高频激振接地装置试验台的制作方法

本发明属于轨道车辆智能检测领域，涉及一种轨道车辆轴箱接地装置可靠性试验台设备。更确切地说，本发明涉及一种高频激振条件下的轴端接地装置可靠性试验台。

背景技术：

随着我国工业迅猛发展，高速列车已呈现出空前的繁荣态势。从而带动了轨道车辆检测技术的迅速发展。我国高速列车技术发展迅猛，最新的动车组运营时速达到400km/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加快了车轴轴端摩擦盘与接地装置电刷壳碳刷之间的摩擦，速度越高摩擦越剧烈，对轨道车辆的安全产生了严重威胁。在实际行车的过程中，经常因为接地装置的电刷和接触盘过度磨耗，导致磨耗产生的碳粉和铜粉等“粉尘”进入轴端轴承，造成轴承过热，甚至酿成断轴事故，严重影响行车安全。因此，应该对动车组接地装置进行试验与校核十分有必要，目前世界范围内对此的研究比较少，故特发明一种高频激振条件下的轴端接地装置可靠性试验台来对轴端接地装置进行测试。以判断其可靠性是否达标。

技术实现要素：

本发明的目的在于为适应高速列车动车组的时速不断提升，避免因轴端轴承过热，甚至酿成断轴等行车安全事故发生，提供一种高频激振条件下的轴端接地装置试验台，具体涉及一种高频激振接地装置试验台。

一种高频激振接地装置试验台，包括测控间1、地基2和机械加载机构3，所述机械加载机构3由龙门框架总成4、接地装置试验箱5、高频电磁激振器7和悬挂式驱动电机系统总成8组成，所述龙门框架总成4通过龙门架地轨与地脚螺栓总成6固定在地基2上，所述挂式驱动电机系统总成8悬挂在龙门框架总成4的龙门架模块式横梁10上，所述高频电磁激振器7位于挂式驱动电机系统总成8的下方，并固定在地基2上，所述接地装置试验箱5通过螺栓连接固定在高频电磁激振器7的顶部与高频电磁激振器7成为一个整体，并跟随高频电磁激振器7一起高频振动，其作用是模拟轨道车辆在高速行驶时的振动，以模拟轨道车辆高速运行工况；所述悬挂式驱动电机总成8的驱动电机15通过皮带传动将力矩传递给接地装置试验箱5中的试验轴转动，从而模拟车轴的转动；所述接地装置试验箱5包括被测试车辆轴端接地装置20，通过被测试车辆轴端接地装置20模拟轨道车辆运动过程中轴端接地装置的磨损。

所述挂式驱动电机系统总成8包括支撑角钢11、皮带防护罩13、传动皮带14和驱动电机15，所述皮带防护罩13通过支撑角钢11螺栓固定在龙门架模块式横梁10上；为了保持整个转动过程中的力扭矩平衡，还设置有拉力平衡轴及轴承座12，所述拉力平衡轴及轴承座12的拉力平衡轴18通过轴承座17和安装座16安装在龙门架模块式横梁10上，拉力平衡轴18装有皮带轮19，所述驱动电机15和拉力平衡轴及轴承座12分布在接地装置试验箱5两边，通过传动皮带14传递力矩。

所述被测试车辆轴端接地装置20为一对，结构相同，位于通用试验轴31两侧，根据测试车型的不同选用；所述被测试车辆轴端接地装置20包括摩擦盘安装垫块33、碳刷34、接地装置摩擦盘28、轴头端盖29和原车电刷壳体21，所述接地装置摩擦盘28安装在摩擦盘安装垫块33上，所述摩擦盘安装垫块33安装在轴头端盖29上，所述摩擦盘安装垫块33、接地装置摩擦盘28和轴头端盖29均为标准件，由测试车辆原车厂提供，所述轴头端盖29通过螺栓固定在试验轴头30上，所述摩擦盘安装垫块33、接地装置摩擦盘28、轴头端盖29、试验轴头30和通用试验轴31组成一个整体，所述碳刷34固定在原车电刷壳21上，原车电刷壳21通过电线接入外部电流。

所述接地装置试验箱5还包括轻质轴承座外侧接口垫圈22、贴片式小型温度传感器23、试验箱辅助轴承座24、试验箱皮带轮25、电磁激振型轻量化轴承座26和轴承座绝缘垫板27，所述轻质轴承座外侧接口垫圈22分别装在被测试车辆轴端接地装置20与电磁激振型轻量化轴承座26和试验箱辅助轴承座24之间，并通过螺栓连接，所述电磁激振型轻量化轴承座26通过轴承座绝缘垫板27座在高频电磁激振器7顶部，所述贴片式小型温度传感器23装在磁激振型轻量化轴承座26的顶部，用于测量运行过程中温度对被测试车辆轴端接地装置20可靠性的影响，所述试验箱皮带轮25位于电磁激振型轻量化轴承座26和试验箱辅助轴承座24之间，并固定在通用试验轴31上。

所述试验箱皮带轮25采用双槽结构，一条皮带与驱动电机15连接，另一条皮带与拉力平衡轴及轴承座12上的皮带轮19连接，带动拉力平衡轴及轴承座12中的拉力平衡轴18转动。

所述被测试车辆轴端接地装置20和电磁激振型轻量化轴承座26内部的试验车型轴承32均为标准件，为被测试原车自带，视被测试车辆的车型不同更换，所述电磁激振型轻量化轴承座26的内部留有足够的空间，用于安装不同车型的试验车型轴承33，并通过在轴承的两侧增减轴承调整垫圈38来实现轴承的轴向定位。

