轨道车辆振动特性试验装置制造方法
【专利摘要】一种轨道车辆振动特性试验装置，属于机械性能测试【技术领域】，其装置由前运动平台、后运动平台、连杆、卡具和作动器构成，两个运动平台的左右两侧分别安装有一个卡具，两运动平台的四个角的底部分别通过铰链支座安装有一个向下的垂向作动器，两个运动平台的左侧中间位置分别通过铰链支座安装有一个向左的横向作动器，两个运动平台上分别通过铰链支座安装有一个连杆。测试方法是将所有作动器及连杆固定，再将车辆推入装置工位固定，车体内部安装加速度传感器，启动作动器，设定参数，正弦波形式连续加载，通过加速度传感器进行数据采集。本装置能够便捷、多方面、准确的对车辆的振动特性进行测试。
【专利说明】
轨道车辆振动特性试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械性能测试【技术领域】，涉及轨道车辆振动特性试验装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国高速列车飞速发展，对列车的各方面性能要求也越来越高。列车在高速运转时与轨道间会产生相互作用，这种动力学效应会对列车的平稳性和舒适性产生影响。整车的振动模态是影响动力学效应的直接因素，对其进行试验研究具有重大意义。
[0003]由于受到真实轨道线路条件、线路试验费用预算高、影响车辆正常运行、并且线路试验重复性差等因素制约，真实测试存在难度。现在多采用试验的方法在实验室完成对车辆各部分的振动特性的测试，现有的试验手段主要包括利用激励器、力锤敲击固定点分别测试车体或转向架的模态，不足之处在于不能对整个车辆同时测试；也有利用滚振试验的方式来模拟运行情况测试整车的动力学特性，不足在于其设备主要测试车辆动力学特性，而且设备庞大必须滚动和振动同时进行，测试过程复杂，对整车振动模态的测试没有针对性。因此，开发一种结构合理、方法准确、测试结果多样化的整车振动特殊试验系统迫在眉睫。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种轨道车辆振动特性试验装置。
[0005]本实用新型由前运动平台、后运动平台、连杆、卡具和作动器构成，前运动平台及后运动平台的台面左右两侧分别安装有一个卡具，前运动平台及后运动平台的四个角的底部分别通过铰链支座安装有一个向下的垂向作动器，前运动平台及后运动平台的左侧中间位置分别通过铰链支座安装有一个向左的横向作动器，前运动平台左右两侧中间位置分别通过铰链支座安装有一个向前的连杆，后运动平台左右两侧中间位置分别通过铰链支座安装有一个向后的连杆，每一个连杆的另一端都铰链有一个固定座。
[0006]所述的卡具由两个开口对应的凹形槽体构成，四个卡具的相对位置与轨道车辆前端的四个车轮位置对应。
[0007]作动器是由液压伺服系统驱动的运动装置。
[0008]本装置通过以下步骤对轨道车辆振动特性进行试验测试:
[0009]1、将所有作动器的远离运动平台端固定在牢固的物体上，并且将每一个连杆的固定座也固定在牢固的物体上，再将车辆推入装置工位，再利用卡具将车轮固定在运动平台上，车体两端利用链条牵弓I进行安全保护，车体内部安装加速度传感器；
[0010]2、启动作动器，设定参数，正弦波形式连续加载，激励频率范围0.f 15Hz，移幅值Imm,频率间隔 0.05Hz/s ；
[0011 ] 3、数据采样频率为200Hz，在作动器开启油压并待油压稳定后进行调零，然后通过加速度传感器进行数据采集。
[0012]为了能够方便说明作动器的动作，设定前运动平台左侧向下的两个垂向作动器为A，前运动平台右侧向下的两个垂向作动器为B，后运动平台左侧向下的两个垂向作动器为C，后运动平台右侧向下的两个垂向作动器为D，后运动平台左侧作动器为E，前运动平台的左侧作动器为F。
[0013]铰链连接方式可以在平台进行垂向和横向运动时提供运动的补偿，连杆起到纵向稳定运动平台的作用；横向两个作动器E和F提供横向加载；垂向作动器A到D，提供垂向加载。
