垂向力和牵引制动力施加机构的制作方法

本实用新型属于悬挂式空轨齿轮箱试验技术领域，具体涉及一种垂向力和牵引制动力施加机构。

背景技术：

空中轨道列车(简称空轨)是悬挂式单轨交通系统，其轨道设置在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中，悬挂式空轨能在无需扩展城市现有公路设施的基础上缓解城市交通难题。相对于地铁和轻轨，悬挂式空轨具有以下特点：1、造价最低，工程简单，工程最快；2、占地面积小，不影响地面原有建筑；3、施工时对环境影响最小；4、可拆除，改线及扩建容易。

悬挂式空轨齿轮箱在正式装车试运行之前必须进行型式试验，悬挂式空轨在国内是一个新兴领域，因此国内还未进行过悬挂式空轨齿轮箱型式试验。汽车零部件传动部件的考核，其转速扭矩和力的考核是分开的，比如驱动桥垂直弯曲疲劳试验和齿轮疲劳试验是两个不同的试验项目不能同时进行。但由于悬挂式空轨齿轮箱特殊的安装形式要求，使得我们在进行齿轮疲劳试验中需要加入车轮对悬挂式空轨齿轮箱产生的负载(包括垂向力和牵引制动力)的考核，使试验更接近于实际，实验结果更为可靠。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型旨在提供一种为在型式试验中对悬挂式空轨齿轮箱提供垂向负载和牵引制动负载的垂向力和牵引制动力施加机构。

为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种垂向力和牵引制动力施加机构，包括分别为主试齿轮箱提供垂向负载的垂向力施加装置和提供牵引制动力负载的牵引制动力施加装置；

所述垂向力施加装置设置有两个，分别与主试齿轮箱的两个输出轴轴承座相连，每个垂向力施加装置包括由下往上依次设置的底座、底座连接杆、U形架连接杆和U形连接架，所述底座连接杆的下端铰接在底座上，在所述底座连接杆和U形架连接杆之间设置有垂向力传感器，所述U形连接架包括水平设置的连接块和竖向延伸的两根连接臂，所述U形架连接杆的上端与连接块的中心螺纹连接，在所述U形架连接杆上套设有螺母，所述螺母的上端面与连接块的下端面抵接，两根连接臂的上端分别固定在输出轴轴承座的前后两侧，所述输出轴轴承座的下端与连接块之间有间隙；

牵引制动力施加装置包括均为水平设置的平衡臂连接杆、平衡臂和两根加载臂，所述平衡臂连接杆与平衡臂的中部铰接，两根加载臂分别与平衡臂的左右两端铰接，所述加载臂与平衡臂连接杆分别位于平衡臂的前后两侧，在所述主试齿轮箱的两个输出轴轴承座上分别设置有加载臂铰接座，两根加载臂远离平衡臂的一端分别与两个加载臂铰接座铰接，所述平衡臂连接杆在动力的驱动下通过平衡臂和两根加载臂为主试齿轮箱提供牵引力负载。

作为优选，所述连接块的中部设置有向下的凸起。采用以上结构，增加连接块中部的强度，使U形架连接杆和U形连接架之间的连接更为稳定可靠。

作为优选，所述平衡臂连接杆的动力装置为水平气缸，所述水平气缸通过气缸支架安装在试验平台上，在所述水平气缸的活塞杆和平衡臂连接杆远离平衡臂的一端之间连接有牵引制动力传感器。采用以上结构，通过水平气缸提供牵引制动力，稳定可靠，易于控制，通过牵引制动力传感器能够读取牵引制动力数据。

作为优选，所述平衡臂包括两块上下相对设置的平衡板，在两块平衡板之间设置有连接杆铰接轴和两根加载臂铰接轴，所述连接杆铰接轴位于两块平衡板的中部，两根加载臂铰接轴分别位于两块平衡板的左右两端，所述平衡臂连接杆和两根加载臂分别通过连接杆铰接轴和对应的加载臂铰接轴与平衡臂铰接。采用以上结构，平衡臂本身强度高，结构稳定可靠，同时平衡臂连接杆、两根加载臂与平衡臂之间连接稳固且连接方式易于实现。

本实用新型的有益效果是：垂向力施加装置采用顶螺纹的方式施加垂向力，向上旋转螺母，U形架连接杆会对U形连接架产生向下的拉力，方式简单，易于实现，且能够施加的垂向力范围大，两个垂向力施加装置分别与主试齿轮箱的两个输出轴轴承座相连，使施力方式更接近于实际；牵引制动力施加装置采用平衡臂使两处受力点同时受力，且受力相同，使得施力方式与主试齿轮箱在实车上的使用状态更为接近，平衡臂连接杆、两根加载臂和平衡臂之间以及两根加载臂和主试齿轮箱之间均采用铰接的方式，使得在牵引制动力的施加过程中不改变力的施加方向。

