一种轨道车辆弹性车轮加载试验台的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆弹性车轮加载试验技术领域，尤其涉及一种轨道车辆弹性车轮加载试验台。

背景技术：

当轨道车辆运行于市区地面或者高架桥上时，轮轨噪声给沿线居住环境带来了严重影响，于是弹性车轮应用而生。弹性车轮的基本结构是在钢质车轮轮箍和钢质车轮轮芯之间嵌装橡胶件，提升轨道车辆的运行平稳性，降低运行过程中的振动噪声，改善轮轨磨损。目前的弹性车的嵌装轮橡胶件多采用V形布置，该布置方式使得弹性车轮同时具备轴向刚度和径向刚度。

相关研究结果表明，弹性车轮与刚性车轮相比，弹性车轮可以降低噪声5～8dB，而对于频率为1000Hz以上的高频尖啸噪声，弹性车轮的降噪效果更好，能较刚性车轮降低15～30dB。而对于地面振动水平，弹性车轮能较刚性车轮降低最多达到70％。

随着越来越多的弹性车轮应用和研究，为了方便为弹性车轮的生产加工、性能改进等提供准确的试验数据，轨道车辆弹性车轮加载试验装置也成为一种迫切的需求。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种轨道车辆弹性车轮加载试验台，用于考核弹性车轮在动态、静态载荷下的轴向、径向刚度、抗扭能力以及车轮的疲劳性能，从而为弹性车轮的生产加工、性能改进等提供试验数据支撑。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种轨道车辆弹性车轮加载试验台，包括基座、疲劳加载组件、静态加载组件以及载荷加载组件，

其中，所述载荷加载组件能够对被试车轮施加轴向和径向的力，所述疲劳加载组件以及静态加载组件设置在所述基座上，所述疲劳加载组件包括带动被试车轮运动的驱动组件以及模拟被试车轮加减速、制动的制动组件，所述疲劳加载组件配合所述载荷加载组件模拟被试车轮运动过程的工况；

所述静态加载组件能够固定所述被试车轮并配合所述载荷加载组件模拟被试车轮静态时的工况。

进一步地，所述驱动组件包括电机、所述电机驱动的驱动轴、与所述驱动轴连接并由所述驱动轴驱动的驱动轮，所述驱动轮与所述被试车轮接触并驱动所述被试车轮运动。

进一步地，还包括设置在所述基座上的驱动平台，所述电机通过传动机构驱动所述驱动轴，所述驱动轴通过第一轴承组支撑固定，

所述电机、驱动轮、驱动轴、传动机构以及第一轴承组均固定在所述驱动平台上。

进一步地，还包括设置在基座上的双向滑台，所述双向滑台的下端通过第二轴承组固定有动加载轮轴，所述制动组件为轴制动器，所述动加载轮轴的上端与所述轴制动器连接，所述动加载轮轴的下端用于连接所述被试车轮；

所述载荷加载组件能够向所述双向滑台施加与被试车轮的轴向和径向一致的作用力，所述双向滑台带动被试车轮挤压驱动轮，从而模拟所述被试车轮的轴向和径向的作用力。

进一步地，所述动加载轮轴包括通过法兰连接的上下两节，其中，动加载轮轴的下节段与所述被试车轮可拆卸连接。

进一步地，所述静态加载组件包括轴支撑座、静加载轮轴、轴锁紧器以及静加载适配器，

所述静加载轮轴通过轴支撑座固定在所述基座上，所述被试车轮设置在静加载轮轴上，

所述轴锁紧器用于锁紧固定所述被试车轮，

所述静加载适配器连接在所述被试车轮的外缘，并能够与所述载荷加载组件连接，所述载荷加载组件通过静加载适配器向所述被试车轮施加轴向和径向的力。

进一步地，所述载荷加载组件包括两个加载作动液压缸，其中一个加载作动液压缸向所述被试车轮施加轴向力，另一个加载作动液压缸向所述被试车轮施加径向力。

进一步地，所述驱动轮为通过螺纹连接的两层结构，所述驱动轮的外层用于与所述被试车轮接触，且所述驱动轮的外层与所述被试车轮的接触面为轨道结构；

所述驱动轮的内层与驱动轴固定连接。

进一步地，还包括测控系统以及吸尘组件，所述测控系统用于控制所述疲劳加载组件以及载荷加载组件的动作，并采集被试车轮的性能指标，进行相关记录并输出；

所述吸尘组件的吸尘口设置在所述驱动轮与被试车轮接触位置的下方。

进一步地，对应第一轴承组、第二轴承组以及轴制动器分别设置有冷却系统。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供的轨道车辆弹性车轮加载试验台可兼容多种直径的常规弹性车轮，可以模拟弹性车轮在静止或者不同运动速度下的综合受力情况，获得全面的考核数据，从而为弹性车轮的生产加工、性能改进等提供了试验数据支撑。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1轨道车辆弹性车轮加载试验台的被测车轮处于疲劳加载状态时的俯视示意图；

