一种高速列车轮轨接触应力试验台

摘要

本发明公开了一种高速列车轮轨接触应力试验台，其台架上设置有安装轮对的左、右轮架，轮对的轮轴通过轴承安装在左、右轮架上；轮轴的左端还通过动载离合器与减速机的输出轴相连，减速机的输入轴通过连轴器与驱动电机轴相连，轮轴的右端通过静载离合器与静载伺服电机输出轴相连，静载伺服电机通过伺服电机架安装在台架上；应变检测装置安装在轮对上，应变检测装置与无线传输装置相连，无线传输装置发出的信号由数据处理装置接收处理。该试验台能够更加真实地模拟出列车轮对在高速运转的工况下，所产生的应力，其监测结果更精确、完整、准确，为列车运行的安全、舒适性提高更加可靠的实验数据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种列车轮轨接触状态应力测试设备，尤其涉及一种高速列车轮轨接触应力试验台。

背景技术

高速列车在运行过程中，轮轨的接触状态影响列车运行的舒适性和安全性。因此需要对列车进行轮轨接触试验。由于轮对与轨道接触时主要受到径向和轴向作用力，因此轮轨试验时主要是通过在轮对上安装应力传感器检测轮对在运行时所受的径向和轴向的应力大小，与其所能承受的应力极限值进行比较，从而确定出轮对安全运行的列车速度和所能承受的负载的大小，以解决列车运行的安全问题。同时，通过这样的实验也可以得到轮对的模态振型等性能特征，以解决列车运行的舒适性问题。

现有的轮轨接触仿真试验台，由台架，液压加载系统、应变检测装置、无线传输装置和数据处理装置等构成。实验时，将轮对安装在台架上，轮对与轨道接触时受到径向和轴向作用力通过液压加载系统的轴与轮对间产生的轴向和径向的作用力来模拟，由应变检测装置检测出轮对的应力的大小，再以过无线传输模块将数据传输给数据处理装置进行分析处理。

其存在的缺点是：检测时，在检测过程中轮对处于静止的状态，这与轮对的实际工作状态不相符，尤其与高速列车在运行时轮轨接触状态不符，不能满足高速列车运行工况下，列车运行安全状况的监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速列车轮轨接触应力试验台，该试验台能够更

加真实地模拟出列车轮对在高速运转的工况下，所产生的应力，其监测结果更精确、完整、准确，为列车运行的安全、舒适性提高更加可靠的实验数据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高速列车轮轨接触应力试验台，包括台架，轴向、径向液压加载系统、应变检测装置、无线传输装置及数据处理装置，其结构特点是：

所述的台架上设置有安装轮对的左、右轮架，轮对的轮轴通过轴承安装在左、右轮架上；

轮轴的左端还通过动载离合器与减速机的输出轴相连，减速机的输入轴通过连轴器与驱动电机轴相连，轮轴的右端通过静载离合器与静载伺服电机输出轴相连，静载伺服电机通过伺服电机架安装在台架上；应变检测装置安装在轮对上，应变检测装置与无线传输装置相连，无线传输装置发出的信号由数据处理装置接收处理。

本发明的试验台的使用方法及工作过程为：

通过轴向、径向液压加载系统向轮对施加轴向和径向的作用力，模拟轮轨的接触状态。驱动电机启动，动载离合器闭合，控制轮对转动。轮对的转动速度通过电机控制。在轮对运动的过程中，由安装在轮对上的应变检测装置检测轮对所受应力的大小，并通过安装在轮对上的无线传输装置发射出去，数据处理装置接受后，进行数据处理，得到轮对运动状态下，列车运行速度与轮对应力的相互关系及轮对的模态振型等性能特征。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明能模拟出高速列车的实际轮轨运行工况，克服了现有的试验台只能模拟轮轨接触的静态加载的技术问题，从而能更真实地检测出实际运行工况的轮轨接触状态的轮对的应力数据及轮对的模态振型等性能特征，更可靠保证列车运行的安全性和舒适性。

本发明试验台轮轴的右端通过静载离合器与静载伺服电机输出轴相连，动态加载时，静载离合器使得轮轴和静载伺服电机分离，保护伺服电机不受破坏；静态加载时，静载离合器使得轮轴和静载伺服电机结合，静载伺服电机提供克服轮轴转动的扭矩，伺服电机还同时具有分度功能，可驱动轮对360°旋转并停留在任意角度静态加载，这样可以实现轮对位置的精确加载。

上述的轴向、径向液压加载系统的具体组成是：液压缸的耳环通过销与施力架后部连接，施力架前部安装有施力轮，施力架下部设置有燕尾滑块，燕尾滑块套合在台架上的燕尾滑座内。

本发明试验台的轴向、径向液压加载系统通过施力机构前部的施力轮与轮对径向和轴向接触，对轮对施加作用力模拟轮轨的接触状态。与现有技术中轴向、径向液压加载系统中的液压缸轴直接与轮对接触相比，大大减少了加载系统作用在轮对上的摩擦力。这样可减小对驱动电机和静载伺服电机功率的要求，并能保护轮对。施力架下部安装的由燕尾滑座、燕尾滑块组成的导向机构可以保证液压缸的轴只产生轴向运行，避免损坏液压缸。

上述的径向液压加载系统的燕尾滑座和液压缸的底部均通过移动台安装在台架上，其具体的安装结构为：移动台的底部安装有轴向的滑块，滑块套合在台架上的导轨上；移动台的底部还安装有丝母座，轴向的丝杆套合在丝母座的丝母内，丝杆的两端通过轴承固定在台架上，丝杆的一端还通过联轴器与台架上的丝杆伺服电机相连。

这样，丝杆伺服电机带动丝杆转动，通过丝杆副，电机的旋转运动转化为移动台的轴向(轮对轴向)方向的直线运动，移动台上的液压缸和施力架沿轮对的轴向水平运动，从而轮对的径向施力点可在轮对轴向上移动，模拟了列车摆动时的实际运行工况下，轮轨接触点位置变化状况。从而使本发明与真实式况更接近，试验台的测试结果更加准确、可靠。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的俯视结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视放大图。

具体实施方式

实施例

图1-3示出，本发明的一种具体实施方式为，一种高速列车轮轨接触应力试验台，包括台架1，轴向、径向液压加载系统、应变检测装置、无线传输装置及数据处理装置。

台架1上设置有安装轮对8的左、右轮架71、72，轮对8的轮轴9通过轴承安装在左、右轮架71、72上。

轮轴9的左端还通过动载离合器6与减速机5的输出轴相连，减速机5的输入轴通过连轴器4与驱动电机3轴相连，轮轴9的右端通过静载离合器17与静载伺服电机19输出轴相连，静载伺服电机19通过伺服电机架18安装在台架1上；应变检测装置安装在轮对8上，应变检测装置与无线传输装置相连，无线传输装置发出的信号由数据处理装置接收处理。

图1-3还示出，本例的轴向、径向液压加载系统的具体组成是：液压缸11的耳环通过销12与施力架13后部连接，施力架13前部安装有施力轮14，施力架13下部设置有燕尾滑块15，燕尾滑块15套合在台架1上的燕尾滑座16内。

图1、3示出，本例的径向液压加载系统的燕尾滑座16和液压缸11的底部均通过移动台23安装在台架1上，其具体的安装结构为：移动台23的底部安装有轴向的滑块22，滑块22套合在台架1上的导轨21上；移动台23的底部还安装有丝母座25，轴向的丝杆26套合在丝母座25的丝母内，丝杆26的两端通过轴承固定在台架1上，丝杆26的一端还通过联轴器与台架1上的丝杆伺服电机28相连。