[0014]由于研究的整车振动特性是车辆的固有属性，所以激励一侧转向架或者采用两侧转向架同时激励所得到的试验结果一致，并且车辆在试验过程中是否处在运行状态，也对振动特性的测试没有影响，所以本着简便、易操作、节能等优点，本试验采用仅对整车的一侧转向架进行激励的方法。
[0015]本试验利用液压伺服控制系统驱动加载设备，通过不同的控制输入，可以实现不同的激励方式(如定频或扫频)、不同的波形(如线路谱、随机谱、正弦波、梯形波等)对车辆激励，同时也可以通过控制系统对扫频速度、扫频频率区间等参数进行控制。驱动的加载设备协调动作，实现模拟车辆在通过特殊路段时，表现出点头、摇头、三角坑等姿态，测试整车在该状态下受到激振所表现出的振动特性。
[0016]试验前通过在车体左侧和右侧墙的各处、车上地板及座椅、转向架的轴箱和构架端部、车下设备(牵引变流器)等处布置三向的加速度传感器测试振动加速度数据，具体数据采集和分析方法如下:
[0017]1、左侧及右侧墙振动特性:通过垂向、横向和侧滚的振动工况，分别采集侧墙各处垂向、横向和横垂向的加速度数据，分析侧墙边梁、侧墙中部和侧墙上部的振动特性、车体的横弯、垂弯模态、上下心摆频率以及各类振动模态；
[0018]2、转向架振动特性:通过横向和垂向的振动工况，分别采集转向架轴箱和构架顶端的垂向和横向的加速度数据，分析转向架构架的浮沉、考察一系和二系悬挂在垂向和横向振动时对振动的衰减情况等；
[0019]3、车下设备:通过对车下设备在横向和垂向振动工况下的数据采集，分析振动特性；
[0020]同理，还可以对车厢地板、车厢座椅等位置进行数据采集和振动特性分析，此处不再赘述。
[0021]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0022]本实用新型采用整车一侧转向架激励的试验方法，完成对整车振动特性的测试。本试验台的现有结构，对整车振动特性试验更有针对性，并且具有操作简便、时效更高、更节能等优点；
[0023]在任意姿态(如:车辆点头、摇头、三角坑等姿态)情况下对车辆进行连续激励，模拟车辆在经过特殊路段，呈现特殊姿态时受到连续激励的情况；
[0024]通过对加载波的各要素控制，可以实现对不同路况路段进行模拟。
[0025]综合以上，本试验设备和试验方法可以便捷、多方面、准确的对车辆的振动特性进行测试，从多姿态、采用多种激励方式、测试数据多角度等几个方面得到了创新。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型示意图；
[0027]图2整车进入测定试验台工位示意图；
[0028]图3轮对卡具装置示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0030]本实用新型由前运动平台1、后运动平台2、连杆3、作动器4和卡具5构成，前运动平台I及后运动平台2的台面左右两侧分别安装有一个卡具5，前运动平台I及后运动平台2的四个角的底部分别通过铰链支座6安装有一个向下的垂向作动器4，前运动平台I及后运动平台2的左侧中间位置分别通过铰链支座6安装有一个向左的横向作动器4，前运动平台I左右两侧中间位置分别通过铰链支座6安装有一个向前的连杆3，后运动平台2左右两侧中间位置分别通过铰链支座6安装有一个向后的连杆3，每一个连杆3的另一端都铰链有一个固定座7，卡具5由两个开口对应的凹形槽体构成。
[0031]实验过程中，首先将车推入试验工位，再利用卡具将车轮固定在运动平台上，车体两端利用链条牵引进行安全保护。
[0032]按照试验要求对三向的加速度传感器进行布置，并调试好数据采集系统，同时完成对液压伺服系统的调节，将工况的载荷谱输入，为试验做好准备。
[0033]试验台的基础测试动作如下:
[0034]垂向振动试验:利用图1中A、B、C、D作动器以同相位按规定波形做连续的垂向运动，完成对转向架的垂向激励；
[0035]横向振动试验:利用图1中E和F以同相位按规定波形做连续的横向运动，完成对转向架的横向激励；
[0036]侧滚振动试验:利用图1中A与C、B与D做相位相同的垂向运动，但A、C与B、D的垂向运动相位相反，完成对转向架的侧滚激励。
