CN208270218U - 多自由度组合式空间结构关系综合试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轨道车辆领域，公开了一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台，包括第一运动模拟器、第二运动模拟器、固定支撑平台和活动支撑平台；第一运动模拟器的底部通过垂向调节装置安装在固定支撑平台的一竖面上且可沿固定支撑平台的竖直侧面上下移动；第二运动模拟器的底部安装在活动支撑平台上且可沿活动支撑平台进行横向或纵向移动；或，第二运动模拟器的底部固定安装在活动反力支撑座上，活动反力支撑座可沿活动支撑平台进行横向或纵向移动，使得第二运动模拟器可沿活动支撑平台进行横向或纵向移动；两者的顶部之间用于夹设模拟被试件进行模拟试验。本实用新型能够为轨道车辆结构设计与分析、动力学性能分析提供准确的数据支撑。

Description

多自由度组合式空间结构关系综合试验台

技术领域

本实用新型涉及轨道车辆试验技术领域，特别是涉及一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台。

背景技术

随着全球轨道交通的快速发展，各类新型轨道交通车辆需求的出现，车辆整体结构呈现复杂化及紧凑化与材质的多样化，与此同时对车辆整体及部件的曲线通过能力、仿真模拟能力、空间结构关系优化等方面提出了更高的要求。多种刚体与弹性体的组合部件的产生使其在结构设计及空间结构优化方面无法准确可靠的用仿真分析手段来实现。

现有试验台在测试范围、空间接口尺寸、运动模拟精度，质心惯量测试等方面已无法满足对应的技术需要，因此急需研制一种能够全面测试部件空间结构关系综合性能的试验台。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本实用新型的目的是提供一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台，为轨道车辆结构设计与分析、动力学性能分析提供准确的数据支撑，以促进铁路及装备制造行业的发展，提高现代列车及装备的安全可靠性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其包括第一运动模拟器、第二运动模拟器、固定支撑平台和活动支撑平台；

所述第一运动模拟器的底部通过垂向调节装置安装在所述固定支撑平台的一竖直侧面上，所述第一运动模拟器呈卧式且可沿所述固定支撑平台的所述竖直侧面上下移动；

所述第二运动模拟器的底部安装在所述活动支撑平台上，呈立式且可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动；

或，所述第二运动模拟器的底部固定安装在活动反力支撑座与所述第一运动模拟器相对的竖直侧面上，所述活动反力支撑座安装在所述活动支撑平台上，所述活动反力支撑座可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动，使得所述第二运动模拟器呈卧式且可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动；

所述第一运动模拟器的顶部与所述第二运动模拟器的顶部之间用于夹设模拟被试件进行模拟试验。

其中，所述活动支撑平台上设有横向滑槽和与所述横向滑槽连通的纵向滑槽，所述第二运动模拟器的底部设有滑块，所述滑块可沿所述横向滑槽和纵向滑槽滑动，通过第一横向调节装置调节所述第二运动模拟器沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离，并通过锁紧件锁紧。

其中，所述第一横向调节装置为第一横向调节电机，所述第一横向调节电机通过第一调节丝杠调节所述第二运动模拟器沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离。

其中，所述活动支撑平台上设有横向滑槽和与所述横向滑槽连通的纵向滑槽，所述活动反力支撑座的底部设有滑块，所述滑块可沿所述横向滑槽和纵向滑槽滑动，通过第二横向调节装置调节所述活动反力支撑座沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离，并通过锁紧件锁紧。

其中，所述第二横向调节装置为第二横向调节电机，所述第二横向调节电机通过第二调节丝杠调节所述活动反力支撑座沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离。

其中，所述固定支撑平台设有垂向调节安装座，所述第一运动模拟器安装在所述垂向调节装置上，所述垂向调节装置可上下移动地与所述垂向调节安装座连接。

其中，所述第一运动模拟器的顶部连接有第一多分量传感器，所述第二运动模拟器的顶部连接有第二多分量传感器，所述第一多分量传感器和第二多分量传感器均信号连接至上位机，所述上位机将接收的数据信号传输给下位机。

