拟试验，也无法模拟动车行驶过程中的自然冷却风。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、安装调节方便、适用性强且能够模拟单种工况或多种组合工况的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，包括：试验平台和电机驱动组件；所述试验平台上并排设有两组结构相同的模拟装置，两套动车轮对总成分别固接在两组模拟装置上，两套动车轮对总成通过联轴器进行连接；所述模拟装置用于模拟水平工况、超高工况和坡道工况中的一种或多种的组合，以完成动车轮对总成的模拟试验；所述电机驱动组件用于提供动车轮对总成的牵引电机转动所需的驱动力。

作为本发明的进一步改进，所述模拟装置包括超高模拟平台，所述超高模拟平台上设有坡道模拟平台，所述坡道模拟平台上设有用于固定动车轮对总成的连接座，所述超高模拟平台与坡道模拟平台的转动方向相互垂直。

作为本发明的进一步改进，所述模拟装置还包括动力组件，所述超高模拟平台和坡道模拟平台底部均设有动力组件，所述动力组件用于提供超高模拟平台和坡道模拟平台摆动所需的动力。

作为本发明的进一步改进，所述模拟装置还包括第一锁紧座和第一支座，所述第一锁紧座设置在试验平台上，且位于超高模拟平台外侧，用于对超高模拟平台进行限位；所述第一支座设置在试验平台上，且位于超高模拟平台底部，用于辅助超高模拟平台摆动。

作为本发明的进一步改进，所述模拟装置还包括第二锁紧座和第二支座；所述第二锁紧座设置在超高模拟平台上，且位于坡道模拟平台外侧，用于对坡道模拟平台进行限位；所述第二支座设置在超高模拟平台上，且位于坡道模拟平台底部，用于辅助坡道模拟平台摆动。

作为本发明的进一步改进，所述第一支座和第二支座上均设有转动轴，所述转动轴用于实现第一支座和第二支座往复摆动。

作为本发明的进一步改进，所述试验平台和坡道模拟平台正面均设有T型槽，所述T型槽用于安装第一锁紧座、第一支座和连接座。

作为本发明的进一步改进，还包括位于动车轮对总成侧部的走行风模拟系统，所述走行风模拟系统用于模拟动车行驶过程的自然冷却风。

作为本发明的进一步改进，所述动车轮对总成包括轮对、齿轮箱和牵引电机。

作为本发明的进一步改进，所述动车轮对总成上设有用于检测牵引电机转矩转速的传感器。

作为本发明的进一步改进，所述联轴器为万向联轴器或球笼联轴器。

作为本发明的进一步改进，所述动力组件为电动推杆或千斤顶或液压缸。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，通过在试验平台上并排安装两组结构相同的模拟装置，将两套动车轮对总成分别固接在两组模拟装置上，并通过联轴器实现了两套动车轮对总成的连接，实现了两套动车轮对总成同时进行模拟试验，并且可以适应不同型号动车轮对总成的测试需求，具有结构紧凑、安装调节方便、测试效率高等优点；利用模拟装置模拟水平工况、超高工况和坡道工况中的一种或多种的组合，很好地满足了动车轮对总成的多工况模拟试验需求，拓宽了模拟试验系统的适用范围，并且对于提高动车组的安全性和运行稳定性具有重要意义。

2、本发明的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，通过在模拟装置中设置超高模拟平台和坡道模拟平台，并且超高模拟平台与坡道模拟平台的转动方向相互垂直，满足了模拟工况所需的各向位置变化需求；试验过程中，由电机驱动组件对两套动车轮对总成进行驱动，在两套动车轮对总成运行的同时可以进行热试验、耐久试验以及满功率负载试验等，实现了动车组运行工况的全方位精确模拟测试，完全满足了已在运行或是正在开发的动车组动车轮对总成进行故障模拟测试的需求，具有很好的社会效益和经济效益。

3、本发明的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，通过在动车轮对总成侧部设置走行风模拟系统，用于模拟动车组动车轮对实际行驶中的自然冷却风，使得模拟试验的环境更加贴近于动车组实际运行的环境，提高了模式试验结果的准确度和正确性。

