专利名称：曲线弯道模拟综合试验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种曲线弯道模拟综合试验台，属机车车辆弯道通过能力检验检测方法和控制装置类。
背景技术：
目前国内轨道机车行业对机车车辆进行曲线弯道模拟试验时，往往是采用在一段已建好的轨道上进行试验；为了满足不同轨距、不同曲线半径、不同超高的机车和车辆试验的要求，就需要建设不同的线路对它们进行弯道能力的检测，显然，这样做的结果会造成线路建设的投资较大。在国外，德国西门子公司有一简单的弯道模拟试验台，但它仅用于单个转向架的转动来实现弯道模拟，根本无法真实反映机车和车辆的车体、转向架之间的连接件在通过弯道时的实际干涉情况。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种具有多种功能的机车曲线弯道模拟试验台，希望它不仅能够满足不同轨距，不同最小曲线半径，同时还能适应不同超高线路等工况条件。
这种曲线弯道模拟综合试验台，其特征在于该模拟试验台是由六个独立的运动单元A排列组成，所述的每个独立单元A由四个机械组合平台构成；即最上面是完成机车水平面内弯道转动模拟的平面转动平台P1、第二层为实现沿机车纵向为轴转动的倾摆平台P2、第三层为能带动二层平台倾摆的丝杆——螺母传动机构的移动平台P3、第四层为能带动以上三层平台实现横向移动并同时完成转向架曲线弯道模拟试验的固定基础平台P4。
所述的平面转动平台P1的中心转轴处安装一角位移传感器5，并经中心转动轴的底座与二层倾摆平台P2中心定位轴6相连接，此外，在所述一层平面转动平台P1与二层倾摆平台P2之间的二层倾摆平台上面对称设置着两组帮助上下两层实现相对滑动的圆锥滚子支撑组件3，同时又在一层平面转动平台P1的一侧设置着由伺服电机13、行星齿轮减速机12联合驱动的涡轮—蜗杆传动机构10；该涡轮—蜗杆传动机构10固定在二层平台上，但其传动蜗杆则与设于一层转动平台P1边部的涡轮组成驱动一层平面转动平台P1产生角位移的动力机构；所述的二层倾摆平台P2其底部呈圆弧形，该倾摆平台的圆弧形外底面座落在设于第三层移动平台P3的四个限位滚子支撑件14上；所述的第三层移动平台P3，其平台一侧设有由伺服电机13和行星齿轮减速机12组成的动力变速驱动装置，其伸入台腔内的是一端部带有万向联轴节18的一个丝杆一螺母传动机构9；其丝杆上的传动螺母则经连接件与二层倾摆平台P2圆弧形底部连接，组成驱使二层平台实现倾摆的驱动机构；而所述的摆动螺母机构15，则由设于三层移动平台P3内腔中的螺母安装支架20、以及串于该螺母安装支架20中的螺母21构成，并且在该螺母的中心穿置着丝杆22；所述的固定基础平台P4的一侧也设有由伺服电机13和行星齿轮减速机12组成的动力变速驱动装置，其伸入台腔内的是一端部带有万向联轴节18的一个丝杆—螺母传动机构11；其位于台腔中心部的传动螺母经传动连接件与上层平台底部连接，由此组成带动上面三层平台一起实现横向移动的横向位移机构。
在所述的独立运动单元A的每一平面转动平台P1上均设有四个与上部轨道1固接的负荷传感器2。
所述的平面转动平台P1设有可供自由调整轨道1间距的T形槽19。
根据以上技术方案设计的这种机车曲线弯道多功能模拟试验台，其优点是测试功能比较齐全，既可以用于对机车、车辆弯道通过能力的检测，并能适用不同轨距机车、车辆的检测，同时还能进行机车整车称重以及低速状态下的轮轨力(脱轨系数)测量。
