CN115597896A - 转向架悬挂部件多角度参数测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向架悬挂部件多角度参数测试装置，包括：试验台底座，多角度试验模块和旋转驱动装置，其中，试验台底座包括底座固定模块和折弯承载座；多角度试验模块安装在试验台底座上，包括旋转框架，调节立柱，移动横梁，平移锁紧油缸，旋转锁紧油缸，液压伺服单元，第一夹具和第二夹具；旋转驱动装置包括驱动轴。本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置将多种试验功能综合到同一个试验装置，可对油压减振器、钢簧、橡胶件等多种转向架悬挂部件进行多角度静态性能、动态性能、高频特性的测试，测试数据能为理论研究、计算仿真、服役性能以及故障诊断等方面提供依据。

Description

转向架悬挂部件多角度参数测试装置

技术领域

本发明属于轨道车辆转向架参数测试技术领域，尤其涉及一种转向架悬挂部件多角度参数测试装置。

背景技术

轨道车辆的转向架悬挂部件包含油压减振器、钢簧、橡胶件等多种弹性件结构，其性能的优劣对于轨道车辆运行过程中的稳定性、安全性、舒适性具有重大影响。现今，在转向架悬挂部件出厂前、装车前以及检修过程中均会进行相应的性能测试，然而，依照国内现有铁路标准进行的测试，往往是在10Hz以下的低频率下进行的有规律的静态试验。但随着国内高速动车组的快速发展和国内高速铁路里程的快速增加，出现了一些用静态试验数据无法解决的问题；而且结合车辆实际运行条件，也说明单纯的研究转向架悬挂部件静态测试下的参数是不全面的。全面研究转向架悬挂部件在动态测试、高频激振、路谱迭代下的性能特点已成为对转向架悬挂部件的性能测试提出的更高要求。

目前国内对转向架悬挂部件动态参数的研究较少，试验条件的缺乏造成了研究数据的不充分；同时，由于油压减振器、钢簧、橡胶件等不同种类的转向架悬挂部件的性能测试具体方法有所区别，国内现状通常为使用单一试验台测试单一悬挂部件的性能，造成了试验能力及成本的浪费。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，基于油压减振器、钢簧、橡胶件等不同种类的转向架悬挂部件的性能测试的核心原理一致，本发明提供了一种转向架悬挂部件多角度参数测试装置，将多种试验功能综合到同一个试验装置，可兼容油压减振器、钢簧、橡胶件等多种转向架悬挂部件，并对其进行多角度静态性能、动态性能、高频特性的测试，测试数据能为理论研究、计算仿真、服役性能以及故障诊断等方面提供依据。

本发明提供一种转向架悬挂部件多角度参数测试装置，包括：试验台底座，包括底座固定模块，其通过预埋的地脚螺栓与地面连接；折弯承载座，其与底座固定模块焊接连接，其上设置扇形滑槽和第一安装孔；

多角度试验模块，安装在试验台底座上，包括旋转框架；调节立柱，其两端均通过锁紧螺母与旋转框架的对应两端面紧固连接，为交错式排布；移动横梁，其上端设置第二安装孔，套设在调节立柱外，其侧端设置第三安装孔；平移锁紧油缸，其活塞杆穿过第三安装孔与移动横梁紧固连接；旋转锁紧油缸，其活塞杆依次穿过旋转框架和扇形滑槽后与折弯承载座可移动连接；液压伺服单元，通过螺栓紧固安装在旋转框架；第一夹具，固定安装在移动横梁的上端面；第二夹具，固定连接在液压伺服单元的活塞杆上；

旋转驱动装置，包括驱动轴，其一端面通过螺栓与旋转框架紧固连接。

在其中一些实施例中，旋转驱动装置还包括反力座，其通过外圈螺栓紧固安装在试验台底座上，其通过内圈螺栓与回转驱动装置紧固连接；伺服电机，其输出端与行星减速机的输入端紧固连接；行星减速机，其输出端与回转驱动装置的输入端紧固连接。

在其中一些实施例中，旋转驱动装置还包括驱动盘，其一端与回转驱动装置紧固连接，其另一端与驱动轴的一端面紧固连接；调心滚子轴承，其外圈安装在第一安装孔中，其内圈与驱动轴相连接。