4、本发明的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，通过将动车轮对总成固定在模拟装置上，使得动车轮对总成中的轮对、齿轮箱和牵引电机作为一个整体进行模拟试验，充分考虑了各个部件之间的相互配合与相互影响，对动车轮对总成这个整体进行了全面的评价，突破了对单一部件进行可靠性试验的局限性，并且更加真实地反映了动车轮对总成的运行状态，可以简单直观地找出动车轮对总成在各个运行工况下的易损部件。

附图说明

图1为本发明用于动车轮对总成的故障模拟试验系统的结构原理示意图。

图2为本发明用于动车轮对总成的故障模拟试验系统另一视角的结构原理示意图。

图3为本发明用于动车轮对总成的故障模拟试验系统的局部结构原理示意图。

图4为本发明用于动车轮对总成的故障模拟试验系统模拟超高状态时的结构原理示意图。

图5为本发明用于动车轮对总成的故障模拟试验系统模拟超高状态时另一视角的结构原理示意图。

图例说明：

1、试验平台；2、超高模拟平台；3、坡道模拟平台；4、动车轮对总成；5、传感器；6、联轴器；7、电机驱动组件；8、动力组件；9、第一锁紧座；10、走行风模拟系统；11、第一连接座；12、第二连接座；13、第三连接座；14、第一支座；15第二锁紧座；16、第二支座；17、T型槽；18、L型卡板。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例

如图1至图5所示，本发明的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，包括：试验平台1和电机驱动组件7。试验平台1上并排设有两组结构相同的模拟装置，两套动车轮对总成4分别固接在两组模拟装置上，两套动车轮对总成4通过联轴器6进行连接。模拟装置可以单独模拟水平工况、超高工况和坡道工况中的一种，或者是同时模拟水平+超高、水平+坡道、超高+坡道、水平+超高+坡道等自由组合工况试验，还可以进行各种工况对比模拟试验，以满足动车轮对总成4的测试需求。两套动车轮对总成4可以相同的型号也可以是不同的型号。电机驱动组件7用于提供动车轮对总成4的牵引电机转动所需的驱动力，使得动车轮对总成4在转动运行的动态情景下模拟各种工况，以更加贴近动车组的实际运行状态。

可以理解，铁路左右轨道面的高度差大于220mm时，即为超高工况；坡道表示为铁路纵向轨道面的倾斜角度。

本实施例中，通过在试验平台1上并排安装两组结构相同的模拟装置，将两套动车轮对总成4分别固接在两组模拟装置上，并通过联轴器6实现了两套动车轮对总成4的连接，采用互为对拖的方式实现了两套动车轮对总成4同时进行模拟试验，并且可以适应不同型号动车轮对总成的测试需求，具有结构紧凑、安装调节方便、测试效率高等优点。利用模拟装置模拟水平工况、超高工况和坡道工况中的一种或多种的组合，很好地满足了动车轮对总成4的多工况模拟试验需求，拓宽了模拟试验系统的适用范围，并且对于提高动车组的安全性和运行稳定性具有重要意义。

本实施例中，动车轮对总成4包括轮对、齿轮箱和牵引电机。动车轮对总成4上设有用于检测牵引电机转速的传感器5。通过将动车轮对总成固定在模拟装置上，使得动车轮对总成中的轮对、齿轮箱和牵引电机作为一个整体进行模拟试验，完全模拟牵引电机轴承受载的实际工况，且充分考虑了各个部件之间的相互配合与相互影响，对动车轮对总成这个整体进行了全面的评价，突破了对单一部件进行可靠性试验的局限性，并且更加真实地反映了动车轮对总成的运行状态，可以简单直观地找出动车轮对总成在各个运行工况下的易损部件。

本实施例中，联轴器6为万向联轴器，具有较大的角向补偿能力，结构紧凑、传动效率高，既可以传递扭矩及转速，又能够适应超高坡道模拟工况的各向位置变化，确保存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两套动车轮对总成4的两轴连续回转。传感器5设置在动车轮对总成4与联轴器6之间，以实时检测动车轮对总成4的转矩转速。可以理解，在其他实施例中，联轴器6也可以采用球笼联轴器。

