基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风洞试验技术领域，具体为一种基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置。
【背景技术】
[0002]为保证移动车辆在横风作用下的安全运行，需要测试列车在横向风作用下车辆的气动特性。试验时，由风洞提供垂直于桥梁方向的横向风作用于车辆和桥梁，牵引控制系统控制车量速度，使其按照“加速-平稳-减速”的过程移动，并在在平稳移动阶段测试车辆模型所受的六分力。现在有移动车辆模型风洞试验装置中，受试验装置加工精度、测试仪器及牵引控制系统的限制，车辆模型在平稳移动过程中，车辆模型不可避免的存在一定的振动，当采用天平测试车辆模型的气动力时，无法过滤车辆模型惯性力的影响，从而影响测试精度。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种采用精密直线滑轨和滑块明显减小车辆模型振动的基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，技术方案如下:
一种基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，包括车辆模型、测力天平、速度传感器、牵引系统，以及由支架支撑的桥梁模型，还包括固定设置在所述桥梁模型桥面上的精密直线滑轨，所述精密直线滑轨上设有与牵引系统连接的滑动装置，所述滑动装置固定在车辆模型内；所述测力天平通过测力支架固定在所述滑动装置上；所述速度传感器设置在所述桥梁模型的桥面上。
[0004]进一步的，所述滑动装置由一个以上的滑块通过滑块连接杆固定连接构成，所述滑块底部设有U型滑槽，滑槽卡套在所述精密直线滑轨上。
[0005]更进一步的，所述桥梁模型为等截面，桥面上设有用于安装所述精密直线滑轨的U型轨道槽，U型轨道槽的宽度大于所述滑动装置的宽度，精密直线滑轨和滑动装置的接触面与桥面为同一平面；所述精密直线滑轨下方设有滑轨平台，滑轨平台固定在滑轨平台支撑上，滑轨平台支撑固定在所述桥梁模型的支架上。
[0006]更进一步的，所述牵引系统包括位于桥梁模型两端的两个设置在带轮架上的带轮，所述带轮由伺服电机通过传动带驱动；还包括同步带，所述同步带绕桥梁模型桥面和桥底以及两个带轮一周，且同步带的两端分别连接所述滑动装置的两端。
[0007]更进一步的，所述牵引系统还包括设置于所述桥梁模型桥底的用于增加同步带张力的张紧轮。
[0008]更进一步的，还包括起稳固作用的底板，所述底板固定在所述桥梁模型的支架之下。
[0009]本发明的有益效果是:本发明采用了精密直线滑轨和滑块，可大大减小车辆模型在移动过程中的振动，实现车辆模型的高精度平稳运行，从而可使测力天平更精确的测试出车辆模型的气动力，还可测试不同风向、不同风速、不同车速下车辆六分量力；该系统成本低、原理简单且操作容易；并可适用于多种交通车辆位于不同线路形式时气动力的风洞试验，适用范围很广。
【附图说明】
[0010]图1为桥上移动车辆模型风洞试验装置的整体结构示意图。
[0011]图2为图1中A-A处剖面结构示意图。
[0012]图中:1、车辆模型；2、桥梁模型；3、滑轨平台；4、测力天平；5、测力支架；6、滑块；7、滑块连接杆；8、同步带；9、滑轨平台支撑；10、支架；11、张紧轮；12、底板；13、风洞地板；14、带轮架；15、带轮；16、伺服电机；17、传动带；18、精密直线滑轨；19、速度传感器。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明:一种基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，包括车辆模型1、测力天平4、速度传感器19、牵引系统，以及由支架10支撑的桥梁模型2，还包括固定设置在所述桥梁模型2桥面上的精密直线滑轨18，所述精密直线滑轨18上设有与牵引系统连接的滑动装置，所述滑动装置固定在车辆模型I内；设置一定数量的速度传感器19在桥梁模型2的桥面上，速度传感器19为非接触式传感器，用于测试滑块6通过时的速度。桥梁模型2沿长度为等截面，车辆模型I可以是汽车或火车等地面交通工具的模型，本实施例选用列车模型。
[0014]其中，滑动装置由一个以上的滑块6通过滑块连接杆7固定连接构成，所述滑块6底部设有U型滑槽，滑槽卡套在所述精密直线滑轨18上，本实施例，选用3个滑块6。精密直线滑轨18与滑块6是配套的一个系统，通常为合金铝制品，国内外很多品牌可满足此要求，其精密度要求一般为P级。滑块6和精密直线滑轨18间的间隙可控制在30 μ m范围内，明显减小了车辆模型I的振动，使采用天平直接精确测试车辆模型I的气动力成为可能。精密直线滑轨18的尺寸很小(15mm)，嵌入桥面后(高铁简支梁模型桥面宽600mm)，对气流的干扰很小。
[0015]测力天平4为六分量天平，具有单轴过载能力强的特点，与数据采集及处理装置相连。测力天平4固定安装在车辆模型I中心，位于精密直线滑轨18正上方，通过测力支架5固定于滑块连接杆7之上。