其中，所述第一运动模拟器与所述第二运动模拟器均通过液压管路连接至液压泵站；或所述第一运动模拟器与所述第二运动模拟器均电连接至电动伺服反馈系统，进行电动控制。

其中，所述第一运动模拟器上还设有第一重力平衡装置，所述第二运动模拟器上还设有第二重力平衡装置。

其中，所述固定支撑平台呈T型。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台，所述第一运动模拟器的底部通过垂向调节装置安装在所述固定支撑平台的一竖直侧面上，所述第一运动模拟器呈卧式且可沿所述固定支撑平台的所述竖直侧面上下移动；所述第二运动模拟器的底部安装在所述活动支撑平台上，呈立式且可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动，方便调节空间位置；第一运动模拟器与第二运动模拟器形成卧式加立式组合，两者之间的顶部之间用于夹设模拟被试件进行模拟试验，适用于模拟两连接端不同结构的部件运动，卧式端适用于体积较大质量较轻类部件的运动模拟，立式端能承受比较大的垂向载荷，可进行大质量部件的安装模拟，并能进行高频加载，且安装便捷，适配性好，可进行不同类别、质量、体积等部件的组合试验，可进行空间部件的运动+振动疲劳测试，轨道车辆车端部件空间结构模拟、几何尺寸模拟，小曲线通过模拟及疲劳模拟，配合多分力传感器进行空间部件的受力模拟及部件的刚度阻尼测试，低频<2Hz状态下的弹性件及组联部件的疲劳验证等；

或，所述第二运动模拟器的底部固定安装在活动反力支撑座与所述第一运动模拟器相对的竖直侧面上，所述活动反力支撑座安装在所述活动支撑平台上，所述活动反力支撑座可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动，使得所述第二运动模拟器呈卧式且可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动；从而，第一运动模拟器与第二运动模拟器形成卧式加卧式组合，卧式悬臂式结构对支撑台的整体刚度及运动模拟器的刚度有较高的要求，通常适用于体积较大质量较轻类部件的运动模拟，如车端内外风挡，头罩开闭机构、驾驶舱、导流罩等，适用于两对接部件的不同运动轨迹模拟，不同频率及运动幅值的加载模拟及轨道车辆车端部件空间结构模拟、几何尺寸模拟，小曲线通过模拟及疲劳模拟，配合多分力传感器进行空间部件的受力模拟及部件的刚度阻尼测试，低频<2Hz状态下的弹性件及组联部件的疲劳验证等，适用于大体积类车端部件及空间运动部件的运动关系、刚度阻尼的运动模拟。

本实用新型能够实现对轨道交通领域内高速动车组、地铁、轻轨、低地板列车、铰接式城市客车等车辆部件的曲线通过、结构件空间姿态模拟、质心惯量测试、疲劳试验等方向的研究；为轨道车辆结构设计与分析、动力学性能分析提供准确的数据支撑；同时可进行航天、航空、海洋装备、特种公路运输等行业的整体及部件空间关系模拟验证、质心、惯量测试、疲劳及刚度阻尼测试等多领域的试验研究开展。

附图说明

图1为本实用新型一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台卧式加立式组合的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台卧式加卧式组合的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图中：1：液压泵站；2：固定支撑平台；3：锁紧件；4：第二横向调节装置；5：第二调节丝杠；6：丝杠安装座；7：活动反力支撑座；8：第二运动模拟器；9：第二多分量传感器；10：第二重力平衡装置；11：第一重力平衡装置；12：第一多分量传感器；13：第一运动模拟器；14：垂向调节装置；15：垂向调节安装座；16：下位机；17：上位机；18：液压管路；19：第一横向调节装置；20：第一调节丝杠；21：过渡安装板；22：加固支撑座；23：模拟被试件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1-4所示，为本实用新型实施例提供的一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其包括第一运动模拟器13、第二运动模拟器8、固定支撑平台2和活动支撑平台；运动模拟器是一个能实现三个自由度角运动功能和三个平移自由度的线运动功能的多功能模拟装置，简称运动模拟器；

所述第一运动模拟器13的底部通过垂向调节装置14安装在所述固定支撑平台2的一竖直侧面上，垂向调节装置14能够调节第一运动模拟器13的上下移动距离，所述第一运动模拟器13呈卧式且可沿所述固定支撑平台2的所述竖直侧面上下移动，为了便于加载，第一运动模拟器13的顶部连接有过渡安装板21；

所述第二运动模拟器8的底部安装在所述活动支撑平台上，具体地，活动支撑平台呈T型，第二运动模拟器8呈立式且可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动，当调节到设计位置后由螺栓等锁紧件3锁定，第一运动模拟器13与第二运动模拟器8相对设置，形成卧式加立式组合，两者的顶部之间用于夹设模拟被试件23进行模拟试验，适用于模拟两连接端不同结构的部件运动，卧式端适用于体积较大质量较轻类部件的运动模拟，立式端能承受比较大的垂向载荷，可进行大质量部件的安装模拟，并能进行高频加载，且安装便捷，适配性好，可进行不同类别、质量、体积等部件的组合试验，可进行空间部件的运动+振动疲劳测试，轨道车辆车端部件空间结构模拟、几何尺寸模拟，小曲线通过模拟及疲劳模拟，配合多分力传感器进行空间部件的受力模拟及部件的刚度阻尼测试，低频<2Hz状态下的弹性件及组联部件的疲劳验证等；

