一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置製造方法

2023-10-08 22:27:34

一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型屬於機械結構振動分析與檢測領域，具體涉及一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置，其特徵是：左垂直振動量檢測傳感器(8)、左水平振動量檢測傳感器(9)、右垂直振動量檢測傳感器(10)、右水平振動量檢測傳感器(11)及模擬振動目標檢測點傳感器(6)是加速度傳感器。這種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置，通過對振動傳遞路徑的分析，能夠指導轉轍機結構的設計與改進，從而提高鐵路轉轍機在實際工作中的抗振性能與工作可靠性。
【專利說明】一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於機械結構振動分析與檢測領域，具體涉及一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置。
【背景技術】
[0002]轉轍機是道岔的轉換設備，它的主要功能是轉換鎖閉道岔尖軌，表示和監督聯鎖區內道岔尖軌或者心軌的位置以及狀態，對於車站信號燈實現自動控制及遠距離控制也是非常有必要的。轉轍機是道岔控制系統重要的執行機構，也是重要的信號基礎設備。
[0003]為了滿足近年來鐵路提速的要求，轉轍機在結構、工作狀態等方面都發生了很大的變化。轉轍機運行的準確可靠，對於列車的行車安全以及保證高效的運輸效率，都有極其重要的影響。而現場振動環境的複雜性對轉轍機的振動性能有了更高的要求，因此，研究鐵路轉轍機的振動傳遞特性，從而優化轉轍機的結構，降低轉轍機振動水平保證轉轍機的運行可靠和使用性能是很必要的。
[0004]目前，國內外對於鐵路轉轍機振動問題還沒有很深入的研究，大部分的研究都集中在結構的強度設計、動力學分析等方面，很少有針對振動問題的專門研究或解決方法。這些方面的研究對提高轉轍機的工作性能也是很有幫助的，但是對與提高轉轍機的抗振性能、運行可靠性還是很困難的。
[0005]振動傳遞路徑分析方法目前在國外已成功運用於解決汽車的整車NVH問題，其成功解決了汽車振動、噪聲、運行平順行等問題，已被國外汽車NVH領域所認同，但在國內，對該方法的研究和應用還很少，處於起步階段。
[0006]振動傳遞路徑分析方法是專門針對系統振動問題的研究方法，它可以找到振動源通過相應的傳遞路逕到目標位置的振動具體情況。通過振動傳遞路徑分析方法可以在一個複雜系統中確定各個振源的振動通過不同路徑傳遞到目標位置後在整個振動中所佔的比例，確定對目標位置處振動起主要作用的路徑，從而通過控制改善主要路徑來降低目標位置處振動水平。
[0007]將其應用於鐵路轉轍機的振動問題中，可以有效地發現問題，指導改善轉轍機結構，從而擺脫目前盲目的結構設計。

【發明內容】

[0008]本實用新型的目的是提供一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置，以便根據鐵路轉轍機實際工作情況確定其振動傳遞路徑分析的目標點、路徑點及各條振動傳遞路徑，再利用確定的路徑點確定每個路徑點的參考點，然後採集目標點及各參考點的工作響應信號；利用得到的路徑點工作載荷及各路徑點到目標點的頻響函數，計算得到各條傳遞路徑對振動目標點的振動貢獻量，找到主要的振動傳遞路徑。通過對振動傳遞路徑的分析，能夠指導轉轍機結構的設計與改進，從而提高鐵路轉轍機在實際工作中的抗振性能與工作可靠性。[0009]本實用新型的技術方案是這樣解決的:一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置，其特徵是:它至少包括電機固定體、左右立柱、轉轍機模擬單元、第一位置、第二位置、模擬振動目標檢測點傳感器、電機，電機固定連接在電機固定體的中間，電機固定體通過左右立柱與轉轍機模擬單元在第一位置和第二位置連接，在轉轍機模擬單元的中間有模擬振動目標檢測點傳感器，在第一位置有左垂直振動量檢測傳感器和左水平振動量檢測傳感器；在第二位置有右垂直振動量檢測傳感器和右水平振動量檢測傳感器，通過左垂直振動量檢測傳感器和左水平振動量檢測傳感器以及右垂直振動量檢測傳感器和右水平振動量檢測傳感器檢測第一位置和第二位置的水平和垂直振動量，通過模擬振動目標檢測點傳感器提供鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試信號。
