一种轨道车辆空气弹簧的三岔式六自由度低温试验台的制作方法

本实用新型属于轨道车辆试验领域，具体涉及轨道车辆弹性悬挂中的空气弹簧低温性能试验台设备。

背景技术：

目前，我国高速列车技术发展迅猛，最新的动车组运营时速达到380km/h，最新研制的动车组的时速已经接近600km/h。列车的行驶速度提高和车辆轴重载荷的提升加剧了轮对和轨道之间的冲击振动。轨道车辆的乘坐舒适型以及运行的安全性能和平稳性问题逐渐突出。空气弹簧作为轨道车辆第二系悬挂元件，不仅承载车身质量的同时在轨道车辆运过程中起到缓冲减震的作用，其性能的优劣直接影响到轨道车辆的运行舒适性和安全性。空气弹簧对于减震至关重要，因此必须通过试验检测手段对空气弹簧的性能指标是否达到可靠性要求进行判定。

在空气弹簧的实际运行中不仅承受车身的质量，还受到转向架传递的冲击力。现有的轨道车辆空气弹簧的低温检测试验过程中，没有考虑空气弹簧在实际运行工况下的运行性能，只是单纯将空气弹簧的置于低温箱内。试验过程中，由于空气弹簧实际高度是固定，在轨道车辆上有附加气室来保证空气弹簧的高度，实际上则是保证空气弹簧的刚度。在现有的低温试验台均是不考虑附加气室，没有考虑气体在空气弹簧和附加气室的流动效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种三岔式六自由度空气弹簧低温试验台。采用三岔式六自由度低温试验台解决了现有技术中在空气弹簧在低温测试中由于没有考虑实际运行工况的性能检测，以及考虑气体在空气弹簧和附加气室的流动难题。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

一种轨道车辆空气弹簧的三岔式六自由度低温试验台，由T型槽地基5和安装在T型槽地基5上的三岔式试验平台1、制冷循环系统3、水平作动机构4、变容量储气筒6和可调节式支承镦7组成，所述三岔式试验平台1，主要由支承管立柱8、液压作动器17和上中下三岔平台组成，所述上三岔平台15和中间三岔平台13安装在三个支承管立柱8上，所述中间三岔平台13上放有砝码三岔平台11，所述下三岔平台18通过三个液压作动器17与上三岔平台15连接，所述下三岔平台18还与三台水平作动机构4连接，所述下三岔平台18在三台水平作动机构4和三台液压作动器17作用下，带动砝码三岔平台11与中间三岔平台13脱离，进行六自由度工况模拟，模拟轨道车辆空气弹簧在实际路面上的运行状况；

所述低温气室23采用空气弹簧结构，置于砝码三岔平台11和下三岔平台18中间，所述变容量储气筒6与低温气室23内的空气弹簧直接相连，模拟轨道车辆中的附加气室，通过变容量储气筒6的油液高度控制器27，调整储气筒26内的油液高度，进而控制压缩空气容积，最终实现控制空气弹簧的刚度；

所述可调节式支承镦7置于下三岔平台18的下方，用于停止试验时支撑下三岔平台18。

所述上三岔平台15安装在支承管立柱上支承座9上，所述支承管立柱上支承座9通过其上的支承管立柱上支承座固定胀孔49固定于支承管立柱8的上部，所述中间三岔平台13通过其上的中间三岔平台固定胀孔47固定于支承管立柱8中间位置，所述砝码三岔平台11置于中间三岔平台13上，砝码三岔平台11上放置加载质量弧形块2，所述三个支承管立柱8分别通过带有固定胀孔的支承管立柱安装座14垂直固定于T型槽地基5上，并通过斜拉杆10支撑；

所述三个液压作动器17的尾端通过球铰直支座16分别悬吊在支承管立柱上支承座9上，作动端通过球铰直支座16与下三岔平台18连接。

所述三台水平作动机构4分别由球铰直支座16、液压作动器17和水平缸反力支座19组成，

所述水平缸反力支座19通过螺栓固定于T型槽地基5上，所述液压作动器17尾部和运动端分别通过球铰直支座16固定于水平缸反力支座19和下三岔平台18的水平作动器球铰直支座安装板44上。

所述制冷循环系统3由制冷风机20和低温气室23组成，所述制冷风机20和低温气室23分别通过进气管22和排气管25连接，所述进排气管22、25通过气管转接法兰盘21与制冷风机20连接，制冷风机20内有循环风机，保证低温气体在整个制冷循环系统中流通.