本实施例中，模拟装置包括超高模拟平台2，超高模拟平台2上设有坡道模拟平台3，坡道模拟平台3上设有用于固定动车轮对总成4的连接座。为了更好地适应动车轮对总成4的外形轮廓，连接座包括第一连接座11、第二连接座12和第三连接座13，各个连接座与动车轮对总成4之间通过螺栓组件进行紧固，以提高动车轮对总成4在模拟装置中的安装稳固性，避免动车轮对总成4在试验过程中出现偏移而影响测试结果的准确度。

本实施例中，模拟装置还包括动力组件8，超高模拟平台2和坡道模拟平台3底部中间均设有动力组件8，动力组件8用于提供超高模拟平台2和坡道模拟平台3按预设方向进行摆动所需的动力。超高模拟平台2与坡道模拟平台3的转动方向相互垂直，即动车轮对总成4在通过坡道工况或超高工况时的倾斜方向是不相同的，在超高工况中，两套动车轮对总成4之间会存在高度差；在坡道工况中，两套动车轮对总成4保持相同的高度。

进一步地，本实施例中，动力组件8为电动推杆。如图4和图5所示，通过电动推杆的顶升作用，使得超高模拟平台2可按Z向箭头方向旋转以进行超高模拟，坡道模拟平台3可按X向旋转箭头方向进行坡道模拟；超高模拟平台2和坡道模拟平台3均可在左右方向进行超高模拟。可以理解，在其他实施例中，动力组件8也可以采用垫块或千斤顶或液压缸，只要能够实现超高模拟平台2和坡道模拟平台3的平稳转动，满足超高模拟和坡道模拟所需的倾斜角度即可。

本实施例中，通过在模拟装置中设置超高模拟平台2和坡道模拟平台3，并且超高模拟平台2与坡道模拟平台3的转动方向相互垂直，满足了模拟工况所需的各向位置变化需求。试验过程中，由电机驱动组件7对两套动车轮对总成4的牵引电机进行驱动，在两套动车轮对总成4运行的同时可以进行热试验、耐久试验以及满功率负载试验等。其中，热试验为测试动车轮对总成4中齿轮箱、牵引电机达到热平衡后的振动值、温升值等；耐久试验为测试齿轮箱、牵引电机的轴承和齿轮的寿命；满功率负载试验主要测试齿轮箱、牵引电机、变频器满载运行下的状态，如温升、振动、电流大小等。实现了动车组运行工况的全方位精确模拟测试，完全满足了已在运行或是正在开发的动车组动车轮对总成进行故障模拟测试的需求，具有很好的社会效益和经济效益。

本实施例中，模拟装置还包括第一锁紧座9和第一支座14。四个第一锁紧座9均设置在试验平台1上，且分别位于超高模拟平台2四个顶点的外侧，用于对超高模拟平台2进行锁紧限位。两个第一支座14均设置在试验平台1上，且分别位于超高模拟平台2底部相对的两侧，用于承载超高模拟平台2，并辅助超高模拟平台2摆动。

进一步地，模拟装置还包括第二锁紧座15和第二支座16。四个第二锁紧座15均设置在超高模拟平台2上，且分别位于坡道模拟平台3外侧，用于对坡道模拟平台3进行锁紧限位。两个第二支座16均设置在超高模拟平台2上，且分别位于坡道模拟平台3底部，用于承载坡道模拟平台3，并辅助坡道模拟平台3摆动。

本实施例中，为了提高超高模拟平台2和坡道模拟平台3转动的平稳性和精准性，第一支座14和第二支座16上均设有转动轴。动力组件8向上顶升以提供转动力后，转动轴进行摆动，以实现第一支座14和第二支座16往复摆动，以带动超高模拟平台2和坡道模拟平台3转动至预设的角度。可以理解，在其他实施例中，可以在超高模拟平台2底部设置垫块，采用单层平台旋转方式替代两层平台旋转方案，以简化模拟装置的结构设置。

本实施例中，试验平台1和坡道模拟平台3正面均设有多条T型槽17，第一锁紧座9和第一支座14通过T型槽17滑动安装在试验平台1上。根据不同型号动车轮对总成4的测试需求，通过调节第一锁紧座9和第一支座14在T型槽17上的位置，即可调整超高模拟平台2在试验平台1上的安装位置，方便又可靠。