或，所述第二运动模拟器8的底部固定安装在活动反力支撑座7上，具体呈卧式安装在活动反力支撑座7与所述第一运动模拟器13相对的竖直侧面上，所述活动反力支撑座7安装在所述活动支撑平台上，所述活动反力支撑座7可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动，使得所述第二运动模拟器8呈卧式且可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动，第一运动模拟器13与第二运动模拟器8形成卧式加卧式组合，两者的顶部之间用于夹设模拟被试件23进行模拟试验，卧式悬臂式结构对支撑台的整体刚度及运动模拟器的刚度有较高的要求，通常适用于体积较大质量较轻类部件的运动模拟，如车端内外风挡，头罩开闭机构、驾驶舱、导流罩等，适用于两对接部件的不同运动轨迹模拟，不同频率及运动幅值的加载模拟及轨道车辆车端部件空间结构模拟、几何尺寸模拟，小曲线通过模拟及疲劳模拟，配合多分力传感器进行空间部件的受力模拟及部件的刚度阻尼测试，低频<2Hz状态下的弹性件及组联部件的疲劳验证等，适用于大体积类车端部件及空间运动部件的运动关系、刚度阻尼的运动模拟。

本实用新型能够实现对轨道交通领域内高速动车组、地铁、轻轨、低地板列车、铰接式城市客车等车辆部件的曲线通过、结构件空间姿态模拟、质心惯量测试、疲劳试验等方向的研究；为轨道车辆结构设计与分析、动力学性能分析提供准确的数据支撑；同时可进行航天、航空、海洋装备、特种公路运输等行业的整体及部件空间关系模拟验证、质心、惯量测试、疲劳及刚度阻尼测试等多领域的试验研究开展。

具体地，本实用新型的实施例中，所述活动支撑平台上设有横向滑槽和与所述横向滑槽连通的纵向滑槽，所述第二运动模拟器8的底部设有滑块，所述滑块可沿所述横向滑槽和纵向滑槽滑动，通过第一横向调节装置19调节所述第二运动模拟器8沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离，当移动到设定位置后并通过锁紧件3例如螺栓锁紧。进一步地，所述第一横向调节装置19为第一横向调节电机，所述第一横向调节电机通过第一调节丝杠20调节所述第二运动模拟器8沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离，具体地，第一调节丝杠20的一端与第一横向调节电机的输出轴连接，由第一横向调节电机的输出轴驱动第一调节丝杠20转动，并沿横向或纵向移动。

具体地，本实用新型的实施例中，所述活动支撑平台上设有横向滑槽和与所述横向滑槽连通的纵向滑槽，所述活动反力支撑座7的底部设有滑块，所述滑块可沿所述横向滑槽和纵向滑槽滑动，通过第二横向调节装置4调节所述活动反力支撑座7沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离，并通过锁紧件3锁紧。进一步地，所述第二横向调节装置4为第二横向调节电机，所述第二横向调节电机通过第二调节丝杠5调节所述活动反力支撑座7沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离，具体地，第二调节丝杠5的一端与第二横向调节电机的输出轴连接，第二调节丝杠5穿过固定安装在活动反力支撑座7后部的活动支撑平台上的丝杠安装座6，与丝杠安装座6螺纹连接，由第二横向调节电机的输出轴驱动第一调节丝杠20转动，并相对于丝杠安装座6沿横向或纵向移动。

具体地，所述固定支撑平台2设有垂向调节安装座15，所述第一运动模拟器13安装在所述垂向调节装置14上，所述垂向调节装置14可上下移动地与所述垂向调节安装座15连接，另外，为了使得固定支撑平台2更加稳固，在所述固定支撑平台2相对于垂向调节安装座15的另一侧设有加固支撑座22。

其中，所述第一运动模拟器13的顶部连接有第一多分量传感器12，所述第二运动模拟器8的顶部连接有第二多分量传感器9，所述第一多分量传感器12和第二多分量传感器9均信号连接至上位机17，所述上位机17将接收的数据信号传输给下位机16，来实现各试验工况的测量功能。试验时，由液压泵站1、液压管路18、下位机16、上位机17组成的控制系统依据试验种类来完成运动模拟器的动力驱动及信号的加载及反馈，并实现数据的采集处理功能。

此外，所述第一运动模拟器13上还设有第一重力平衡装置11，所述第二运动模拟器8上还设有第二重力平衡装置10，部分试验条件下，试验准备完成后通过调节重力平衡装置的支撑空簧压力来实现被试件的质量清零。