所述低温气室23采用空气弹簧结构，其由上下端封板39、42和两个曲囊40组成，所述下端封板42预留气管走线的气管孔43，用于变容量储气筒6的气管28与空气弹簧24连接，两个曲囊40通过连接法兰41连成一体；

所述低温气室23置于砝码三岔平台11和下三岔平台18中间，当需要更换试验目标空气弹簧时，撤离可调节式支承镦7，通过控制三岔平台上的液压作动器17和水平作动机构4，将下三岔平台18降至接近T型槽地基5高度，取出低温气室23，打开上端封板39即可更换试验的空气弹簧24。

所述容量储气筒6由储气筒26和油液高度控制器27组成，所述储气筒26通过气管28与空气弹簧24的进气口相连，所述储气筒26内部为机油和空气，通过控制油液高度控制器27调节储气筒26内部机油数量，实现对空气容量的控制，在试验过程中，模拟轨道车辆附加气室的功能，在不同载荷下，空气弹簧的高度是固定不变的。

所述可调节式支承镦7，由支承镦上部29、支承镦下部31和齿轮齿条机构组成，所述支承镦上部29和支承镦下部31配合安装，并通过齿轮齿条机构调整其相对位置，达到要求高度后用锁紧螺钉30锁紧，实现高度可控。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、空气弹簧的三岔式六自由度低温试验台能够通过三台水平作动机构4和三岔式试验平台1上的三台液压作动器17模拟轨道车辆实际运行状况中六自由度的变化情况，更加贴近现实运行状况。

2、本实用新型中采用变容量储气筒6和空气弹簧24直接相连，模拟轨道车辆中的附加气室。通过变容量储气筒6的油液高度控制器27，来调整储气筒26内的油液高度，进而控制压缩空气容积，最终实现控制空气弹簧的刚度。充分考虑到轨道车辆中附加气室的因素。更贴近实际运行工况。

3、本实用新型中空气弹簧的三岔式六自由度低温试验台采用可调节式支承镦7作为辅助设备，大大增加了液压作动器17使用寿命。

4、本实用新型中的制冷循环系统，采用外循环结构，其优点在于结构紧凑，质量轻，方便放置于六自由度平台上。

综上所述说：本实用新型结构紧凑和检修方便且成本较低，能够对高速列车空气弹簧进行综合性的可靠性试验，对提高列车的安全运行和改善高速动车组的舒适度，具有很好的促进作用。

附图说明

图1三岔式六自由度低温试验台轴测图。

图2三岔式试验平台轴测图。

图3三岔式试验平台主视图。

图4水平作动机构。

图5制冷循环系统。

图6变容量储气筒。

图7可调节式支承镦。

图8齿轮齿条结构图。

图9低温气室。

图10下三岔平台。

图11中间三岔平台。

图12支承管立柱上支承座。

图13支承管立柱安装座。

图14三岔式六自由度低温试验台工作原理图。

图中：1.三岔式试验平台 2.加载质量弧形块 3.制冷循环系统 4.水平作动机构 5.T型槽地基 6.变容量储气筒 7.可调节式支承镦 8.支承管立柱 9.支承管立柱上支承座10.斜拉杆 11.砝码三岔平台 12.SA60ES球关节支座 13.中间三岔平台 14.支承管立柱安装座 15.上三岔平台 16.球铰直支座 17.液压作动器 18.下三岔平台 19.水平缸反力支座 20.制冷风机 21.气管转接法兰盘 22.进气管 23.低温气室 24.空气弹簧 25.排气管 26.储气筒 27.油液高度控制器 28.气管 29.支承镦上部 30.锁紧螺钉 31.支承镦下部 32.齿轮轴套 33.齿轮摇柄装配体 34.齿条 35.平键 36.齿轮 37.齿轮摇柄 38.齿轮轴 39.上端封板 40.曲囊 41.连接法兰 42.下端封板 43.气管孔 44.水平作动器球铰直支座安装板 45.垂向作动器球铰直支座固定孔 46.气管通透孔 47.中间三岔平台固定胀孔 48.斜拉杆连接耳 49.支承管立柱上支承座固定胀孔 50.上三岔平台安装孔 51.垂向作动器球铰直支座安装板 52.支承管立柱安装座固定胀孔