附图1为曲线弯道模拟综合试验台整体俯视图；附图2为组成试验台的单元体结构示意图；附图3为图2的平面视图；附图4为图2的侧视图；附图5摆动螺母机构局部结构示意图。
图中1-轨道 2-负荷传感器、3-圆锥滚子支撑组件、4-平面转动平台P1、5-角位移传感器、6-定位轴、7-倾摆平台P2、8-移动平台P3、9-丝杆—螺母传动机构、10-涡轮—蜗杆传动机构、11-丝杆—螺母传动机构、12-行星齿轮减速机、13-伺服电机、14-限位滚子支撑件、15-摆动螺母机构、16-固定基础平台P4、17-直线辊子轴承、18-万向联轴节、19-T形导槽、20-螺母安装支架、21-螺母、22-丝杆。
具体实施例方式
如附图所示的这种曲线弯道模拟综合试验台，它由六个结构完全相同的独立运动单元A，可以按照不同机车、车辆的轴式排列组成(附图1为2CD轴式机车用排列形式)，其每个独立运动单元A由自上而下的平面转动平台P1、倾摆平台P2、移动平台P3和固定基础平台P4组成。
其中所述的平面转动平台P1的上平面上设置着与负荷传感器2相连接，并通过传感器底部螺栓紧固在上平面T形槽19内的轨道1；同时，在该转动平台P1的中心转轴处安装一角位移传感器5；另外在平面转动平台P1的一侧设置着由伺服电机13、行星齿轮减速机12联合驱动的涡轮—蜗杆传动机构10；该涡轮—蜗杆传动机构10中的蜗杆两端通过轴固定在二层平台上，但其传动蜗杆部则与设于一层平面转动平台P1相应边部的涡轮啮合，由此组成驱动一层平面转动平台P1产生角位移的动力机构。
所述的二层倾摆平台P2，其底部呈圆弧形，其上部平台面上设有两组左右对称、帮助上下两层平台P1和P2实现相对转动的圆锥滚子支撑组件3，同时，又在该倾摆平台圆弧形底部设有座落于第三层移动平台P3上的四个限位滚子支撑组件14。
所述的第三层平移平台P3除了上平面设有四个限位滚子支撑组件14外，其平台一侧设有由伺服电机13和行星齿轮减速机12组成的动力变速驱动装置，其伸入台腔内的是一端部装有万向联轴节18的一个丝杆—螺母传动机构9，其丝杆上的传动螺母则经过连接件与二层倾摆平台P2圆弧形底部连接，组成驱动二层平台实现倾摆的摆动螺母机构；而所述的摆动螺母机构15则由设于三层移动平台P3内腔中的螺母安装支架20、以及串于该螺母安装支架中的螺母21构成，并且在该螺母的中心穿置着丝杆22。
所述第四层的固定基础平台P4，其平台上平面上设有两组组成与上面第三层平台P3共用的直线辊子轴承组件17，并且在固定基础平台P4的一侧也设有由伺服电机13和行星齿轮减速机12组成的动力变速驱动装置；其伸入台腔内的是一端部带有万向联轴节18的一个丝杆—螺母传动机构11，其位于台腔内的固定螺母经连接件与上层平台P3底部连接，由此组成带动上面三平台一起实现横向移动的传动机构。
试验台结构原理介绍该综合试验台共有六个独立的运动单元A，每个单元可以分别完成水平转动、横向移动和使机车倾摆的功能。每个单元共包含4层平台，最上面一层为平面转动平台P1，完成机车的水平面内弯道转动模拟；第二层为使机车倾摆的平台(简称倾摆平台P2)，完成机车的线路超高模拟；第三层为丝杆一螺母的传动机构的安装座，带动第二层平台倾摆的移动平台P3，第四层平台P4完成上面三个平台横向移动，完成曲线弯道试验中的转向架的横向移动。