在其中一些实施例中，旋转驱动装置还包括第一轴端密封盖，其外圈与试验台底座紧固连接，其内圈与驱动轴的轴面相连接；第二轴端密封盖，其外圈与试验台底座紧固连接，其内圈与驱动轴的轴面相连接。

在其中一些实施例中，多角度试验模块还包括直线轴承模块，其一端通过螺栓与旋转框架紧固连接，其另一端通过螺栓与液压伺服单元紧固连接；转换模块，设置在旋转框架内部，其与液压伺服单元的一端通过螺纹锁紧连接。

在其中一些实施例中，多角度试验模块还包括轮辐式力传感器，其与第二夹具通过螺纹紧固连接；第一消隙环，设置在转换模块和轮辐式力传感器之间，且分别与转换模块和轮辐式力传感器压紧连接；第二消隙环，设置在轮辐式力传感器和第二夹具之间，且分别与轮辐式力传感器和第二夹具压紧连接。

在其中一些实施例中，多角度试验模块还包括伺服驱动模块，其通过螺栓紧固安装在旋转框架上；丝杠螺母副，其丝杠两端分别通过滚子轴承与旋转框架对应的两端面连接，其螺母与移动横梁紧固连接。

在其中一些实施例中，多角度试验模块还包括铜导套，其套设在调节立柱外，且可沿调节立柱上下滑动，并通过螺栓与移动横梁紧固连接。

在其中一些实施例中，旋转锁紧油缸数量为3个，在折弯承载座上呈三角形排列。

在其中一些实施例中，转向架悬挂部件多角度参数测试装置还包括配重平衡模块，通过其上设置的定位孔安装在试验台底座上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过设置移动横梁，可调节试验端和固定端的距离，兼容不同尺寸的被测试悬挂部件；通过设置平移锁紧油缸和旋转锁紧油缸，能够实现被测试悬挂部件平移与自由、旋转与自由等形态间的灵活转换，而且，旋转锁紧油缸为多个，呈倒三角形式布置，能够提升锁紧状态下试验装置的刚度，降低高频振动干扰；起导向作用的调节立柱为交错式设置，使多角度试验模块具有较高刚度及固有频率，有效减低振动影响，与平移锁紧油缸相配合，实现试验空间的调整和锁紧功能；通过设置高性能液压伺服单元和模块化柔性夹具，实现力控、位控双闭环控制，为不同种类悬挂部件、不同工况下的性能试验提供多种作动模式和试验能力。

(2)本发明通过伺服电机、行星减速机、回转驱动装置相配合的驱动形式，可实现旋转框架在竖直平面内0°-90°内旋转功能，模拟转向架悬挂部件真实的工作状态，同时实现多级自锁，避免多角度试验模块发生反转及不受控情况；本发明双调心滚子轴承旋转支撑机构，具有径向间隙小、抗轴向载荷、抗振动等优点，能够有效降低高频振动对试验数据的干扰。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的立体结构示意图；

图2为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的主视图；

图3为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置旋转驱动装置安装位置示意图；

图4为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置配重平衡模块安装位置示意图；

图5为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的底座的结构示意图；

图6为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的多角度试验模块其中一个角度的立体结构示意图；

图7为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的多角度试验模块另一个角度的立体结构示意图；

图8为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的旋转驱动装置其中一个角度的结构示意图；

图9为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的旋转驱动装置另一个角度的结构示意图；

图10为本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的旋转驱动装置的立体图；

图中：

1、试验台底座，101、底座固定模块，102、折弯承载座，103、扇形滑槽，104、第一安装孔；

2、多角度试验模块，201、旋转框架，202、调节立柱，203、铜导套，204、移动横梁，205、锁紧螺母，206、平移锁紧油缸，207、旋转锁紧油缸，208、伺服驱动模块，209、丝杠螺母副，210、液压伺服单元，211、直线轴承模块，212、转换模块，213、第一消隙环，214、轮辐式力传感器，215、第二消隙环，216、第一夹具，217、第二夹具；

