一种铁道机车驱动部件动态加载装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铁道机车工程技术领域，特别涉及铁道机车的驱动部件加载试验技术。
【背景技术】
[0002]随着牵引电机转速的提高和功率的加大，铁道机车轮轴驱动系统成为决定机车可靠性的关键环节，需要建立专门的试验台实现大功率机车轮轴驱动系统的动态振动加载模拟环境，展开试验研宄。
[0003]目前，可为轮轴驱动提供动态加载环境的试验台包括已经建成的铁道科学研宄院的轮轨关系试验台，可以提供模拟带有不平顺钢轨的界面。由龙门架和安装在龙门架横梁下方的液压油缸提供推力形成的动态轴重加载环境，安装在龙门架立柱上的横向油缸模拟来自车体的横向激扰。类似的试验台还有意大利的鲁西尼试验台。查阅以前的类似专利可以发现，现有的大多数转向架静态轴重加载方法都是利用龙门架和垂向油缸，油缸一端安装在龙门架上部横梁下表面，另一端直接或通过另一根横梁安装在转向架构架的上表面，对构架施加垂向载荷；还有少数利用横梁和螺杆的方式施加静态轴重。
[0004]中国发明专利公开号CN201220724006.X公开的对于动态轴重的加载，现阶段主要依靠龙门架和油缸实现，这种方式虽然普遍应用，但也存在缺点:第一，龙门架高度较高，油缸的安装及拆卸不方便，耗费工时；第二，油缸的安装方式决定了其在施加垂向载荷时承受的是压力，安全稳定性差；第三，油缸的频繁拆卸使接头及管路的寿命大大降低；第四，龙门架体积庞大用料多，设备投资多。
[0005]铁道机车的车体是安放在二个或三个转向架上。转向架上的轮轴静止不动时，承受车体重量带来的静载荷分量；沿轨道运行时，需承受因为车体振动及轨道不平顺产生的附加动载荷分量。车体施加的轮轴载荷引起的轮轴变形会明显影响齿轮、轴承等驱动部件的接触状况，改变它们的工作应力，明显影响轮轴驱动系统的可靠性。由于交流牵引电机传动相对直流牵引电机的恒功率最高转速提升幅度可以达到50%以上，因此采用交流传动的大功率机车的小齿轮轴承速度相应提高。此外，牵引电机的广谱力矩谐波在驱动及走行弹性悬挂系统中，均会引起额外的振动和应力。尽管大功率机车的轮轴驱动系统采用电机——齿轮箱一体化的结构，齿轮啮合及电机与小齿轮轴承的受力得到改善，但3000r/min以上的轴承及小齿轮一直在振动冲击环境中运行，始终是整个机车的薄弱环节。
[0006]对于最高120km/h速度的机车，牵引电机一般采用轴悬方式，轮轴驱动系统可以不带车轮试验，但对于200km/h级机车驱动系统，必须带车轮试验。不同的生产厂家、不同的机车，其轮轴驱动系统都有其特殊性。对此本发明对在考虑转向架上部横向、垂向激扰，钢轨在下部垂向激扰，考虑牵引电机全功率驱动条件下，大功率机车轮轴驱动试验动态加载问题进行研宄，将提供加载功能齐全、操作方便、试验安全的试验台振动加载方案。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种铁道机车驱动部件动态加载装置，它能有效地解决模拟牵引电机在全功率驱动条件下，对大功率机车转向架施加上部横向、垂向激扰，下部垂向激扰等轮轴驱动试验的动态加载问题
[0008]本发明的目的由以下技术方案来实现:一种铁道机车驱动部件动态加载装置包括:
[0009]一个具有六自由度运动的笼形四方体组合加载框架；
[0010]加载框架下层框架四角连接的四个垂向油缸及四套垂向弹簧拉杆；
[0011]加载框架下层框架侧梁前端连接的二根纵向电动推拉杆，侧梁后端连接的二根限位推拉杆；
[0012]加载框架上层框架左侧梁中部连接的一根横向油缸；
[0013]加载框架设有与模拟转向架上部协调的上下可调的螺纹升降定位锥销及四套垂向紧固螺杆；
[0014]加载框架设有与模拟转向架上部接口对位使用的纵向及横向调节推拉杆。