具体实施方式

下面结合附图对本

技术实现要素：
及其工作过程作进一步的详细说明，使本领域技术人员参照如下说明能够实施：

参阅图1，三岔式六自由度低温试验台，由三岔式试验平台1、加载质量弧形块2、制冷循环系统3、水平作动机构4、T型槽地基5、变容量储气筒6以及可调节式支承镦7等组成。其中T型槽地基5作为整个试验台的安装基础；三岔式试验平台1则通过螺栓接连将自身固定于T型槽地基5上。加载质量弧形块2放置在三岔式试验台平台1的砝码三岔平台11上，用于模拟轨道车辆车体质量；制冷循环系统3在本试验台平台上，主要为空气弹簧营造一种低温的试验环境；三台水平作动机构4和三岔式试验平台1上的三台液压作动器17带动三岔式试验平台1中的下三岔平台18进行六自由度工况模拟，模拟轨道车辆空气弹簧在实际路面上的运行状况。可调节式支承镦7作为辅助设备，当不进行试验时候，下三岔平台18质量则由可调节式支承镦7支撑，避免由于作动器液压装置回油导致试验台受损，从而能够大大的提高三岔式试验平台1上的三台液压作动器17使用寿命。变容量储气筒6则直接与空气弹簧相连，模拟轨道车辆中的附加气室，确保在不同载荷下空气弹簧的高度是固定值，再现空气弹簧的实际运行工况。

参阅图2、图3、图10到图13，三岔式试验平台1，其由支承管立柱8、支承管立柱上支承座9、斜拉杆10、砝码三岔平台11、SA60ES球关节支座12、中间三岔平台13、支承管立柱安装座14、上三岔平台15、球铰直支座16、液压作动器17和下三岔平台18组成。

根据中间三岔平台13的中间三岔平台固定胀孔47相对位置，将三个支承管立柱安装座14通过螺柱连接的形式固定在T型槽地基5上。利用支承管立柱安装座14上的支承管立柱安装座固定胀孔52将支承管立柱8固定住，从而使得支承管立柱8垂直于T型槽地基5。中间三岔平台13通过中间三岔平台固定胀孔47固定于支承管立柱8中间位置。然后将砝码三岔平台11直接放置于中间三岔平台13上。作为加载质量弧形块2的承载平台。

支承管立柱上支承座9同样通过支承管立柱上支承座固定胀孔49将固定于支承管立柱8顶端。上三岔平台15则安装在支承管立柱上支承座9的上三岔平台安装孔50上。

球铰直支座16则通过螺栓连接方式安装在支承管立柱上支承座9的垂向作动器球铰直支座安装板51上。三个液压作动器17的尾端通过球铰直支座16悬吊于支承管立柱上支承座9上。液压作动器17的作动端则通过球铰直支座16和下三岔平台18相连。

参阅图4和图10，水平作动机构4，其由球铰直支座16、液压作动器17和水平缸反力支座19组成。水平缸反力支座19通过螺栓连接，将其固定于T型槽地基5上，液压作动器17尾部通过球铰直支座16固定于水平缸反力支座19上，液压作动器运动端则通过球铰直支座16固定于下三岔平台18的水平作动器球铰直支座安装板44上。

参阅图5和图9，制冷循环系统3由制冷风机20、气管转接法兰盘21、进气管22、低温气室23和排气管25组成。气管转接法兰盘21通过螺栓分别安装在制冷风机的进风口和出风口上。用气管夹将进气管22和进气管22分别和气管转接法兰盘21连接起来。制冷风机20内有循环风机，保证低温气体在整个制冷循环系统中流通。