附图说明

图1为悬挂式空轨齿轮箱型式试验综合试验台的结构示意图；

图2为悬挂式空轨齿轮箱型式试验综合试验台的俯视图；

图3为悬挂式空轨齿轮箱型式试验综合试验台的左视图；

图4为转向力施加机构的结构示意图；

图5为本实用新型的结构示意图；

图6为本实用新型的正视图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：

如图5和图6所示，一种垂向力和牵引制动力施加机构，由分别为主试齿轮箱104提供垂向负载的垂向力施加装置300和提供牵引制动力负载的牵引制动力施加装置400组成。

如图5和图6所示，垂向力施加装置300设置有两个，分别与主试齿轮箱104的两个输出轴轴承座106相连，每个垂向力施加装置300包括由下往上依次设置的底座310、底座连接杆320、U形架连接杆340和U形连接架350，底座连接杆320的下端铰接在底座310上，本实施例中，底座310包括相对设置的两个轴承座，在两个轴承座之间设置有关节轴承轴，底座连接杆320采用关节轴承，其轴承端套设在两个轴承座之间的关节轴承轴上，在底座连接杆320和U形架连接杆340之间设置有垂向力传感器330，通过垂向力传感器330能够读取垂向力数据，U形连接架350包括水平设置的连接块350a和竖向延伸的两根连接臂350b，连接块350a的中部设置有向下的凸起，U形架连接杆340的上端与连接块350a的中心螺纹连接，在U形架连接杆340上套设有螺母360，螺母360的上端面与连接块350a的下端面抵接，两根连接臂350b的上端分别固定在输出轴轴承座106的前后两侧，输出轴轴承座106的下端与连接块350a之间有间隙。

如图5和图6所示，牵引制动力施加装置400包括均为水平设置的平衡臂连接杆410、平衡臂420和两根加载臂430，平衡臂连接杆410与平衡臂420的中部铰接，两根加载臂430分别与平衡臂420的左右两端铰接，加载臂430与平衡臂连接杆410分别位于平衡臂420的前后两侧，在主试齿轮箱104的两个输出轴轴承座106上分别设置有加载臂铰接座440，两根加载臂430远离平衡臂420的一端分别与两个加载臂铰接座440铰接，本实施例中，平衡臂420包括两块上下相对设置的平衡板420a，在两块平衡板420a之间设置有连接杆铰接轴和两根加载臂铰接轴，连接杆铰接轴位于两块平衡板420a的中部，两根加载臂铰接轴分别位于两块平衡板420a的左右两端，平衡臂连接杆410和两根加载臂430分别通过连接杆铰接轴和对应的加载臂铰接轴与平衡臂420铰接，平衡臂连接杆410的动力装置为水平气缸450，水平气缸450通过气缸支架安装在试验平台101上，在水平气缸450的活塞杆和平衡臂连接杆410远离平衡臂420的一端之间设置有牵引制动力传感器460，平衡臂连接杆410在水平气缸450的驱动下通过平衡臂420和两根加载臂430为主试齿轮箱104提供牵引力负载。

本实用新型的垂向力和牵引制动力施加机构主要用于悬挂式空轨齿轮箱型式试验综合试验台，为主试齿轮箱104提供垂向负载和牵引制动力负载，以下是对悬挂式空轨齿轮箱型式试验综合试验台的进一步说明：

如图1至图6所示，一种悬挂式空轨齿轮箱型式试验综合试验台，由试验平台101、驱动电机102、加载电机103、主试齿轮箱104、陪试齿轮箱105、变速器107、齿轮箱支架108、陪试齿轮箱支架109、转向力施加机构200、垂向力施加机构300和牵引制动力施加机构400组成，主试齿轮箱104作为主试件，安装方式与主试齿轮箱104在实际运行时一致，主试齿轮箱104通过主试齿轮箱支架108悬空安装在试验平台101上，陪试齿轮箱105作为陪试件，通过陪试齿轮箱支架109悬空安装在试验平台101上，驱动电机102和加载电机103均设置在试验平台101上，陪试齿轮箱105通过驱动电机102驱动，主试齿轮箱104通过加载电机103提供负载，驱动电机102和陪试齿轮箱105构成的水平串联组与加载电机103和主试齿轮箱104构成的水平串联组平行，且驱动电机102和加载电机103均位于陪试齿轮箱105和主试齿轮箱104的同一侧，主试齿轮箱104和陪试齿轮箱105采用同一端与各自对应的电机串联，它们的另一端通过垂直于串联组的联轴器相连，且联轴器相对水平面倾斜布置，本实施例中，主试齿轮箱104和陪试齿轮箱105的选型相同，主试齿轮箱104和陪试齿轮箱105的输入轴通过联轴器相连，它们各自的输出轴分别与加载电机103和驱动电机102的电机轴相连，采用陪试齿轮箱105与主试齿轮箱104串联的方式不仅能够克服主试齿轮箱104的输入轴具有一定的仰角，导致台架布置困难的问题，同时能够提高主试齿轮箱104的性能，延长主试齿轮箱104的使用寿命，驱动电机102和加载电机103均可更换，使试验过程中转速扭矩等试验参数调整范围更大，实验结果更为全面；本实施例中，在陪试齿轮箱105和驱动电机102之间、主试齿轮箱104和加载电机103之间均设置有变速器107。在试验平台101上设置有为主试齿轮箱104提供转向负载的转向力施加机构200、为主试齿轮箱104提供车轮负载(包括垂向负载和牵引制动力负载)垂向力和牵引制动力施加机构。