[0010]所述的左垂直振動量檢測傳感器、左水平振動量檢測傳感器、右垂直振動量檢測傳感器、右水平振動量檢測傳感器及模擬振動目標檢測點傳感器是加速度傳感器。
[0011]所述的左垂直振動量檢測傳感器、左水平振動量檢測傳感器、右垂直振動量檢測傳感器、右水平振動量檢測傳感器及模擬振動目標檢測點傳感器分別通過振動量放大單元接振動頻譜儀，振動頻譜儀與計算機電連接。
[0012]本實用新型的特點是:本實用新型將振動傳遞路徑分析應用於鐵路轉轍機的振動問題分析，從而提供了一種專門針對鐵路轉轍機振動問題的解決方法。
[0013]I)運用逆矩陣法，利用採集的工作響應信號和頻響函數可以有效地計算出振源傳遞給轉轍機的載荷。
[0014]2)利用計算得到的外載荷與測試得到的頻響函數可以求出各條振動傳遞路徑對所要分析的振動目標點的振動貢獻量，從而準確地找到主要的振動傳遞路徑。
[0015]3)由於本實用新型可以準確地找到主要的振動傳遞路徑，便可以有效地指導轉轍機結構的設計與改進，從而提高鐵路轉轍機在實際工作中的抗振性能與工作可靠性。
[0016]下面結合實施例附圖對本實用新型做進一步說明:
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為搭建的模擬鐵路轉轍機實際工作情況的實驗臺示意圖；
[0018]圖2為實驗臺振動傳遞路徑分析結果圖；
[0019]圖3為實驗臺振動傳遞路徑分析結果譜線圖。
[0020]圖中，1、電機固定體；2、左右立柱；3、轉轍機模擬單元；4、第一位置；5、第二位置；
6、模擬振動目標檢測點傳感器；7、電機；8、左垂直振動量檢測傳感器；9、左水平振動量檢測傳感器；10、右垂直振動量檢測傳感器；11、右水平振動量檢測傳感器；12、振動量放大單元；13、振動頻譜儀；14、計算機。
【具體實施方式】
[0021]參照圖1所示，一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置，至少包括:電機固定體1、左右立柱2、轉轍機模擬單元3、第一位置4、第二位置5、模擬振動目標檢測點傳感器6、電機7，電機7固定連接在電機固定體I的中間，電機固定體I通過左右立柱2與轉轍機模擬單元3在第一位置4和第二位置5連接，在轉轍機模擬單元3的中間有模擬振動目標檢測點傳感器6，在第一位置4有左垂直振動量檢測傳感器8和左水平振動量檢測傳感器9 ;在第二位置5連接有右垂直振動量檢測傳感器10和右水平振動量檢測傳感器11，通過左垂直振動量檢測傳感器8和左水平振動量檢測傳感器9以及右垂直振動量檢測傳感器10和右水平振動量檢測傳感器11檢測第一位置4和第二位置5的水平和垂直振動量，通過模擬振動目標檢測點傳感器6提供鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試信號。
[0022]左垂直振動量檢測傳感器8、左水平振動量檢測傳感器9、右垂直振動量檢測傳感器10、右水平振動量檢測傳感器11及模擬振動目標檢測點傳感器6是加速度傳感器。
[0023]所述的左垂直振動量檢測傳感器8、左水平振動量檢測傳感器9、右垂直振動量檢測傳感器10、右水平振動量檢測傳感器11及模擬振動目標檢測點傳感器6分別通過振動量放大單元12接振動頻譜儀13,振動頻譜儀13與計算機14電連接。
[0024]工作分析步驟是:
[0025]在所確定的安裝點上布置加速度傳感器，將電機7調至一定轉速後，由振動量放大單元12、振動頻譜儀13、計算機14構成的採集系統採集各個測點的工作響應信號；
[0026]將轉轍機模擬單元3單獨卸下，通過錘擊測試獲取每一個路徑點的頻響函數。
[0027]根據得到的頻響函數，利用公式計算各個路徑點的工作載荷。
[0028]根據得到的各路徑點工作載荷及各路徑點到目標點的頻響函數，利用公式計算得到各路徑對振動目標點的振動貢獻量，找到主要的振動傳遞路徑。