[0015]设于安装板且与加载框架联结的垂向油缸和横向油缸，(所述的垂向油缸为动态加载油缸，横向油缸为激振油缸)它们和纵向电动推拉杆及限位推拉杆的两端均设有球铰。垂向油缸的一端球铰座与安装板固结，另一端球铰座与下层框架连接，横向油缸的一端球铰座与横向反力架连接，另一端球铰座与上层框架左侧侧梁连接；二根纵向电动推拉杆的一端球铰座分别与下层框架前侧梁两端连接，二根限位推拉杆的一端球铰座分别与下层框架后侧梁两端连接；垂向弹簧拉杆的弹簧套筒与安装板连接，垂向弹簧拉杆的另一端通过球面轴承与下层框架的横梁及轮辐式传感器联结，上方通过螺母固定；上层框架的四角与下层框架的四角之间设有通过螺栓连接的立柱，上层框架与下层框架及立柱的立面之间形成的侧立面矩形框内设有呈倒“V”字形布置的固定斜撑和呈“V”字形布置的活动斜撑；上层框架中间主梁上设有左右对称的竖向长槽，槽中设有螺纹升降定位锥销；上层框架的后横端梁设有带纵向手轮的纵向调节推拉杆，上层框架靠近横向反力架的一侧设有带横向手轮的横向调节推拉杆，上层框架的前后横端梁上设有带垂向手轮的垂向紧固螺杆。
[0016]所述纵向调节推拉杆、横向调节推拉杆、垂向紧固螺杆的自由端均设有与被加载体配合的连接块。
[0017]所述下层框架的前横梁上设有可以伸缩的上车轨。
[0018]所述立柱端面带法兰。
[0019]所述螺纹升降定位锥销与上层框架之间设有可调轨距的活动换挡块。
[0020]所述活动斜撑带有球铰的一端与上层框架的纵梁联结、另一端与下层框架通过螺检联结。
[0021]上层框架的前、后端梁均为两个背对背的槽钢与上下面板的焊接结构，该上下面板上设有两个左右对称的允许垂向方头螺栓横向调整间距的长槽。
[0022]所述的模拟转向架构架由左、右两侧梁及两个端梁组成，提供驱动部件以规定的安装接口，同时为试验台加载框架提供安装界面，模拟转向架构架设有:
[0023]①带轮缘的独立转动的辅助走行轮二个，与动轮对使用同样的导轨；
[0024]②在其侧梁上表面轴箱正上方，设置Φ 60?80的锥形插销座，共二个；
[0025]③在其后端梁后侧面，设置带T形槽叉的销孔对位螺栓连接座，共二个；
[0026]④在侧梁上部两端设置T形槽垂向螺栓头连接座；
[0027]本发明的工作原理如下:
[0028]试验方法:被试验的轮轴驱动部件安装在带有约定定位接口的模拟转向架构架上，在生产车间组装成带辅助支撑轮的模拟转向架；铁道机车驱动部件动态加载装置安装在试验基础台上，主体为具有六自由度运动的笼形四方体组合式加载框架，配以垂向弹簧拉杆与垂向油缸，横向油缸，纵向电动推拉杆及限位推拉杆；加载框架的上层框架主梁上设置有二个螺纹升降定位锥销与模拟转向架匹配的快速定位接口，还开有前“门”，允许所述模拟转向架滚动进入笼形加载框架内部，借助于纵向及横向调节推拉杆，加载框架上的销与孔能实现对准，模拟转向架构架能定位到加载框架上，并被施加以六自由度的运动控制，从而实现轮轴驱动系统的动态加载试验。
[0029]由于与加载框架连接的油缸\推拉杆等杆件至少有100mm长，且两端至少有二个被动的摆动自由度，起限位作用的纵向推拉杆带间隙。加载框架垂向振动的范围为:±50mm，横向大约为±30mm，纵向电动推拉杆的动作范围为±15mm。因此，除了需要四个垂向油缸作平面协调控制外，横向与纵向运动可以自由独立控制。这样，可在如下三个方向上实现多种运动:
[0030]①垂向，模拟转向架承受加载框架施加的相当于二系悬挂装置的高圆簧或橡胶堆施加的部分车体重量，通过一系弹簧压缩变形向轮对传递垂向力，使之产生等效的轮重、轴重；具体通过调整四根垂向弹簧拉杆的螺母，调整一系弹簧的压缩量，调整静态轴重，通过动态控制与垂向弹簧拉杆并联的垂向油缸的动态伸缩量，从而可以控制动态轮重。同步控制四个垂向油缸，可以模拟转向架的沉浮振动，反相控制前后横向油缸，可以模拟点头振动；