CN103759885A - 一种测力轮对标定试验台 - Google Patents
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Abstract
一种测力轮对标定试验台，包括T型台底座、门架***、横向加载***，其特征在于：门架***上安装有垂向导向***，用来固定轮对和实现垂向加载，T型台底座上位于两个门架***的两个门架顶梁下方设有底板***，用来调整轨距、提供施加纵向力的平台以及对轮对实行横向限位，T型台底座的一端还设置有轮对转动分度***，用来实现轮对自动旋转任意角度加载。本发明对轮对进行垂向力、横向力单独加载，也可对轮对进行三个方向载荷的组合加载；具备宽轨距标定能力，适应从米轨、标准规矩、宽轨等不同机车车辆测力轮对的标定需求；具备轮轨接触点横移量调整的能力，采用液压加载方式、提供垂向、横向、纵向所需载荷。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆动力学领域的一种检测设备，特别是涉及一种测力轮对输出特性及轮轨力检测的新型测力轮对标定试验台。
背景技术
随着轨道车辆高速重载的发展趋势，车辆的运行及安全性能受到越来越高的关注。测力轮对是轨道车辆动力学试验研究中的核心传感器件，性能的优劣直接影响被试对象的评估结果。测力轮对标定试验台是标定测力轮对输出特性、检验测力轮对各项性能指标、保证轮轨力测量精度关键设备。利用测力轮对标定试验台可以检测轨道车辆在不同的运行工况下的轮轨间的横向力、垂向力和纵向力。通过得到的力值可以计算脱轨系数、轮重减载率等重要的车辆动力学指标。故通过轮对标定试验台对测力轮对的加载，可以评定车辆的安全特性。
目前，经检索：（1）中国铁道科学研究院专利申请，专利名称：一种新型的轮对标定试验台；专利申请号：201210001541.7；公告号：CN102564690；公告日：2012年07月11日；申请日2012年01月05日。该专利申请公开了一种铁路机车测力轮对加载检测输出特性试验台，该试验台结构特征及存在的问题以下：
1、该试验台的轮对的纵向限位装置安装在门架中间的矩形槽中，结构主要是通过丝杠调节限位装置顶头的长度，通过顶头顶住轮对轴承或轴箱体相应位置来实现限位。在调节纵向限位之前要调节好纵向限位装置的横向和垂向距离，然后旋转安装在伸缩量可调限位装置的调整手轮，伸缩量调整丝杠带动顶头纵向移动，顶头顶住轮对轴承或轴箱体中心位置完成限位。纵向限位装置共4套，每个门架两侧各一个，高度通过升降电机带动钢丝等装置来调节，纵向限位手动调节，操作不便，顶头需要顶到轴承或轴箱体横向及垂向中心位置，操作过程比较繁琐，可靠性低。
2、该试验台没有轮对旋转机构，轮对的旋转通过手动的方式来实现，这种旋转形式精度不高，旋转过程比较繁琐，对试验结果影响比较大。
3、该试验台不能完成轨距的自动调整，对于不同轨的轮对需要手动调节纵向位置，自动化率极低。
发明内容
针对以上问题，本发明公开了一种能够在任意分度下对轮对进行加载和检测输出特性的测力轮对标定试验平台，实现试验轮对任意角度的分度旋转、既能对轮对进行垂向力、横向力的单独加载，也可对轮对进行三个方向载荷的组合加载，并能精确控制，从而实现对不同轨距、轮径的轮对进行静态标定。
为实现上述目的，本发明提供一种测力轮对标定试验台，包括T型台底座、门架***、横向加载***，其特征在于：门架***上安装有垂向导向***，用来固定轮对和实现垂向加载， T型台底座上位于两个门架***的两个门架顶梁下方设有底板***，用来调整轨距、提供施加纵向力的平台以及对轮对实行横向限位，T型台底座的一端还设置有轮对转动分度***，用来实现轮对自动旋转任意角度加载。