本实施例中，第一连接座11、第二连接座12和第三连接座13通过T型槽17滑动安装在坡道模拟平台3上。根据不同型号动车轮对总成4的测试需求，通过调节第一连接座11、第二连接座12和第三连接座13在T型槽17上的位置，即可调整动车轮对总成4在坡道模拟平台3上的安装位置，方便又可靠。

本实施例中，第二锁紧座15和第二支座16通过螺栓组件安装在超高模拟平台2上。为了提高超高模拟平台2和坡道模拟平台3的安装稳固性，在第一支座14和第二支座16上设有L型卡板18。在模拟平台转动的过程中，L型卡板18可以沿着支座侧部的滑槽进行滑动，以辅助模拟平台转动。同时，支座侧部的滑槽也能够对支座的转动位移量进行一定限制，以避免模拟平台出现快速的大幅度摆动而损坏测试装置或动车轮对总成4。

本实施例中，还包括位于动车轮对总成4侧部的走行风模拟系统10，走行风模拟系统10用于模拟动车行驶过程的自然冷却风。可以理解，走行风模拟系统10包括鼓风机，利用鼓风机模拟自然冷却风。通过在动车轮对总成4侧部设置走行风模拟系统10以模拟动车组动车轮对实际行驶中的自然冷却风，使得模拟试验的环境更加贴近于动车组实际运行的环境，提高了模式试验结果的准确度和正确性。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，包括：试验平台(1)和电机驱动组件(7)；所述试验平台(1)上并排设有两组结构相同的模拟装置，两套动车轮对总成(4)分别固接在两组模拟装置上，两套动车轮对总成(4)通过联轴器(6)进行连接；所述模拟装置用于模拟水平工况、超高工况和坡道工况中的一种或多种的组合，以完成动车轮对总成(4)的模拟试验；所述电机驱动组件(7)用于提供动车轮对总成(4)的牵引电机转动所需的驱动力。

2.根据权利要求1所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述模拟装置包括超高模拟平台(2)，所述超高模拟平台(2)上设有坡道模拟平台(3)，所述坡道模拟平台(3)上设有用于固定动车轮对总成(4)的连接座，所述超高模拟平台(2)与坡道模拟平台(3)的转动方向相互垂直。

3.根据权利要求2所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述模拟装置还包括动力组件(8)，所述超高模拟平台(2)和坡道模拟平台(3)底部均设有动力组件(8)，所述动力组件(8)用于提供超高模拟平台(2)和坡道模拟平台(3)摆动所需的动力。

4.根据权利要求3所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述模拟装置还包括第一锁紧座(9)和第一支座(14)，所述第一锁紧座(9)设置在试验平台(1)上，且位于超高模拟平台(2)外侧，用于对超高模拟平台(2)进行限位；所述第一支座(14)设置在试验平台(1)上，且位于超高模拟平台(2)底部，用于辅助超高模拟平台(2)摆动。

5.根据权利要求4所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述模拟装置还包括第二锁紧座(15)和第二支座(16)；所述第二锁紧座(15)设置在超高模拟平台(2)上，且位于坡道模拟平台(3)外侧，用于对坡道模拟平台(3)进行限位；所述第二支座(16)设置在超高模拟平台(2)上，且位于坡道模拟平台(3)底部，用于辅助坡道模拟平台(3)摆动。

6.根据权利要求5所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述第一支座(14)和第二支座(16)上均设有转动轴，所述转动轴用于实现第一支座(14)和第二支座(16)往复摆动。

7.根据权利要求5所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述试验平台(1)和坡道模拟平台(3)正面均设有T型槽(17)，所述T型槽(17)用于安装第一锁紧座(9)、第一支座(14)和连接座。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，还包括位于动车轮对总成(4)侧部的走行风模拟系统(10)，所述走行风模拟系统(10)用于模拟动车行驶过程的自然冷却风。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述动车轮对总成(4)包括轮对、齿轮箱和牵引电机。

10.根据权利要求9所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述动车轮对总成(4)上设有用于检测牵引电机转矩转速的传感器(5)。

11.根据权利要求1至7中任意一项所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述联轴器(6)为万向联轴器或球笼联轴器。

12.根据权利要求3至7中任意一项所述的用于动车轮对总成的故障模拟试验系统，其特征在于，所述动力组件(8)为电动推杆或千斤顶或液压缸。

Images