在进行试验时，首先根据被试机车、车辆的轴距、轨距进行试验台的调整，轨距的调整依靠沿T型导槽19方向移动最上层的平面转动平台P1上面的负荷传感器2来实现，轴距的调整依靠调整各独立的运动单元之间的距离来完成。
综合试验台调整完毕后，机车、车辆通过上车桥架或者用天车吊至试验台上。并在两端车钩位置固定机车或者车辆。
试验时，控制系统控制各运动单元A的每个驱动部分，按预先编制好的顺序进行转动、倾摆、平移等，分别模拟机车、车辆在通过曲线弯道时的曲线、超高和轮对的横向移动。(模拟机车从第一轮对开始由直线段过渡至缓和曲线段，再有缓和曲线段至曲线段，最后经由缓和曲线段到最后一个轮子经过直线段的全过程的曲线弯道模拟)同时在运动的过程中可以通过轨道梁下方的力传感器测量轮轨作用的垂向力和横向力。计算出一定速度下通过弯道的脱轨系数。
第一层平面转动平台P1和第二层的倾摆平台P2之间的传动部分为一套涡轮一蜗杆传动机构10，其中涡轮固定在平面转动平台P1的边缘，蜗杆通过两轴承座固定在倾摆平台P2上，两层之间的支撑采用了辊子支撑机构，以减少传动时的摩擦阻力；第二层的倾摆平台P2采用丝杆一螺母传动机构9来传递倾摆运动(完成超高模拟)，安装在倾摆平台P2下方的螺母可以随着倾摆平台的转动而转动，使之不影响倾摆平台的转动(见附图)。倾摆平台由第三层移动平台P3上的四个限位滚子支撑组件14来承受机车的重力并减少摆动时的摩擦阻力。第三层平台可以沿横向移动，同样横向移动的传动机构采用了丝杆--螺母传动机构11来传递运动，第三层移动平台P3和第四层基础平台P4之间采用了直线辊子轴承17支撑第三层的移动平台。为了保证传动灵活可靠，下面两层的传动机构在丝杆的端部设计了万向联轴节18，以使转动更加的方便灵活。
三个传动部分的驱动部分均采用了伺服电机驱动，由于实际转矩较大，伺服电机13端部加装了大传动比的行星齿轮减速机12，有效地降低了伺服电机的输出转矩，同时满足了系统输出速度较低的要求。
此外，在试验平台的上方轨道1的下面，安装有负荷传感器2，该传感器可以测量横向的和垂向的力值，能够满足机车整车称重的功能要求；可以分别进行轮重、轴重和整车重量的的测量。同时，由于力传感器可以测量横向力，这样在调整平台的各传动机构按照一定的速度协调运动时，可以按照脱轨系数＝轮轨横向力÷垂向力测量出机车在某一速度下的脱轨系数。
在综合试验台上的相应的传动位置，安装有拉线式的位移传感器，上转动平台的转动轴处安装有角位移传感器5；分别测量各传动机构带动下的平台的位移，以便于控制系统协调控制各轴的传动速度。
在上层的转动平台上面横向加工了“T“形导槽19，这样可以沿“T”形槽方向调整传感器的安装位置，进而达到轨距调整的目的。试验台的各平台安装在预埋在长直线轨道的“T”形导槽轨道上面，单个平台沿直线“T”形导槽导轨移动达到轴距调整的目的。
轴距的调整只要把单个平台吊起，放在轨道地面上合适的位置即可。
该综合试验台在试验时需要根据被试机车、车辆的轴距、轨距调整好试验台，利用上车桥架(或者采用吊车)使机车行进到(落上)试验台的相应位置，然后利用反力架固定车体的两端，使机车车体固定。然后控制系统根据实际的弯道状况完成机车、车辆从直线段过渡到缓和曲线段再到弯道段，再经由缓和曲线段过渡到直线段的全过程的真实模拟，反映机车弯道通过的状态。
同时通过控制系统调节各单元各轴的传动速度，能够完成机车在不同的速度下面弯道通过能力的验证性试验。同时测量出在不同的速度等级下机车的脱轨系数。限于试验条件，该试验速度限制在60km/h以下。