在本试验台中，空气弹簧24置于低温气室23内，低温气室23采用空气弹簧结构，其由上端封板39、曲囊40、连接法兰41和下端封板42组成，且下端封板42预留气管走线的气管孔43，保证变容量储气筒6的气管28和空气弹簧24连接。通过连接法兰41将两个曲囊40连成一体，上端封板39和下端封板42分别和连接法兰通过螺栓连接到一起。

上述的进气管22、排气管25、气管28和曲囊40的材质均为橡胶材质，尤其是曲囊40，其被压缩后，必须保证上端封板39承受的加载质量能够传递至空气弹簧24，故曲囊40的柔性必须足够大。

低温气室23放置于砝码三岔平台11和下三岔平台18中间。当需要更换试验目标空气弹簧时候，撤离可调节式支承镦7，控制三岔平台上的液压作动器17和水平作动机构4，将下三岔平台18降至接近T型槽地基5高度，取出低温气室23，打开上端封板39即可更换试验的空气弹簧。

参阅图6和图9，所示的变容量储气筒6主要由储气筒26、油液高度控制器27和气管28等组成。储气筒26上的气管28直接穿过低温气室23的气管孔43和空气弹簧24的进气口相连。

储气筒26内部主要装有机油和空气，通过控制油液高度控制器27调节储气筒26内部机油数量，实现对空气容量的控制，进而能在试验过程中，模拟轨道车辆附加气室的功能，在不同载荷下，空气弹簧的高度是固定不变的。

参阅图7和图8，所示可调节式支承镦7，其主要部件由支承镦上部29、锁紧螺钉30、支承镦下部31、齿轮轴套32、齿条34、平键35、齿轮36、齿轮摇柄37和齿轮轴38等组成。齿条34通过螺栓固定在支承镦上部29。齿轮轴38放置于支承镦下部31轴承孔中，齿轮轴38在支承镦下部的内部通过平键35安装齿轮36，可调节式支承镦下部的外部则先放置齿轮轴套32，最后通过螺栓连接，将齿轮摇柄37和齿轮轴38连成一体。

通过摇动齿轮摇柄37，控制支承镦下部31和支承镦上部29的相对高度，最后用锁紧螺钉30锁紧。从而实现的高度可控功能。

参阅图13，三岔式六自由度低温试验台工作过程：

本实用新型中采用三组垂向作动器和三组水平作动器，通过运动耦合令下三岔平台产生六个自由度的运动，模拟轨道车辆在实际运行的工况。空气弹簧放置于低温室中，而低温室则直接放置于令下三岔平台上，随下三岔平台一同运动。加载质量块则直接压在低温室壁上，由于低温其结构类似于没有充气的空气弹簧，故具有很好的柔性，所以加载质量块相当于直接加载于空气弹簧上。

具体的试验流程如下：

试验开始时，控制三组垂向作动器和三组水平作动器，令下三岔平台18升起一定高度使得可调节式支承镦7不承受任何重量。试验人员挪出可调节式支承镦7使得下三岔平台18下方没有任何障碍物。

控制三岔式试验平台1上的液压作动器17和水平作动机构4，将下三岔平台18降至接近T型槽地基5高度，取出低温气室23，打开上端封板39放入试验的空气弹簧24。将空气弹簧24的进气口和变容量储气筒6的气管接通。然后用上端封板39将低温气室23封上。

根据想要模拟的车重，通过油液高度控制器27调节储气筒26内部机油数量，进而实现对空气容量的控制。保证在该载荷条件下的空气弹簧的高度和刚度。

然后控制三岔式试验平台上的液压作动器17和水平作动机构4，将下三岔平台18升高并带动砝码三岔平台11与中间三岔平台13脱离为止。

接着在砝码三岔平台11放置一定数量的加载质量弧形块2，模拟轨道车辆车身重量。

开启制冷循环系统3，然后控制三岔式试验平台上的液压作动器17和水平作动机构4模拟空气弹簧的实际工况。

试验完毕后，将可调节式支承镦7放置于下三岔平台18正下方，然后控制三岔式试验平台上的液压作动器17和水平作动机构4，将下三岔平台18降至可调节式支承镦7上。令液压作动器17不再承受下三岔平台18等的质量，避免避免由于作动器液压装置回油导致试验台受损，从而能够大大的提高三岔式试验平台1上的三台液压作动器17使用寿命。