所述的垂向导向***包括横梁、导向轮、压紧油缸、导向柱、垂向油缸、垂向油缸传感器接头、拉压力传感器、油缸支架、上V型块、下V型块、限位板、支撑套、螺栓轴，所述的垂向油缸固定在门架***的顶梁上，通过垂向油缸传感器接头连接拉压力传感器，通过垂向油缸接头和油缸支架固定在横梁上；所述的横梁下端安装由上V型块、下V型块组成的承载鞍，通过螺栓轴连接，作为对被标定轮对实施限位及垂向加载的中间体，在承载鞍中安装不同的支撑套来适应各种不同类型轮对轴承外径尺寸、且方便卡装，压紧油缸通过导向柱连接承载鞍，实现对轮对轴承的夹紧，横梁两端伸出于门架***的侧梁外，横梁的两端各安装有两个导向轮，两个导向轮位于门架***侧梁的两侧，在垂向油缸的作用下横梁在竖直方向上运动。
所述的底板***是在T型台底座上安装有横向运动底座，横向运动底座上下安装有导轨，左右两端分别安装减速器，减速器连接丝杠，丝杠的另一端连接丝杠支撑座和丝杠支撑单元,通过减速器带动丝杠实现左右轮对限位支架在导轨上的横向运动，导轨上设有横向加载***安装座用于连接横向加载***。二级底板安装在导轨上，二级底板上安装有导轨,左右轮对限位支架及纵向油缸支架，纵向油缸固定在纵向油缸支架上，通过纵向力传感器、传感器接头连接钢轨，导轨上面安装有滑块，通过导轨和滑块能够实现纵向力加载点的纵向位置调整，滑块上部固定连接三级底板，在三级底板的横向位置安装有导轨、滑块，钢轨通过四级底板与滑块固定，左右轮对限位支架上部连接轮对径向限位板，径向限位板上面开有一系列均匀的槽，通过放置轮对径向限位轴实现轮对的径向限位。
所述的分度***主要由伺服电机、减速器、可伸缩万向节、无间隙齿轮及啮合齿轮组成，减速器的一端连接伺服电机，另一端通过联轴器连接可伸缩万向节，可伸缩万向节的另一端连接无间隙齿轮，无间隙齿轮与啮合齿轮传动连接,啮合齿轮与轮对同轴。
发明的有益效果
1、本发明通过垂向导向***对轮对进行转卡，轮对的限位不需要调节纵向距离，只需要调节横向和垂向距离，并且都通过伺服电机和液压***调节，操作方便，精度较高，能够大大的提高工作效率；
2、本发明通过减速器连接可伸缩万向节,通过齿轮将减速器传出的转动分度后传到轮对上,方便旋转并能实现任意分度，不同轮对的轴颈变化时候，由于连接的可伸缩万向节，所以不实现分度功能的过程能够自适应轮对的轴颈变化，不需要调节支座的高度，结构简单，安装容易，操作方便，分度精度高且分度范围广，旋转过程简洁。
3、本发明的底板***相当于轨距调整***，并能够调整轮对接触点的位移量。能够通过伺服电机带动丝杠调整轨距，并通过轮对限位支架、限位板及限位轴对轮对实现双重限位，防止试验过程中轮对飞出等意外情况发生。
综上所述，本发明试验台对轮对进行垂向力、横向力单独加载，也可对轮对进行三个方向载荷的组合加载；具备宽轨距标定能力，适应从米轨、标准规矩、宽轨等不同机车车辆测力轮对的标定需求；具备轮轨接触点横移量调整的能力。调节范围能够从测力轮对轮缘顶部到轮辋外侧面范围内全程可调；可实现各种类型测力轮对装入与取出作业，且装入与取出无需拆卸试验台组成部分；该试验台能适应轮对标定过程中频繁起升和降落的特点，具有与测力轮对垂向升降动作保持随动的能力；采用液压加载方式、提供垂向、横向、纵向所需载荷。
附图说明
图1是本发明所述的轮对标定试验台的立体图；
图2是本发明所述的轮对标定试验台的主视结构示意图；
图3是本发明所述的轮对标定试验台的左视结构示意图；
图4是本发明所述的轮对标定试验台的俯视结构示意图；
图5是本发明所述的轮对标定试验台门架***结构示意图；
图6是本发明所述的轮对标定试验台门架***锁紧机构示意图；
图7是本发明所述的轮对标定试验台垂向导向机构结构示意图；
图8是本发明所述的轮对标定试验台横向加载***示意图；
图9是本发明所述的轮对标定试验台分度***结构示意图；
图10是本发明所述的轮对标定试验台底板***的立体图；
图11是本发明所述的轮对标定试验台底板***主视结构示意图；
图12 是本发明所述的轮对标定试验台底板***的左视图；
图13是本发明所述的轮对标定试验台底板***的俯视图。
具体实施方式
