轉向架懸掛系統參數測試試驗裝置及測試方法
2023-12-05 08:30:51 4
轉向架懸掛系統參數測試試驗裝置及測試方法
【專利摘要】一種轉向架懸掛系統參數測試試驗裝置，包括龍門框架、運動平臺和作動器，龍門框架的橫梁下面連接有兩個上三維測力平臺，上三維測力平臺上安裝轉接板，轉接板上留有定位孔，通過定位孔和轉接板與轉向架上部搖枕相連接，下部運動平臺上面安裝四個下三維測力平臺，每個下三維測力平臺內都設一卡具，卡具與被試轉向架的輪對連接，運動平臺下面連接有三個垂向作動器，正面連接一個橫向作動器，側面連接一個縱向作動器。利用該裝置試驗方法更方便、快捷，提高了試驗效率，測試結構簡單；能夠測試一系懸掛系統和二系懸掛系統在整備狀態下剛度參數；在測試轉向架懸掛所受的載荷力時，使用三維測力平臺直接測量轉向架各方向受力情況。克服了平臺與轉向架及平臺與基礎之間的摩擦力和阻滯力幹擾，試驗精度高。
【專利說明】轉向架懸掛系統參數測試試驗裝置及測試方法
[0001]【技術領域】
本發明涉及一種轉向架懸掛參數測試試驗方法，包括轉向架懸掛系統靜態參數和動態參數測試的試驗方法和測試的試驗裝置。
[0002]【背景技術】
隨著鐵路行業的不斷進步和軌道車輛的不斷提速，軌道車輛的運行性能對參數特性的依賴愈來愈強。大量研究成果已經證明了轉向架懸掛參數的取值與車輛行駛安全性和乘客舒適性具有直接的關係，各系懸掛剛度過大或過小都會影響到列車的運行性能，轉向架懸掛剛度參數是評價軌道列車運行性能的一個重要指標。
[0003]轉向架落成後所表現出的整體剛度、整體阻尼與零部件剛度、阻尼簡單疊加後的結果存在明顯差異，同時，各系懸掛元件的剛度、阻尼所表現出來的靜態特性與動態特性也存在很大差異，在轉向架整備狀態下懸掛系統剛度的測試也需要更加複雜的測試條件。
[0004]現在，我國也已逐漸重視對軌道車輛特性參數的試驗研究，一些國內的軌道車輛生產廠也已建立了自己的參數測試臺，以進行轉向架各項參數的測定和研究。但如何模擬轉向架載荷的實際工況，對轉向架參數進行測試，特別是對轉向架懸掛系統動態參數測試試驗，目前國內尚無成熟的技術規範。
[0005]
【發明內容】
本發明的目的是設計一種軌道列車轉向架懸掛參數測試試驗方法及裝置，本試驗方法和裝置可以模擬轉向架裝配條件，完成對轉向架懸掛系統靜態參數和動態參數的測試試驗。
[0006]為實現上述目的，本發明提供一種轉向架懸掛系統參數測試試驗裝置，其特徵在於:包括龍門框架、運動平臺和作動器，龍門框架的橫梁下面連接有兩個上三維測力平臺，上三維測力平臺上安裝轉接板，轉接板上留有定位孔，通過定位孔和轉接板與轉向架上部搖枕相連接，下部運動平臺上面安裝四個下三維測力平臺，每個下三維測力平臺內都設一卡具，卡具由兩個開口對應的凹形槽體構成，卡具與被試轉向架的輪對連接，運動平臺下面連接有三個垂向作動器，正面連接一個橫向作動器，側面連接一個縱向作動器。
[0007]轉向架懸掛系統參數測試試驗方法如下:
首先，將轉向架安裝在運動平臺上，輪對安裝在輪對卡具上，通過調整運動平臺高度，使下三維測力平臺採集力值大小與試驗大綱給定試驗力值相同，進而確定運動平臺初始高度位置，固定轉向架，轉向架安裝完成後，對空氣彈簧充氣，測量構架中部下表面與輪對和地面相切點間距離，依據試驗大綱，調整高度模擬車輛裝備狀態；
其次，通過控制系統控制各作動器協調運動，靜態參數測試時各工況的試驗譜設定參數為:正弦波形式連續加載，激勵速度為0.5mm/s，移幅值5mm ;動態參數測試時的各工況的試驗譜設定參數為:正弦波形式連續加載，激勵頻率範圍0.f 15Hz，移幅值1mm，頻率間隔
0.05Hz/s。
[0008]最後，通過位移傳感器和上、下三維測力平臺，測得轉向架懸掛系統力值和位移變化量，採樣頻率100Hz，經過後期的數據處理，得到轉向架各懸掛系統的回滯曲線關係圖，從而求得懸掛系統剛度值。