[0016]桥梁模型2的桥面上设有用于安装所述精密直线滑轨18的U型轨道槽，U型轨道槽的宽度大于滑块6的宽度，精密直线滑轨18和滑块6的接触面与桥面为同一平面；精密直线导轨8嵌入桥梁模型2桥面的U型轨道槽内，下方设有由矩形钢板制成的滑轨平台3，滑轨平台3固定在滑轨平台支撑9上，滑轨平台支撑9固定在桥梁模型2的支架10上，可用于调整滑轨平台3的竖向平顺性。
[0017]牵引系统包括位于桥梁模型2两端的两个设置在带轮架14上的带轮15和同步带8，所述同步带8绕桥梁模型2桥面和桥底以及两个带轮15 —周，且同步带8的两端分别连接滑块连接杆7的两端。桥梁模型2桥底的同步带8穿过支架10，并通过张紧轮11向下移动来增加同步带8的张紧力。带轮15由伺服电机16通过传动带17驱动，带动同步带8牵引滑块连接杆7，从而实现车辆模型I在桥面上运动，并用速度传感器19测试滑块6通过时的速度，检验牵弓I系统的准确性。
[0018]采用同步带8是因为:同步带8具有传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；传动效率高，可达0.98，节能效果明显等特点。同步带8的传动效果明显比钢丝绳或皮带高，它可以更准确的控制车辆模型I的滑动速度，可使模拟试验更接近实际情况。
[0019]桥梁模型2的支架10下还固定有底板12，底板12为一水平钢板，起稳固作用，试验时置于风洞地板13之上。
[0020]工作时，由风洞提供垂直于桥梁方向的横向风作用于车辆模型I和桥梁模型2，伺服电机16驱动同步带8牵引滑块6运动，通过控制伺服电机16的转速控制车速，车辆模型I运动之前，测力天平4开始采集车辆模型I所受的六分力数据，在车辆经过“加速-平稳-减速”的运动过程后，停止采集；并采用速度传感器19测试车辆的运动速度。数据处理时采用平稳段的数据。本装置可进行双车交会、队列行车及超车试验，经过对桥面适当改造后，还可测试车辆通过隧道口时车辆的气动力。
【主权项】
1.一种基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，包括车辆模型(1)、测力天平(4)、速度传感器(19)、牵引系统，以及由支架(10)支撑的桥梁模型(2)，其特征在于，还包括固定设置在所述桥梁模型(2)桥面上的精密直线滑轨(18)，所述精密直线滑轨(18)上设有与牵引系统连接的滑动装置，所述滑动装置固定在车辆模型(I)内；所述测力天平(4)通过测力支架(5)固定在所述滑动装置上；所述速度传感器(19)设置在所述桥梁模型(2)的桥面上。
2.根据权利要求1所述的基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，其特征在于，所述滑动装置由一个以上的滑块(6 )通过滑块连接杆(7 )固定连接构成，所述滑块底部设有U型滑槽，滑槽卡套在所述精密直线滑轨(18)上。
3.根据权利要求1所述的基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，其特征在于，所述桥梁模型(2 )的桥面上设有用于安装所述精密直线滑轨(18 )的U型轨道槽，U型轨道槽的宽度大于所述滑动装置的宽度，精密直线滑轨(18)和滑动装置的接触面与桥面为同一平面；所述精密直线滑轨(18)下方设有滑轨平台(3)，滑轨平台(3)固定在滑轨平台支撑(9)上，滑轨平台支撑(9)固定在所述桥梁模型(2)的支架(10)上。
4.根据权利要求1所述的基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，其特征在于，所述牵引系统包括位于桥梁模型(2)两端的两个设置在带轮架(14)上的带轮(15)，所述带轮(15)由伺服电机(16)通过传动带(17)驱动；还包括同步带(8)，所述同步带(8)绕桥梁模型(2)桥面和桥底以及两个带轮(15)—周，且同步带(8)的两端分别连接所述滑动装置的两端。
5.根据权利要求4所述的基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，其特征在于，所述牵引系统还包括设置于所述桥梁模型(2)桥底的用于增加同步带(8)张力的张紧轮(11)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，其特征在于，还包括起稳固作用的底板(12)，所述底板(12)固定在所述桥梁模型(2)的支架(10)之下。
【专利摘要】一种基于精密直线滑轨的桥上移动车辆模型风洞试验装置，包括车辆模型、测力天平、速度传感器、牵引系统，以及由支架支撑的桥梁模型，还包括固定设置在所述桥梁模型桥面上的精密直线滑轨，所述精密直线滑轨上设有与牵引系统连接的滑动装置，所述滑动装置固定在车辆模型内；所述测力天平通过测力支架固定在所述滑动装置上；所述速度传感器设置在所述桥梁模型的桥面上。本发明采用了精密直线滑轨和滑块，可大大减小车辆模型在移动过程中的振动，实现车辆模型的高精度平稳运行，从而可使测力天平更精确的测试出车辆模型的气动力，还可测试不同风向、不同风速、不同车速下车辆六分量力；该系统成本低、原理简单且操作容易；适用范围很广。
【IPC分类】G01M9-00
【公开号】CN104655390
【申请号】CN201510075250
【发明人】向活跃, 李永乐, 徐昕宇, 张明金, 廖海黎
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月12日