参阅图1-4，本发明所述的测力轮对标定试验台包括T型台底座1、门架***2、横向加载***4，门架***上安装有垂向导向***3，用来固定轮对和实现垂向加载，T型台底座1上位于两个门架***的两个门架横梁下方设有底板***6，用来调整轨距、提供施加纵向力的平台以及对轮对实行横向限位，T型台底座1的一端还设置有轮对转动分度***5，用来实现轮对自动旋转任意角度加载。所述的T型台底座1为长方体结构、铸造加工而成，台面加工有T型槽，用来固定门架***2和底板***6。
参阅图5，所述的门架***2主要部分为门架顶梁201、门架侧梁202。门架横梁201中间开有通孔，用来安装垂向油缸。门架横梁201通过螺栓连接门架侧梁202，门架侧梁202中间开长方形槽，给垂向导向***3上下移动提供空间。门架侧梁202的底部开有孔分别安装门架行走轮203和主动轮204。门架的横向移动主要是通过伺服电机205带动主动轮204在行走轮203和横向导向轮206的辅助下在导轨207上实现。
参阅图6，门架的固定通过与锁紧手柄208同轴连接的锁紧轮209转动将受力块210紧压在T型台底座1的侧面底边上。
参阅图7，所述的垂向导向***3包括横梁301、导向轮302、压紧油缸303、小拉杆304、小插销305、导向柱306、垂向油缸307、垂向油缸传感器接头308、拉压力传感器309、垂向油缸接头310、油缸支架311、上V型块312、下V型块313、限位板314、支撑套315、螺栓轴316。所述的垂向油缸307固定在门架***的顶梁上，通过垂向油缸传感器接头308连接拉压力传感器309，通过垂向油缸接头310和油缸支架311固定在横梁301上。所述的横梁301下端安装上V型块312、下V型块313组成的承载鞍，通过螺栓轴316连接，拧动螺栓可以打开或者关闭承载鞍来卡紧轴承套固定轮对。承载鞍为轮对轴承的支持部件，实现轮对的转动。采用V型夹槽作为对被标定轮对实施限位及垂向加载、横向及纵向限位的中间体。在承载鞍中安装不同的支撑套315来适应各种不同类型轮对轴承外径尺寸、且方便卡装。轮对轴承的夹紧力来自压紧油缸303，压紧油缸303通过导向柱306连接承载鞍，施加压紧力。横梁301的两端安装有导向轮302，在垂向油缸的的作用下横梁在竖直方向上运动。
参阅图8，所述的横向加载***4主要由主要由横向油缸401、横向油缸支架402、顶杆支架403、横向加长杆404、传感器405、固定顶杆406组成。所述的横向油缸401安装于横向油缸支架403，一端连接横向加长杆404，以便适应不同轨距的轮对，另一端连接传感器405。所述的传感器405通过圆螺母连接固定顶杆406。实现了只用一个横向油缸就完成了横向力的加载。在加载的过程中两侧力对称，加载时可以相互抵消，并能够通过导轨自适应，调节方便。
在横向油缸上加入压力传感器可以实时监测轮对所受的横向压力。在纵向油缸上加入压力传感器用一监测纵向压力。此处三个压力传感器都能及时将压力情况反馈给控制***，为了达到一定压力，控制器会控制油缸做出压力的调整。
参阅图9，所述的分度***5主要包括伺服电机501，与伺服电机501同轴连接的减速器502、与减速器 502 机身固定的减速器支架503、与减速器轴一端固定的联轴器 504 ，联轴器 504 的另一端固定可伸缩万向节轴505，可伸缩万向节轴 505 通过螺栓与可伸缩万向节506同轴固定，可伸缩万向节的轴身 507 托放在支撑座 514上，可伸缩万向节506的另一端通过螺栓与无间隙齿轮 508的轴 509同轴连接，轴509通过轴承固定在支架510 上。与无间隙齿轮 508 配合传动的啮合齿轮513通过胀紧套 512 与轮对的轴颈 511 同轴连接。支撑座514和减速器支架503都固定在底座 515 上。
所述的可伸缩万向节的轴身 507是可伸缩式的，支撑座 514 的高度可通过垫铁调整。