图2是本实用新型实施例1轨道车辆弹性车轮加载试验台的被测车轮处于疲劳加载状态时的主视示意图；

图3是本实用新型实施例1轨道车辆弹性车轮加载试验台的被测车轮处于静力加载状态时的俯视示意图。

图中：1：液压油源；2：基座；3：轴支撑座；4：静加载轮轴；5：轴锁紧器；6：静加载适配器；7：双向滑台；8：轴制动器；9：加载作动液压缸；10：动加载轮轴；11：第一轴承组；12：驱动轴；13：传动机构；14：电机；15：驱动平台；16：吸尘组件；17：驱动轮；18：被试车轮；19：测控系统；20：第二轴承组。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1所示，本实用新型实施例提供的轨道车辆弹性车轮加载试验台包括基座2、疲劳加载组件、静态加载组件以及载荷加载组件。

其中，基座2包括基座框架，基座框架包括上侧面、下底面以及连接在上侧面、下底面之间的侧面，也即基座框架形成了一个容置设备的空间。基座2是整个弹性车轮试验台的支撑部分，其它主要部件均安装在基座上。

所述载荷加载组件能够对被试车轮施加轴向和径向的力，所述疲劳加载组件以及静态加载组件设置在所述基座上，所述疲劳加载组件包括带动被试车轮18运动的驱动组件以及模拟被试车轮18加减速、制动的制动组件，所述疲劳加载组件配合所述载荷加载组件模拟被试车轮运动过程的工况，所述静态加载组件能够固定所述被试车轮并配合所述载荷加载组件模拟被试车轮静态时的工况。

需要说明的是，本实施例疲劳加载组件主要用于模拟车轮在长时间运动过程中的径向、轴向承受载荷的工况，静态加载组件用于模拟车轮在静态时的径向、轴向承受载荷的工况；载荷加载组件是试验台对被试车轮加载作用力的执行机构。

如图1或3所示，疲劳加载组件的驱动组件包括驱动电机14、传动机构13、驱动轴12、第一轴承组11、驱动轮17以及驱动平台15。其中，所述驱动电机14、驱动轮17、驱动轴12、传动机构13、以及第一轴承组11固定在所述驱动平台15上，所述驱动平台15的下端面与基座框架的下底面连接，这样可以通过调节驱动平台15的位置，调整驱动轮17和被试车轮18之间的距离，方便了更换不同尺寸的被试车轮18。

具体的，驱动电机14优选为变频电机，这样可以通过改变电机的供电频率调节驱动电机14的转速，从而调接电机的输出功率；传动机构13为带传动机构，一端连接驱动电机14的输出转轴，另一端连接驱动轴12的后端，主要功能是将驱动电机14的输出转矩传递给驱动轴12；驱动轴12通过第一轴承组11安装在驱动平台15上，驱动轴12后端与传动机构13相连，驱动轴12前端与驱动轮17连接，所述驱动轮与所述被试车轮18接触并驱动所述被试车轮18运动。

需要说明的是，第一轴承组11为驱动轴12的支撑机构，可自带冷却系统，主要功能是保证驱动轴12高速转动。

作为一种优选的实施方式，所述驱动轮17轮体分两层结构，外层为可更换组件，与内层采用螺纹连接，外层与被试车轮18接触，两轮之间的接触面设计为轨道样式，从而模拟被试车轮18在轨道上的运动情况，内层与驱动轴12相连。

驱动轮17设置为两层结构，一方面外层结构是可更换的，在试验过程中出现损坏时，只需要更换外层结构即可；同时外层结构与被试车轮18的接触面设计为轨道面，这样可以准确的模拟被试车轮18实际过程中与轨道接触的运动过程，使得试验数据更具有真实性和说服力。

如图1或3所示，为了更好的进行疲劳加载试验，所述被试车轮18是通过设置在基座底面上的双向滑台7进行固定，其中，所述制动组件可以为轴制动器8。

如图1或3所示，本实施例轨道车辆弹性车轮加载试验台的被试车轮18的具体的设置为，所述双向滑台7的下段通过第二轴承组20固定有动加载轮轴10，所述动加载轮轴10的上端与所述轴制动器8连接，所述动加载轮轴10的下端用于连接所述被试车轮18。

需要说明的是，第二轴承组20为动加载轮轴10的支撑机构，第二轴承组20自带冷却系统，主要功能是保证动加载轮轴10的高速转动。

本实施例轨道车辆弹性车轮加载试验台的被试车轮18安装在动加载轮轴10上，动加载轮轴10优选的可由两节组成，两节之间采用法兰连接，与被试车轮18连接的一节可更换，用于适用不同尺寸的弹性车轮；另一节安装在第二轴承组20上，端部连接轴制动器8，也即轴制动器8安装在动加载轮轴10的尾部，轴制动器8的主要功能是提供制动力矩，给被试车轮18提供制动环境，轴制动器8上还可以设置了冷却组件，方便长时间或者频繁提供制动力矩。