在机车在试验台落位之后，在试验台还处于初始的水平、导轨直线状态下，可以进行机车的轴重、轮重、整车重量的测试。试验台的系统布置图如附图1所示，单个台体的细部结构见图2--图5。
权利要求
1.一种曲线弯道模拟综合试验台，其特征在于该模拟试验台由六个结构完全相同的独立运动单元A，按照三个一组或两个一组的形式同方位排列组成；所述的每个独立运动单元A由自上而下的四个机械组合平台组成；即最上面层是完成机车水平面内弯道转动模拟的平面转动平台P1，第二层为实现沿机车纵向为轴转动的倾摆平台P2，第三层为能带二层平台左右倾摆的丝杆—螺母传动机构的移动平台P3，第四层为能带动以上三层平台实现横向移动，并同时完成转向架曲线弯道模拟试验固定基础平台P4。
2.如权利要求1所述的一种曲线弯道模拟综合试验台，其特征在于所述的平面转动平台P1的中心转轴处安装一角位移传感器(5)，并经中心转轴底座与二层倾摆平台P2中心定位轴(6)相触接，此外，在所述一层平面转动平台P1与二层倾摆平台P2之间二层倾摆平台上面对称设置着两组帮助上下两层实现相对滑动的圆锥滚子支撑组件(3)，同时又在一层平面转动平台P1的一侧设置着由伺服电机(13)、行星齿轮减速机(12)联合驱动的涡轮—蜗杆传动机构(10)；该涡轮—蜗杆传动机构(10)固定在二层平面上，但其传动蜗杆则与设于一层平面转动平台P1边部的涡轮组成驱使一层平面转动平台P1产生角位移的动力机构；所述的二层倾摆平台P2，其底部呈圆弧形，该倾摆平台的圆弧形外底面座落在设于第三层移动平台P3的四个限位滚子支撑件(14)上；所述的第三层移动平台P3，其平台一侧设有由伺服电机(13)和行星齿轮减速机(12)组成的动力变速驱动装置，其伸入台腔内的是一端部带有万向联轴节(18)一个丝杆—螺丝传动机构(9)；其丝杆上的传动螺母则经连接件与二层倾摆平台P2圆弧形底部连接，组成驱使二层平台实现倾摆的驱动机构；而所述的摆动螺母机构(15)则由设于三层移动平台P3内腔中的螺母安装支架(20)、以及串于该螺母安装支架中的螺母(21)构成，并且在该螺母(21)的中心穿置着丝杆(22)所述的固定基础平台P4的一侧也设有由伺服电机(13)和行星齿轮减速机(12)组成的动力变速驱动装置，其伸入台腔内的是一端部带有万向联轴节(18)的一个丝杆—螺母传动机构(11)；其位于台腔中心部的传动螺母传动连接件与上层平台底部连接，由此组成带动上面三层平台一起实现横向移动的位移机构。
3.如权利要求1所述的一种曲线弯道模拟综合试验台，其特征在于在所述独立运动单元A的每一平面转动平台P1上均设有四个与上部轨道(1)固接的负荷传感器(2)。
4.如权利要求1所述的一种曲线弯道模拟综合试验台，其特征在于所述的平面转动平台P1设有可供自由调整轨道(1)间距的T形导槽(19)。
全文摘要
本发明介绍的一种曲线弯道模拟综合试验台，其特征在于该模拟试验台由六个结构完全相同的独立运动单元A，按照三个一组或两个一组的形式同方位排列组成；所述的每个独立运动单元A由自上而下的四个机械组合平台组成；即最上面层是完成机车水平面内弯道转动模拟的平面转动平台P
文档编号G01M17/007GK1614380SQ200410047019
公开日2005年5月11日 申请日期2004年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者吴艳胜, 陈晓, 杨立新, 阮思维 申请人:中国南车集团株洲电力机车厂