本实用新型通过不同的运动模拟器组合可进行曲线通过、疲劳测试、空间关系模拟、质心惯量测试、运动模拟、刚度阻尼测试等部件的功能性及研究性试验。

曲线通过及疲劳测试：模拟轨道列车通过直线-曲线及S曲线时的运行状态，进行车端各部件(内外风挡，车下管路、车端过桥线缆、车钩组成、弹性元件等)的空间结构关系及疲劳性能验证，配合多分力传感器进行部件的受力分析及刚度阻尼测试。

空间关系模拟：轨道车辆相对运动部件、航空航天部件、工程车辆部件、地震模拟类部件的运动模拟及受力分析。

质心惯量测试：结合多分力传感器，用来进行各类单体及组合部件的质心惯量测试。

具体地，所述第一运动模拟器13与所述第二运动模拟器8均可以通过液压管路18连接至液压泵站1，其具有很高的控制精度及可靠性，同时可实现较高频率下的试验加载；当然，所述第一运动模拟器13与所述第二运动模拟器8也可以均电连接至电动伺服反馈系统，进行电动控制，能够实现相同的功能。

由以上实施例可以看出，本实用新型能够实现对轨道交通领域内高速动车组、地铁、轻轨、低地板列车、铰接式城市客车等车辆部件的曲线通过、结构件空间姿态模拟、质心惯量测试、疲劳试验等方向的研究。为轨道车辆结构设计与分析、动力学性能分析提供准确的数据支撑。同时可进行航天、航空、海洋装备、特种公路运输等行业的整体及部件空间关系模拟验证、质心、惯量测试、疲劳及刚度阻尼测试等多领域的试验研究开展。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，包括第一运动模拟器、第二运动模拟器、固定支撑平台和活动支撑平台；

所述第一运动模拟器的底部通过垂向调节装置安装在所述固定支撑平台的一竖直侧面上，所述第一运动模拟器呈卧式且可沿所述固定支撑平台的所述竖直侧面上下移动；

所述第二运动模拟器的底部安装在所述活动支撑平台上，呈立式且可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动；

或，所述第二运动模拟器的底部固定安装在活动反力支撑座与所述第一运动模拟器相对的竖直侧面上，所述活动反力支撑座安装在所述活动支撑平台上，所述活动反力支撑座可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动，使得所述第二运动模拟器呈卧式且可沿所述活动支撑平台进行横向或纵向移动；

所述第一运动模拟器的顶部与所述第二运动模拟器的顶部之间用于夹设模拟被试件进行模拟试验。

2.根据权利要求1所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述活动支撑平台上设有横向滑槽和与所述横向滑槽连通的纵向滑槽，所述第二运动模拟器的底部设有滑块，所述滑块可沿所述横向滑槽和纵向滑槽滑动，通过第一横向调节装置调节所述第二运动模拟器沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离，并通过锁紧件锁紧。

3.根据权利要求2所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述第一横向调节装置为第一横向调节电机，所述第一横向调节电机通过第一调节丝杠调节所述第二运动模拟器沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离。

4.根据权利要求1所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述活动支撑平台上设有横向滑槽和与所述横向滑槽连通的纵向滑槽，所述活动反力支撑座的底部设有滑块，所述滑块可沿所述横向滑槽和纵向滑槽滑动，通过第二横向调节装置调节所述活动反力支撑座沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离，并通过锁紧件锁紧。

5.根据权利要求4所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述第二横向调节装置为第二横向调节电机，所述第二横向调节电机通过第二调节丝杠调节所述活动反力支撑座沿所述横向滑槽或纵向滑槽的移动距离。

6.根据权利要求1所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述固定支撑平台设有垂向调节安装座，所述第一运动模拟器安装在所述垂向调节装置上，所述垂向调节装置可上下移动地与所述垂向调节安装座连接。

7.根据权利要求1所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述第一运动模拟器的顶部连接有第一多分量传感器，所述第二运动模拟器的顶部连接有第二多分量传感器，所述第一多分量传感器和第二多分量传感器均信号连接至上位机，所述上位机将接收的数据信号传输给下位机。

8.根据权利要求1-7任一项所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述第一运动模拟器与所述第二运动模拟器均通过液压管路连接至液压泵站；或所述第一运动模拟器与所述第二运动模拟器均电连接至电动伺服反馈系统，进行电动控制。

9.根据权利要求8所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述第一运动模拟器上还设有第一重力平衡装置，所述第二运动模拟器上还设有第二重力平衡装置。

10.根据权利要求9所述的多自由度组合式空间结构关系综合试验台，其特征在于，所述固定支撑平台呈T型。