容易理解的是，本实施例轴制动器8、动加载轮轴10、安装动加载轮轴10的第二轴承组20都安装在双向滑台7的上安装面上，双向滑台7的下表面和基座2连接，这样既简化了设备之间设置，又可以通过调节双向滑台7的位置调节被试车轮的位置；同时双向滑台7与基座2之间有两个方向的自由度，分别是被试车轮18的轴向和径向，双向滑台7可同时在两个方向上移动，在疲劳加载过程中，双向滑台7可以随加载作动液压缸9的输出杆在运动；这样，所述载荷加载组件通过向所述双向滑台施加与被试车轮的轴向和径向一致的作用力，所述双向滑台运动带动被试车轮挤压驱动轮，从而模拟所述被试车轮的轴向和径向的作用力。

如图3所示，所述静态加载组件包括静加载轮轴、轴锁紧器以及静加载适配器，轴支撑座3固定在所述基座上，静态加载过程中，被试车轮18安装在静加载轮轴4上，静加载轮轴4安装在轴支撑座3上，被轴锁紧器5固定，加载作动液压缸9通过静加载适配器6将加载力传递给被试车轮18。

需要说明的是，被试车轮18在静力加载试验工况时，被试车轮18套设在静加载轮轴4上，被试车轮18不与基座接触，也即被试车轮18在静力加载试验工况时，被试车轮18由静加载轮轴4支撑，受加载作动液压缸9通过静加载适配器6施加的轴向和径向的力。

如图1所示，作为一种实现方式，本实施例轨道车辆弹性车轮加载试验台的载荷加载组件可以是液压加载系统，包括与液压油源1连接的两个加载作动液压缸9，其中，液压油源1通过抽油泵、伺服阀、管路与加载作动液压缸9连接，其中一个加载作动液压缸向所述被试车轮施加轴向力，另一个加载作动液压缸向所述被试车轮施加径向力。

作为一种优选的实施例，如图2所示，本实施例轨道车辆弹性车轮加载试验台还包括吸尘组件16以及测控系统19。

如图2所示，吸尘组件16包括吸尘口、与吸尘口连接的软管以及提供吸尘动力的连接在软管末端的工业吸尘器，其中，所述吸尘口对应驱动轮17和被试车轮18的下方设置，这样吸尘器能够方便的将驱动轮17和被试车轮18在疲劳加载试验过程中产生的粉尘等吸走，保护试验现场环境。

测控系统19主要用于设置试验台的加载工况，控制载荷加载组件的载荷输出以及采集车轮各项性能指标，进行相关记录并输出。

本实施例轨道车辆弹性车轮加载试验台的疲劳加载试验工况如图1所示，被试车轮18安装在动加载轮轴10上，调整双向滑台7和驱动平台15位置，使得被试车轮18和驱动轮17紧密贴合；同时，加载作动液压缸9安装在合适的位置，与双向滑台7连接。在被试车轮18周边布置传感器采集被试车轮18在加载工程中的变形情况。布置完毕后，开启系统进行试验，驱动电机14根据测控系统19的设定转速运动，通过传动机构13带动驱动轴12及驱动轮17转动，被试车轮18随驱动轮17转动，模拟弹性车轮在轨道上的运动，加载作动液压缸9根据测控系统的设定波形运动，可轴向与径向同时加载，也可任意单方向加载，加载过程中，轴制动器8可频繁模拟制动，制动力和制动时间可以在测控系统19上设置。

静力加载试验工况如图3示，被试车轮18安装在静加载轮轴4上，调整静加载适配器6和加载传感器9的位置，使静加载适配器6与被试车轮18紧密贴合。在被试车轮18周边布置传感器采集被试车轮18在加载工程中的变形情况。布置完毕后，开启系统进行试验，加载作动液压缸9根据测控系统的设定载荷谱加载，可轴向与径向同时加载，也可任一单方向加载。

综上所述，本实施例的轨道车辆弹性车轮加载试验台，功能全面，通用性强，可全面模拟考核弹性车轮的各项性能指标，为弹性车轮的加工生成、性能改进等提供数据支持，且有效利用了设备和空间，降低了产品成本和使用成本。

本实用新型所述的弹性车轮加载试验台并不局限于弹性车轮试验中，在不脱离本实用新型宗旨的前提下能做出各种变化和拓展，比如可应用于有相同静力和疲劳试验需求的各类机械结构试验中，可以起到同等效果，本实用新型中未作详细描述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。