[0037]车辆姿态模拟并激振:两个运动平台垂向作动器协调动作，如图1所示A、B做相位相同的垂向运动模拟车辆点头；A、B做相位相同的横向运动模拟车辆摇头；A与D、B与C做相位相同的垂向运动，A、D与B、C做相位相反的垂向运动，模拟车辆三角坑，在这些姿态情况下可利用垂向或横向作动器给予连续激励。
[0038]上述试验过程均可以重复进行，且具有较好的重复性。
[0039]具体实施例:
[0040]以CRH380系车型为实例，按照以上所述试验过程，首先将整车推进试验位置并固定如图2所示，做好试验前所需准备。
[0041]根据试验大纲要求对车体相应位置布加速度传感器，所布位置如下(所述传感器为三向的加速度传感器):
[0042]1、车体左侧墙顶部和边梁分别布置5个加速度传感器；
[0043]2、车体右侧墙顶部和边梁分别布置5个加速度传感器；
[0044]3、车辆地板座椅处布置5个加速度传感器；
[0045]4、前中后座椅分别在扶手和靠背处布置I个加速度传感器；
[0046]5、牵引变流器处左右两侧的设备吊挂点和车体吊挂点分别布置I个加速度传感器；
[0047]6、选择试验台上的转向架，在左右两侧的轴箱端部和构架端部分别布置I个加速度传感器。
[0048]编制垂向、横向和侧滚三种工况的试验谱，设定参数为:正弦波形式连续加载，激励频率范围0.1?15Hz，移幅值1mm，频率间隔0.05Hz/s。
[0049]对数据采集系统的采样频率等参数进行设置，数据采样频率为200Hz，采集系统应在试验台开启油压并待油压稳定后进行调零，然后进行数据采集。
[0050]垂向振动试验:利用图1中A、B、C、D作动器以同相位按规定波形做连续的垂向运动，完成对转向架的垂向激励；
[0051]横向振动试验:利用图1中E和F以同相位按规定波形做连续的横向运动，完成对转向架的横向激励；
[0052]侧滚振动试验:利用图1中A与C、B与D做相位相同的垂向运动，但A、C与B、D的垂向运动相位相反，完成对转向架的侧滚激励。
[0053]通过以上工况测试得到的加速度数据，经过数据处理和分析可以得到整车振动特性的相关参数，本次试验结果如下:
[0054]1、车体垂向振动主频为10.5Hz和14.2Hz，其中10.5Hz对应为车体中部菱形模态。14.2Hz认为是车体垂弯模态。
[0055]2、车体横向振动主频为10.6Hz和13.7Hz，其中10.6Hz认为是车体中部菱形模态频率。13.7Hz认为是车体横弯模态。
[0056]3、车体刚体振动频率:侧滚激励时，下心摆动频率0.8Hz，上心摆动频率2.1Hz。垂向激励时，浮沉频率1.2Hz。
[0057]4、转向架构架浮沉频率为6Hz，带宽较宽。横向、垂向激扰经一、二系悬挂传递至车体振动得到有效衰减。
[0058]5、座椅垂向振动由地板传递至靠背，振动频率为车体弹性振动频率,前、中、后部座椅振动规律一致。座椅横向振动由地板传递至靠背，振动频率为车体弹性振动频率，前、中、后座椅振动规律基本一致。
[0059]除以上结果外，还可对轴箱、构架、车体的横向和垂向的振动传递关系进行分析，同时还可以对车下设备等车辆相关部件进行振动特性测试及分析。
【权利要求】
1.一种轨道车辆振动特性试验装置，其特征在于:它由前运动平台、后运动平台、连杆、卡具和作动器构成，前运动平台及后运动平台的台面左右两侧分别安装有一个卡具，前运动平台及后运动平台的四个角的底部分别通过铰链支座安装有一个向下的垂向作动器，前运动平台及后运动平台的左侧中间位置分别通过铰链支座安装有一个向左的横向作动器，前运动平台左右两侧中间位置分别通过铰链支座安装有一个向前的连杆，后运动平台左右两侧中间位置分别通过铰链支座安装有一个向后的连杆，每一个连杆的另一端都铰链有一个固定座。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:卡具由两个开口对应的凹形槽体构成。
【文档编号】G01M17/08GK203929350SQ201420286519
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】赵明花, 谭富星 申请人:长春轨道客车股份有限公司