如图1至图3所示，主试齿轮箱104通过主试齿轮箱支架108安装在试验平台101上，主试齿轮箱支架108设置在试验平台101上远离陪试齿轮箱105的一侧，主试齿轮箱支架108包括底板108a和支撑臂108b，支撑臂108b由左右间隔设置在底板108a上的安装板组成，相邻的安装板之间通过横板相连，支撑臂108b向上延伸后再向靠近陪试齿轮箱105的方向弯折，在支撑臂108b的竖直段和弯折段上分别设置有安装支耳108c，主试齿轮箱104的箱体通过安装支耳108c固定安装在上主试齿轮箱支架108上。在主试齿轮箱104的箱体靠近输出轴轴承108的位置设置有温度感应装置，温度感应装置可以为温度传感器，本实施例中，采用在靠近输出轴轴承108的关键位置粘贴热电偶的方式来实时监控并记录主试齿轮箱104的壳体温度。

如图1至图3所示，陪试齿轮箱105通过陪试齿轮箱支架109安装在试验平台101上，陪试齿轮箱支架109为由横板109a和两根纵梁109b围成的门形架，横板109a向靠近主试齿轮箱104的一侧延伸，在该延伸段上设置有朝下的安装部109c，安装部109c包括固定安装在横板109a上的门形固定架109d，在门形固定架109d的两个支板下端分别设置有一个套环109e，在两个套环109e内设置有轴承座，陪试齿轮箱105的输出轴的左右两端分别穿设在两个轴承座内。本实施例中，在横板109a上侧设置有呈网格结构的加强筋109f。

如图1至图4所示，转向力施加机构200包括高度调节装置210和连接装置220，高度调节装置210包括固定座211、调节臂212、上连杆213和下连杆214，上连杆213和下连杆214分别铰接在调节臂212的上端和中部，上连杆213和下连杆214均为水平延伸且分别位于调节臂212的左右两侧，在下连杆214和连接装置220之间设置有转向力传感器230，连接装置220远离转向力传感器230的一端固定安装在主试齿轮箱104的箱体上；本实施例中，在固定座211上设置有两个轴承座215，两个轴承座215前后相对设置，在两个轴承座215之间能转动地设置有支承轴216，在该支承轴216和两个轴承座215之间分别设置有轴承，调节臂212的下端能左右转动地套设在支承轴216上，调节臂212的安装结构稳定可靠，且能够承受的转向力范围大；调节臂212包括两块前后相对设置的调节板212a，两块调节板212a的下端开设有供支承轴216穿过的通孔，在两块调节板212a之间设置有上铰接轴212b和下铰接轴212c，上铰接轴212b和下铰接轴212c分别位于两块调节板212a的上端和中部，上连杆213和下连杆214分别通过上铰接轴212b和下铰接轴212c铰接在调节臂212上，使调节臂212本身强度更高，结构更为稳定可靠，同时上连杆213、下连杆214与调节臂212之间连接稳固且易于实现；连接装置220包括悬置221和水平设置的悬置连接杆222，悬置连接杆222的一端与转向力传感器230相连，另一端铰接在悬置221的一侧，悬置221远离悬置连接杆222的一侧固定安装在主试齿轮箱104的箱体后侧，采用此种结构，使转向力施加机构的施加方式更接近与实际运行中主试齿轮箱104的转向力受力方式，使试验数据更为精确；上连杆213的动力装置为水平气缸240，水平气缸240通过支架安装在试验平台101上，上连杆213的一端与调节臂212的上端铰接，另一端通过气缸连接头与水平气缸240的活塞杆铰接，水平气缸240的活塞杆与上连杆213位于同一水平面上，水平气缸240作为转向力施加的动力装置，成本低，且在转向力施加过程中易于控制，上连杆213在水平气缸240的驱动下通过高度调节装置210和连接装置220为主试齿轮箱104提供转向负载。本实施例中，下连杆214、悬置连接杆222均采用关节轴承，上连杆213包括通过关节轴承连接头连接在一起的两个关节轴承，上连杆213的两个关节轴承的轴承端分别与调节臂212和水平气缸240活塞杆端部的气缸连接头铰接。