参阅图10-13，所述的底板***是在T型台底座上安装有横向运动底座601，横向运动底座601上下安装有导轨607，左右两端分别安装减速器602，减速器602连接丝杠603，丝杠603的另一端连接丝杠支撑座605和丝杠支撑单元606,通过减速器602带动丝杠603实现左右轮对限位支架604在导轨607上的横向运动，导轨607 上设有横向加载***安装座608用于连接横向加载***6。二级底板609安装在导轨607上，二级底板上安装有导轨610,左右轮对限位支架604及纵向油缸支架611，纵向油缸612固定在纵向油缸支架611上，通过纵向力传感器613、传感器接头614连接钢轨615，导轨610上面安装有滑块616，通过导轨610和滑块616能够实现纵向力加载点的纵向位置调整，滑块616上部固定连接三级底板617，在三级底板617的横向位置安装有导轨618、滑块619，钢轨615通过四级底板620与滑块619固定，左右轮对限位支架604上部连接轮对径向限位板621，径向限位板621上面开有一系列均匀的槽，通过放置轮对径向限位轴622实现轮对的径向限位。
实验步骤如下：首先通过伺服电机带动门架***相向运动，给轮对的放入留出足够的空间，然后通过底板***调整轨距，将轮对放入左右轮对限位支架座中，安装好轮对径向限位轴，防止轮对意外移动。安装好上下V型块组成的承载鞍、不同轴颈轮对通过上下V型块自适应，不需要调节。在控制***和液压***的作用下，可独立或组合的对轮对进行垂向力、横向力、纵向力高精度的加载。伺服电机驱动高精度减速器运动，联轴器带动轮对旋转一定的角度，重复加载过程，实现在任意角度下对轮对进行加载。轮轨轮对作用点位置可以通过底板***来进行调整。整个过程由控制***带动电机和液压***完成，操作方便，可靠性高。
Claims (4)
1.一种测力轮对标定试验台，包括T型台底座、门架***、横向加载***，其特征在于：门架***上安装有垂向导向***，用来固定轮对和实现垂向加载， T型台底座上位于两个门架***的两个门架顶梁下方设有底板***，用来调整轨距、提供施加纵向力的平台以及对轮对实行横向限位，T型台底座的一端还设置有轮对转动分度***，用来实现轮对自动旋转任意角度加载。
2.根据权利要求1所述的测力轮对标定试验台，其特征在于：所述的垂向导向***包括横梁、导向轮、压紧油缸、导向柱、垂向油缸、垂向油缸传感器接头、拉压力传感器、油缸支架、上V型块、下V型块、限位板、支撑套、螺栓轴，所述的垂向油缸固定在门架***的顶梁上，通过垂向油缸传感器接头连接拉压力传感器，通过垂向油缸接头和油缸支架固定在横梁上；所述的横梁下端安装由上V型块、下V型块组成的承载鞍，通过螺栓轴连接，作为对被标定轮对实施限位及垂向加载的中间体，在承载鞍中安装不同的支撑套来适应各种不同类型轮对轴承外径尺寸、且方便卡装，压紧油缸通过导向柱连接承载鞍，实现对轮对轴承的夹紧，横梁两端伸出于门架***的侧梁外，横梁的两端各安装有两个导向轮，两个导向轮位于门架***侧梁的两侧，在垂向油缸的作用下横梁在竖直方向上运动。
3.根据权利要求1所述的测力轮对标定试验台，其特征在于：所述的底板***是在T型台底座上安装有横向运动底座，横向运动底座上下安装有导轨，左右两端分别安装减速器，减速器连接丝杠，丝杠的另一端连接丝杠支撑座和丝杠支撑单元,通过减速器带动丝杠实现左右轮对限位支架在导轨上的横向运动，导轨上设有横向加载***安装座用于连接横向加载***，二级底板安装在导轨上，二级底板上安装有导轨,左右轮对限位支架及纵向油缸支架，纵向油缸固定在纵向油缸支架上，通过纵向力传感器、传感器接头连接钢轨，导轨上面安装有滑块，通过导轨和滑块能够实现纵向力加载点的纵向位置调整，滑块上部固定连接三级底板，在三级底板的横向位置安装有导轨、滑块，钢轨通过四级底板与滑块固定，左右轮对限位支架上部连接轮对径向限位板，径向限位板上面开有一系列均匀的槽，通过放置轮对径向限位轴实现轮对的径向限位。
4.根据权利要求1所述的测力轮对标定试验台，其特征在于：所述的分度***主要由伺服电机、减速器、可伸缩万向节、无间隙齿轮及啮合齿轮组成，减速器的一端连接伺服电机，另一端通过联轴器连接可伸缩万向节，可伸缩万向节的另一端连接无间隙齿轮，无间隙齿轮与啮合齿轮传动连接,啮合齿轮与轮对同轴。
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