3、旋转驱动装置，301、反力座，302、回转驱动装置，303、伺服电机，304、行星减速机，305、驱动盘，306、驱动轴，307、调心滚子轴承，308、第一轴端密封盖，309、第二轴端密封盖；

4、配重平衡模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如附图1-图4所示，在本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的一个示意性实施例中，该转向架悬挂部件多角度参数测试装置包括试验台底座1、以及安装在试验台底座1上的多角度试验模块2、旋转驱动装置3、配重平衡模块4。其中，如图5所示，试验台底座1作为整个装置的载体，为钢结构焊接件，用于固定设置其他部件，包括底座固定模块101，其通过预埋的地脚螺栓与地面连接；折弯承载座102，其与底座固定模块101焊接连接，其一端面上设置扇形滑槽103和第一安装孔104，扇形滑槽103的数量为两个，围绕第一安装孔204相对设置。

如图6，图7所示，多角度试验模块2安装在底座1上，可在竖直平面内实现0°-90°任一调节及锁定，可模拟悬挂部件的真实工作状态。多角度试验模块2包括旋转框架201，其由高性能合金钢板拼焊组成；调节立柱202，其两端均通过锁紧螺母205与旋转框架201的对应两端面紧固连接，为交错式设置，起导向作用，使多角度试验模块2具有较高的刚度及固有频率，能够有效减低振动影响；铜导套203，其套设在调节立柱202外侧，并可沿调节立柱202上下滑动；移动横梁204，可调节试验端和固定端的距离，兼容不同尺寸的被测试悬挂部件，并通过螺栓与铜导套203紧固连接，其上端设置第二安装孔，套设在调节立柱202外，其侧端设置第三安装孔；平移锁紧油缸206，数量为四个，其活塞杆穿过第三安装孔与移动横梁204紧固连接，能够实现平移与自由形态间的灵活转换；旋转锁紧油缸207，数量为三个，呈倒三角形式布置，能够提升锁紧状态下试验装置的刚度，降低高频振动干扰，其活塞杆依次穿过旋转框架201和折弯承载座102上的扇形滑槽103后与折弯承载座102的内侧相连，并可沿扇形滑槽103滑动，实现转向架悬挂部件旋转与自由形态间的灵活转换；伺服驱动模块208，其通过螺栓紧固安装在旋转框架201外侧面；丝杠螺母副209，其丝杠两端分别通过滚子轴承与旋转框架201对应的两端面连接，其螺母与移动横梁204上的安装座紧固连接；液压伺服单元210，内置位移传感器，具备200kN、50Hz的激振能力，其通过螺栓紧固安装在旋转框架201上，能够实现力控、位控双闭环控制，为不同被测试悬挂部件在不同工况下的性能试验提供多种作动模式和试验能力；直线轴承模块211，其一端通过螺栓与旋转框架201紧固连接，其另一端通过螺栓与液压伺服单元210紧固连接，起到防止液压伺服单元210活塞杆旋转作用；夹具，为模块化柔性夹具，可实现油压减振器、橡胶件、钢簧、转臂节点等不同种类悬挂部件的试验，包括第一夹具216和第二夹具217，其中，第一夹具216固定安装在移动横梁204的上端面上，作为固定端，第二夹具217依次通过第二消隙环215、轮辐式力传感器214、第一消隙环213、转换模块212连接到液压伺服单元210的活塞杆，并随之激振作为加载端，以此完成不同种类悬挂部件的性能试验；转换模块212，其设置在旋转框架201内部，与液压伺服单元210的一端通过螺纹锁紧连接；第一消隙环213，设置在转换模块212和轮辐式力传感器214之间，并通过其内部产生的涨紧力分别与转换模块212和轮辐式力传感器214压紧连接；轮辐式力传感器214，与第二夹具217通过螺纹紧固连接；第二消隙环215，设置在轮辐式力传感器214和第二夹具217之间，并通过其内部产生的涨紧力分别与轮辐式力传感器214和第二夹具217压紧连接。