[0009]所述的靜態垂向剛度測試:垂向作動器1、作動器2和作動器3同步動作，縱向作動器4和橫向作動器5配合協調動作。
[0010]所述的靜態縱向剛度測試:縱向作動器4動作，其它四個作動器配合協調動作。
[0011]所述的靜態橫向剛度測試:橫向作動器5動作，其它四個作動協調配合協調動作。
[0012]所述的動態垂向剛度測試:垂向作動器1、作動器2和作動器3提供垂向動態激勵，縱向作動器4和橫向作動器5配合協調動作。
[0013]所述的動態縱向剛度測試:縱向作動器4提供縱向動態激勵，其他四個作動器配合協調動作。
[0014]所述的動態橫向剛度測試:橫向作動器5提供橫向動態激勵，其他四個作動協調配合協調動作。
[0015]傳感器的布置:
垂向:將傳感器布置在轉向架構架端頭處，測構架相對於軸箱端頭處的垂向距離，這是測一系位移；將傳感器布置在轉向架構架上靠中部一些，測構架相對於搖枕之間的垂向距離變化量，這是測二系位移。
[0016]縱向:將傳感器布置在轉向架構架端頭處，測構架相對於軸箱端頭處的縱向距離，這是測一系位移；將傳感器布置在轉向架構架上靠中部一些，測構架相對於搖枕之間的縱向距離變化量，這是測二系位移。
[0017]橫向:將傳感器布置在轉向架構架端頭處，測構架相對於軸箱端頭處的橫向距離，這是測一系位移；將傳感器布置在轉向架構架上靠中部一些，測構架相對於搖枕之間的橫向距離變化量，這是測二系位移。
[0018]本試驗利用液壓伺服控制系統驅動加載設備，通過不同的控制輸入，可以實現不同的激勵方式(如定頻或掃頻)對車輛激勵，同時也可以通過控制系統對掃頻速度、掃頻頻率區間等參數進行控制。驅動的加載設備協調動作，實現模擬轉向架載荷的實際工況，對轉向架懸掛系統參數進行測試。
[0019]與現有技術相比本發明的有益效果是:
1、利用運動平臺模擬車體對轉向架加載，更方便、快捷，提高了試驗效率，測試結構簡單。
[0020]2、不僅可以完成轉向架懸掛系統靜態剛度測試，還可以對轉向架懸掛系統動態剛度參數進行測試。
[0021]3、能夠測試一系懸掛系統和二系懸掛系統在整備狀態下剛度參數。
[0022]4、在測試轉向架懸掛所受的載荷力時，使用三維測力平臺直接測量轉向架各方向受力情況。與原有在液壓缸前端測取力值相比，克服了平臺與轉向架及平臺與基礎之間的摩擦力和阻滯力幹擾，試驗精度有了很大提高。
[0023]5、試驗的激勵源是連續的掃頻的信號，並且掃頻形式、掃頻速度和掃頻範圍都是可調的，更有利於測試分析在不同頻率下轉向架懸掛系統剛度變化特性。
[0024]【專利附圖】
【附圖說明】
圖1測試試驗臺整體結構示意圖；
圖2測試試驗臺執行機構側視圖； 圖3轉向架下部輪對卡具安裝圖；
圖4轉向架上部固定裝置安裝圖；
圖5是一系垂向剛度曲線圖；
圖6是一系橫向剛度曲線圖；
圖7是一系縱向剛度曲線圖；
圖8是二系垂向剛度曲線圖；
圖9是二系橫向剛度曲線圖；
圖10是二系縱向剛度曲線圖。
[0025]【具體實施方式】
下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明。
[0026]結合圖1-4說明轉向架懸掛參數測試試驗裝置及具體試驗過程。
[0027]參照圖1-4，本發明包括龍門框架、運動平臺c和作動器，龍門框架的橫梁a下面連接有兩個上三維測力平臺6，上三維測力平臺上安裝轉接板11，轉接板上留有定位孔10，通過定位孔和轉接板與轉向架b上部搖枕相連接，下部運動平臺上面安裝四個下三維測力平臺9，每個下三維測力平臺內都設一卡具8，卡具由兩個開口對應的凹形槽體構成，卡具與被試轉向架的輪對7連接，運動平臺下面連接有三個垂向作動器1、2、3，正面連接一個橫向作動器5，側面連接一個縱向作動器4。
[0028]( I)靜態垂向剛度測試