[0029]參照圖2所示，從圖中可以看出，系統振動主要集中在電機工頻，目標點振動測試值與計算值吻合較好，實驗結果比較合理。從圖中也可看出，兩立柱的水平向振動的貢獻量佔主導，而最主要的貢獻量來自於右立柱的水平向振動。為了指導系統結構優化，從結果的譜線圖上進行進一步的分析。
[0030]如圖3所示。從譜線圖中也可看到，目標點振動測試值曲線與計算值曲線吻合的很好，測試結果很好。從譜線圖中可看出，在主要的振動頻率上(電機工頻)，傳遞函數並沒有峰值，而輸入力信號在此頻率上有很大的峰值，這說明造成該路徑振動貢獻量較大而引起目標點振動總量偏大的主要原因是輸入力太大，而不是結構傳遞特性的問題。所以，要解決該振動問題，就需降低由振源傳入的作用力。針對降低傳入作用力問題，可以採取在連接處增加橡膠墊圈等隔振裝置；更改現有的螺栓連接方式等措施來實現降低傳入的作用力，而實現振動系統的整體優化。
[0031]工作時，偏心電機7轉動，在電機7固定體內形成振動，振動量通過左右立柱2傳入轉轍機模擬單元3的第一位置4和第二位置5，再從第一位置4和第二位置5到轉轍機模擬單元3，因此在轉轍機模擬單元3的振動主要包括垂直方向與水平方向的振動，為分析方便，將左右立柱的連接位置處(第一位置4和第二位置5)的垂直與水平連接位置作為兩個路徑點，在第一位置4有左垂直振動量檢測傳感器8和左水平振動量檢測傳感器9 ;在第二位置5有右垂直振動量檢測傳感器10和右水平振動量檢測傳感器11，通過左垂直振動量檢測傳感器8和左水平振動量檢測傳感器9以及右垂直振動量檢測傳感器10和右水平振動量檢測傳感器11檢測第一位置4和第二位置5的水平和垂直振動量。
[0032]參照圖2所示，圖中橫坐標表示頻率,單位為Hz。振動能量由顏色深度表示,單位為dB，1、2欄表示目標點振動總量的測試值與計算值，3、4兩欄分別表示右路徑和左路徑的水平向振動貢獻量，5、6兩欄分別表示兩條路徑垂直向振動貢獻量。
[0033]參照圖3所示，I欄譜圖顯示由主動方傳入右立柱水平向振動的力信號，橫坐標為頻率，單位為Hz，縱坐標為力的幅值，單位為N ；2欄譜圖顯示右立柱水平向路徑點到目標點的傳遞函數，橫坐標為頻率，單位為Hz,縱坐標為幅值,單位為g/N。3欄譜圖顯示目標點振動測試值、計算值及右立柱水平向振動貢獻量曲線，橫坐標為頻率，單位為Hz，縱坐標為幅值，單位為g。
【權利要求】
1.一種鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置，其特徵是:它至少包括電機固定體(1)、左右立柱(2)、轉轍機模擬單元(3)、第一位置(4)、第二位置(5)、模擬振動目標檢測點傳感器(6)、電機(7)，電機(7)固定連接在電機固定體(1)的中間，電機固定體(1)通過左右立柱(2)與轉轍機模擬單元(3)在第一位置(4)和第二位置(5)連接，在轉轍機模擬單元(3)的中間有模擬振動目標檢測點傳感器(6)，在第一位置(4)有左垂直振動量檢測傳感器(8)和左水平振動量檢測傳感器(9);在第二位置(5)有右垂直振動量檢測傳感器(10)和右水平振動量檢測傳感器(11)，通過左垂直振動量檢測傳感器(8)和左水平振動量檢測傳感器(9)以及右垂直振動量檢測傳感器(10)和右水平振動量檢測傳感器(11)檢測第一位置(4)和第二位置(5)的水平和垂直振動量，通過模擬振動目標檢測點傳感器(6)提供鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試信號；所述的左垂直振動量檢測傳感器(8)、左水平振動量檢測傳感器(9)、右垂直振動量檢測傳感器(10)、右水平振動量檢測傳感器(11)及模擬振動目標檢測點傳感器(6)分別通過振動量放大單元(12)接振動頻譜儀(13)，振動頻譜儀(13)與計算機(14)電連接。
2.根據權利要求1所述的鐵路轉轍機振動傳遞路徑分析的試驗測試裝置，其特徵是:左垂直振動量檢測傳感器(8)、左水平振動量檢測傳感器(9)、右垂直振動量檢測傳感器(10)、右水平振動量 檢測傳感器(11)及模擬振動目標檢測點傳感器(6)是加速度傳感器。
【文檔編號】G01M17/08GK203811341SQ201320839262
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】宋志 , 謝明軍, 丁召榮, 周飛, 南長江, 王璞汝, 陳雪峰, 李兵, 羅新傑, 張歡男 申請人:西安鐵路信號有限責任公司