如图8-图10所示，本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的旋转驱动装置3，可实现多级自锁，避免多角度试验模块发生反转及不受控情况，包括反力座301，其通过外圈高强度螺栓紧固安装在试验台底座1上，并与回转驱动装置302通过内圈螺栓紧固连接；回转驱动装置302，包括蜗杆和涡轮；伺服电机303，为行星减速机304和回转驱动装置302提供驱动力，其输出端与行星减速机304的输入端紧固连接；行星减速机304，其输出端与回转驱动装置302的输入端紧固连接；驱动盘305，其一端通过螺栓与回转驱动装置302紧固连接，另一端与驱动轴306的一端面紧固连接；驱动轴306，其另一端面与旋转框架201通过高强度螺栓紧固连接，形成多角度试验空间；调心滚子轴承307，具有径向间隙小、抗轴向载荷、抗振动等优点，能够有效降低高频振动对试验数据的干扰，其数量为两个，其外圈通过过渡配合安装在试验台底座1上的第一安装孔104中，内圈则与驱动轴306通过过盈配合相连，以此完成试验台底座1与多角度试验模块2的连接与承载；第一轴端密封盖308，其外圈通过螺栓与试验台底座1紧固连接，其内圈通过毛毡密封圈与驱动轴306的一轴面连接；第二轴端密封盖309，其外圈通过螺栓与试验台底座1紧固连接，其内圈通过毛毡密封圈与驱动轴306的另一轴面连接；第一轴端密封盖308和第二轴端密封盖309均通过螺栓固定在试验台底座1上，形成密闭的空间，且密闭空间内填充75％的抗磨润滑脂，使驱动轴306在调心滚子轴承307的支承下能平稳旋转。旋转驱动装置3通过调心滚子轴承307与试验台底座1连接，通过高强度螺栓与多角度试验模块2紧固相连，并能驱动多角度试验模块2围绕试验台底座1上第一安装孔104的固定轴心转动。本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置的配重平衡模块4，其上设置定位孔，通过定位孔安装在试验台底座1的定位柱上，并靠重力压紧，用以调整试验装置的重心位置，保持试验装置平衡。

本发明转向架悬挂部件多角度参数测试装置可实现的主要功能有：试验部件的多角度调整及锁定、试验部件的多尺寸调整及锁定、试验力控制及检测、试验位移控制及检测、悬挂部件静态性能试验、悬挂部件动态性能试验、悬挂部件高频特性试验。具体工作过程如下：

试验所需空间的调整：根据试验类型，选取不同种类的第一夹具216和第二夹具217安装于多角度试验模块2，松开平移锁紧油缸206，伺服驱动模块208工作，带动丝杠螺母副209将扭矩转换为移动横梁204平移所需的轴向力，驱动铜导套203和移动横梁204沿着调节立柱202轴向移动相应距离，完成试验所需空间的调整；

平移锁紧：移动横梁204移动到所需位置后，伺服驱动模块208停止工作，四条平移锁紧油缸206的活塞杆同步缩回，拉动驱动铜导套203和移动横梁204夹紧调节立柱202，完成平移的锁紧；

试验所需角度调整：松开旋转锁紧油缸207，伺服电机303带动行星减速机304转动，行星减速机304带动回转驱动装置302的蜗杆旋转，进而带动涡轮旋转，涡轮依次带动驱动盘305、驱动轴306旋转，驱动轴306在调心滚子轴承307的支承下，驱动多角度试验模块2绕试验台底座1上第一安装孔104的固定轴心旋转到试验所需的角度；

旋转锁紧：多角度试验模块2旋转到所需角度后，伺服电机303停止工作并抱闸，同时由于回转驱动装置302的涡轮蜗杆自锁效应，多角度试验模块2会固定在当前角度，三条旋转锁紧油缸207的活塞杆同步缩回，拉动旋转框架201夹紧试验台底座1，完成旋转的锁紧；

性能试验与数据采集分析：将待测试悬挂部件的两端分别固定安装在第一夹具216和第二夹具217上，启动液压伺服单元210，按照试验规程进行激振，其活塞杆带动转换模块212、第一消隙环213、轮辐式力传感器214、第二消隙环215、第二夹具217以及被试悬挂部件随之激振，进行性能试验与数据采集；通过反馈的力-位移关系，分析得到被测试悬挂部件的性能参数。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，包括：