A.將轉向架b安裝在測試試驗平臺上，將輪對7安裝在輪對卡具8上，輪對卡具安裝在下三維測力平臺9上，下三維測力平臺固定在運動平臺c上；
B.通過調整運動平臺高度，連接轉向架枕梁與龍門框架橫梁a下面的上三維測力平臺，固定轉向架上部；
C.通過升降運動平臺，使下三維測力平臺採集力值大小與試驗大綱給定試驗力值相同，進而確定運動平臺初始高度位置；
D.轉向架安裝完成後，對空氣彈簧充氣，測量構架中部下表面與輪對和地面相切點間距離，依據試驗大綱，調整高度模擬車輛裝備狀態；
E.控制系統調用控制程序譜輸出命令，參見圖1，作動器1、2、3以0.5mm/s速度關於初始垂向運動零點做不同振幅的垂嚮往復運動，振幅選擇為5_，作動器4和作動器5配合作動器1、2、3協調運動，運動平臺通過下三維測力平臺將靜態載荷加載至四個一系懸掛上；
F.通過上、下三維測力平臺分別測取輪對所受垂向靜載荷力，通過雷射位移傳感器測取構架相對於輪對四個軸箱、構架相對於枕梁的垂向位移，為了準確測量出懸掛系統整體垂向位移變形量，在轉向架構架端頭處，布置四個位移傳感器，一個端頭處一個，測構架相對於軸箱端部的垂向位移變化量；在轉向架構架兩側邊梁靠中部選擇合適位置一邊布置一個位移傳感器，測構架相對於搖枕的垂向相對位移變化量，以保證計算得出的靜態剛度值更接近實際值；
G.根據測得的對應力值和位移值，繪製相應懸掛系統的回滯曲線，進行曲線擬合，計算出懸掛系統剛度。
[0029]靜態縱向剛度測試:縱向作動器4動作，其它四個作動器配合協調動作。
[0030]靜態橫向剛度測試:橫向作動器5動作，其它四個作動協調配合協調動作。[0031](2)動態垂向剛度測試
A.將轉向架安裝在測試試驗平臺上，參加圖2，將輪對安裝在輪對卡具上，輪對卡具安裝在下三維測力平臺上，下三維測力平臺固定在運動平臺上；
B.通過調整運動平臺合適高度，連接轉向架枕梁與龍門框架上的上三維測力平臺，固定轉向架上部；
C.通過升降運動平臺，使下三維測力平臺採集力值大小與試驗大綱給定試驗力值相同，進而確定運動平臺初始高度位置；
D.轉向架安裝完成後，對空氣彈簧充氣，測量構架中部下表面與輪對和地面相切點間距離，依據試驗大綱，調整高度模擬車輛裝備狀態；
E.控制系統調用控制程序譜輸出命令，參見圖1，作動器1、2、3關於初始垂向運動零點做不同振幅的垂嚮往復運動，這裡選擇振幅為1_，作動器4和作動器5配合作動器1、2、3協調運動；
F.通過上、下三維測力平臺分別測取輪對所受垂向動態載荷力，通過雷射位移傳感器測取構架相對於輪對四個軸箱、構架相對於枕梁的垂向位移，為了準確測量出懸掛系統整體垂向位移變形量，在轉向架構架構架端頭處，布置四個位移傳感器，一個端頭處一個，測構架相對於軸箱端部的垂向位移變化量；在轉向架構架兩側邊梁靠中部選擇合適位置一邊布置一個位移傳感器，測構架相對於搖枕的垂向相對位移變化量，以保證計算得出的剛度值更接近實際值。
[0032]G.根據測得的對應力值和位移值，通過FFT變換進行頻譜分析，分析計算出懸掛系統動態剛度特性。
[0033]動態縱向剛度測試:縱向作動器4提供縱向動態激勵，其他四個作動器配合協調動作。
[0034]動態橫向剛度測試:橫向作動器5提供橫向動態激勵,其他四個作動協調配合協調動作。
[0035]具體實施例:
以CRH380系轉向架為實例
1、靜態垂向剛度測試為例，按照以上所述試驗過程:
A.將轉向架安裝在測試試驗平臺上，參照圖2，將輪對7安裝在輪對卡具8上，輪對卡具安裝在下三維測力平臺上9，下三維測力平臺固定在運動平臺上；
B.通過調整運動平臺合適高度，連接轉向架枕梁與龍門框架上的上三維測力平臺，固定轉向架上部；
C.通過升降運動平臺，使下三維測力平臺採集力值大小與試驗大綱給定試驗力值相同，進而確定運動平臺初始高度位置；
D.轉向架安裝完成後，對空氣彈簧充氣，測量構架中部下表面與輪對和地面相切點間距離，依據試驗大綱，調整高度模擬車輛裝備狀態；