试验台底座(1)，包括底座固定模块(101)，其通过预埋的地脚螺栓与地面连接；折弯承载座(102)，其与底座固定模块(101)焊接连接，其上设置扇形滑槽(103)和第一安装孔(104)；

多角度试验模块(2)，安装在试验台底座(1)上，包括旋转框架(201)；调节立柱(202)，其两端均通过锁紧螺母(205)与旋转框架(201)的对应两端面紧固连接，为交错式排布；移动横梁(204)，其上端设置第二安装孔，套设在调节立柱(202)外，其侧端设置第三安装孔；平移锁紧油缸(206)，其活塞杆穿过第三安装孔与移动横梁(204)紧固连接；旋转锁紧油缸(207)，其活塞杆依次穿过旋转框架(201)和扇形滑槽(103)后与折弯承载座(102)可移动连接；液压伺服单元(210)，通过螺栓紧固安装在旋转框架(201)；第一夹具(216)，固定安装在移动横梁(204)的上端面；第二夹具(217)，固定连接在液压伺服单元(210)的活塞杆上；

旋转驱动装置(3)，包括驱动轴(306)，其一端面通过螺栓与旋转框架(201)紧固连接。

2.根据权利要求1所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，旋转驱动装置(3)还包括反力座(301)，其通过外圈螺栓紧固安装在试验台底座(1)上，其通过内圈螺栓与回转驱动装置(302)紧固连接；伺服电机(303)，其输出端与行星减速机(304)的输入端紧固连接；行星减速机(304)，其输出端与回转驱动装置(302)的输入端紧固连接。

3.根据权利要求2所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，旋转驱动装置(3)还包括驱动盘(305)，其一端与回转驱动装置(302)紧固连接，其另一端与驱动轴(306)的一端面紧固连接；调心滚子轴承(307)，其外圈安装在第一安装孔(104)中，其内圈与驱动轴(306)相连接。

4.根据权利要求3所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，旋转驱动装置(3)还包括第一轴端密封盖(308)，其外圈与试验台底座(1)紧固连接，其内圈与驱动轴(306)的一轴面相连接；第二轴端密封盖(309)，其外圈与试验台底座(1)紧固连接，其内圈与驱动轴(306)的另一轴面相连接。

5.根据权利要求1所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，多角度试验模块(2)还包括直线轴承模块(211)，其一端通过螺栓与旋转框架(201)紧固连接，其另一端通过螺栓与液压伺服单元(210)紧固连接；转换模块(212)，设置在旋转框架(201)内部，其与液压伺服单元(210)的一端通过螺纹锁紧连接。

6.根据权利要求5所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，多角度试验模块(2)还包括轮辐式力传感器(214)，其与第二夹具(217)通过螺纹紧固连接；第一消隙环(213)，设置在转换模块(212)和轮辐式力传感器(214)之间，且分别与转换模块(212)和轮辐式力传感器(214)压紧连接；第二消隙环(215)，设置在轮辐式力传感器(214)和第二夹具(217)之间，且分别与轮辐式力传感器(214)和第二夹具(217)压紧连接。

7.根据权利要求1所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，多角度试验模块(2)还包括伺服驱动模块(208)，其通过螺栓紧固安装在旋转框架(201)上；丝杠螺母副(209)，其丝杠两端分别通过滚子轴承与旋转框架(201)对应的两端面连接，其螺母与移动横梁(204)紧固连接。

8.根据权利要求1所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，多角度试验模块(2)还包括铜导套(203)，其套设在调节立柱(202)外，且可沿调节立柱(202)上下滑动，并通过螺栓与移动横梁(204)紧固连接。

9.根据权利要求1所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，旋转锁紧油缸(207)数量为3个，在折弯承载座(102)上呈三角形排列。

10.根据权利要求1-9任一项所述的转向架悬挂部件多角度参数测试装置，其特征在于，转向架悬挂部件多角度参数测试装置还包括配重平衡模块(4)，通过其上设置的定位孔安装在试验台底座(1)上。

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