E.根據試驗大綱要求對車體相應位置布加速度傳感器，所布位置如下:
a)在轉向架構架構架端頭處，布置四個位移傳感器，一個端頭處一個，測構架相對於軸箱端部的垂向位移變化量；
b)在轉向架構架兩側邊梁靠中部選擇合適位置一邊布置一個位移傳感器，測構架相對於搖枕的垂向相對位移變化量；
F.編制垂向工況的試驗譜，設定參數為:正弦波形式連續加載，激勵速度為0.5mm/s,移幅值5mm ；
G.控制系統調用控制程序譜輸出命令，參見圖1，作動器1、2、3以程序譜關於初始垂向運動零點做垂嚮往復運動，這裡選擇振幅為5mm ；
H.通過以上工況測試得到的位移和力值數據，經過數據處理和分析可以得到轉向架一系懸掛系統和二系懸掛系統的垂向剛度曲線。
[0036]靜態縱向剛度測試:縱向作動器4動作，其它四個作動器配合協調動作。
[0037]靜態橫向剛度測試:橫向作動器5動作，其它四個作動協調配合協調動作。
[0038]試驗結果 垂向剛度:
一系四個車輪處計算剛度結果如下
【權利要求】
1.一種轉向架懸掛系統參數測試試驗裝置，其特徵在於:包括龍門框架、運動平臺和作動器，龍門框架的橫梁下面連接有兩個上三維測力平臺，上三維測力平臺上安裝轉接板，轉接板上留有定位孔，通過定位孔和轉接板與轉向架上部搖枕相連接，下部運動平臺上面安裝四個下三維測力平臺，每個下三維測力平臺內都設一卡具，卡具由兩個開口對應的凹形槽體構成，卡具與被試轉向架的輪對連接，運動平臺下面連接有三個垂向作動器，正面連接一個橫向作動器，側面連接一個縱向作動器。
2.根據權利要求1所述裝置的試驗方法，其特徵在於由以下步驟實現: 首先，將轉向架安裝在運動平臺上，輪對安裝在輪對卡具上，通過調整運動平臺高度，使下三維測力平臺採集力值大小與試驗大綱給定試驗力值相同，進而確定運動平臺初始高度位置，固定轉向架，轉向架安裝完成後，對空氣彈簧充氣，測量構架中部下表面與輪對和地面相切點間距離，依據試驗大綱，調整高度模擬車輛裝備狀態； 其次，通過控制系統控制各作動器協調運動，靜態參數測試時各工況的試驗譜設定參數為:正弦波形式連續加載，激勵速度為0.5mm/s，移幅值5mm ;動態參數測試時的各工況的試驗譜設定參數為:正弦波形式連續加載，激勵頻率範圍0.f 15Hz，移幅值1mm，頻率間隔0.05Hz/s ； 最後，通過位移傳感器和上、下三維測力平臺，測得轉向架懸掛系統力值和位移變化量，採樣頻率100Hz，經過後期的數據處理，得到轉向架各懸掛系統的回滯曲線關係圖，從而求得懸掛系統剛度值。
3.根據權利要求2所述的試驗方法，其特徵在於:所述的靜態垂向剛度測試:垂向作動器1、作動器2和作動器3同步動作,縱向作動器4和橫向作動器5配合協調動作。
4.根據權利要求2所述的試驗方法，其特徵在於:所述的靜態縱向剛度測試:縱向作動器4動作，其它四個作動器配合協調動作。
5.根據權利要求2所述的試驗方法，其特徵在於:所述的靜態橫向剛度測試:橫向作動器5動作，其它四個作動協調配合協調動作。
6.根據權利要求2所述的試驗方法，其特徵在於:所述的動態垂向剛度測試:垂向作動器1、作動器2和作動器3提供垂向動態激勵，縱向作動器4和橫向作動器5配合協調動作。
7.根據權利要求2所述的試驗方法，其特徵在於:所述的動態縱向剛度測試:縱向作動器4提供縱向動態激勵，其他四個作動器配合協調動作。
8.根據權利要求2所述的試驗方法，其特徵在於:所述的動態橫向剛度測試:橫向作動器5提供橫向動態激勵，其他四個作動協調配合協調動作。
【文檔編號】G01M17/10GK104006979SQ201410238107
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】梁樹林, 張鵬, 譚富星 申請人:長春軌道客車股份有限公司