所述电磁激振型轻量化轴承座26内侧通过螺栓连接有轻质轴承座内侧接口垫圈36，用于包裹安装在通用试验轴31上的轴承内侧迷宫油封37；按试验车型轴承32型号大小不同，在试验车型轴承32的外部装有试验轴承卡紧套35，轴承卡紧套35型号根据试验车型轴承32的不同而改变，用于轻质轴承座外侧接口垫圈22和轻质轴承座内侧接口垫圈36轴向定位和试验车型轴承32的径向定位。

所述通用试验轴31需要进行轻量化处理，采用轻质材料，并且加工成空心轴，以适用于高频激振，所述通用试验轴31与试验轴头30为楔形面连接，有助于自锁，两个试验轴头30之间通过轴头替换拉紧螺杆39夹紧轴向定位，试验轴头根据所连接的被测试车辆轴端接地装置20不同而确定尺寸。

所述试验箱辅助轴承座24安装在电磁激振型轻量化轴承座26的底板上，使整个试验箱5在高频激振过程中形成一个闭合的整体，防止振动的流失，使试验数据更准确。

与现有技术相比本发明的有益效果

与现有技术条件相比，本发明有益效果如下：

1、本试验台采用高频电磁激振器对试验箱进行激振，能够更好的模拟轨道车辆的运行工况，适用于模拟高速动车组高速行驶，对轴箱接地装置测试。

2、本试验台采用一根通用试验轴进行试验，并对试验轴进行轻量化处理，有利于高频激振且适用于更多车型的测试。

附图说明

图1高频激振轴箱接地装置试验台总成装配体

图2高频激振轴箱接地装置试验台机械在加载部分总成

图3试验台机械加载部分龙门框架总成和悬挂式驱动电机装配体

图4试验台机械加载部分龙门框架总成

图5试验台悬挂式驱动电机总成装配体

图6拉力平衡轴与轴承座装配体

图7试验台悬挂式驱动电机总成及接地装置试验箱

图8接地装置试验箱及高频电磁激振器装配体

图9用于高频急诊的轴箱接地装置试验箱

图10轴箱接地装置试验箱剖视图

图11测试车辆接地装置及通用试验轴装配体

图12测试车辆轴端接地装置剖视图

图13轴箱接地装置试验箱及试验轴承局部剖视图

图14通用试验轴、可变轴头及接地装置摩擦盘装配体

图15a通用轴总成装配体

图15b是图15a的剖视图

图16a辅助轴承座陪试箱装配体

图16b是图16a的侧视剖面图

1.测控间，2.地基，3.机械加载机构，4.龙门框架总成，5.试验箱，6.龙门架地轨与地脚螺栓总成，7.高频电磁激振器，8.悬挂式驱动电机总成，9.龙门架框架安装板，10.龙门架模块式横梁，11.支撑角钢，12.拉力平衡轴及轴承座，13.皮带防护罩，14.传动皮带，15.驱动电机，16.安装座，17.轴承座，18.拉力平衡轴，19.皮带轮，20.被测试车辆轴端接地装置，21.原车电刷壳体，22.轻质轴承座外侧接口垫圈，23.贴片式小型温度传感器，24.试验箱辅助轴承座，25.试验箱皮带轮，26.电磁激振型轻量化轴承座，27.轴承座绝缘垫板，28.接地装置摩擦盘，29.轴头端盖，30.试验轴头，31.通用试验轴，32.试验车型轴承，33.摩擦盘安装垫块，34.碳刷，35.轴承卡紧套，36.轻质轴承座内侧接口垫圈，37.轴承内侧迷宫油封38.轴承调整垫圈，39.轴头替换拉紧螺杆，40.陪试轴承

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明涉及高频激振条件下的轴端接地装置试验台。其主体包括摘要附图中的测控间、地基、以及将在以下附图说明中重点介绍试验台机械加载机构。地基内部铺有钢管，用于试验台与操作间之间线路的布置。本试验台的主体部分为附图说明中的机械加载部分。

下面对结合附图对本发明的具体内容及其具体实施方作并一步说明。

参阅图1，高频激振轴箱接地装置试验台。包括试验台地基2、试验台侧空间1和试验台机械加载部分3。其中试验台机械家在部分作为整个试验台的主体部分，为本专利保护的重点，试验台侧空间1和试验台地基2根据场地实际情况进行布局设置。

参阅图2，频激振轴箱接地装置试验台机械在加载部分总成。其结构主要由三个部分组成，他们分别是：试验台龙门框架总成4、接地装置试验箱5、高频电磁激振器7。除此之外，试验台龙门框架总成4固定在龙门架地轨与地脚螺栓总成6之上，龙门架地轨与地脚螺栓总成6通过地脚螺栓固定在地基本面之上。为了使整个振动系统闭合，防止振动能量丢失，要求高频电磁激振器7和龙门架地轨与地脚螺栓总成6固定在同一个地基系统上。此外，试验台龙门框架总成4可以在龙门架地轨与地脚螺栓总成6上通过导轨移动，方便试验台的搭建安装以及后期的维修和升级。

参阅图3，试验台机械加载部分龙门框架总成和悬挂式驱动电机装配体。包括试验台龙门框架总成4和悬挂于其横梁之上的悬挂式驱动电机系统总成8。试验台龙门框架总成4可以在龙门架地轨与地脚螺栓总成6上通过导轨移动，方便试验台的搭建安装以及后期的维修和升级。

参阅图4，试验台机械加载部分龙门框架总成。其主要组成包括：龙门架框架安装板9、龙门架模块式横梁10以及龙门架地轨与地脚螺栓总成6。龙门架的搭建为模块化搭建，提供标准的龙门架模块式横梁10，通过龙门架框架安装板9固定搭建在一起。龙门架模块式横梁10上面布满了螺栓孔。龙门架模块式横梁10与龙门架模块式横梁10之间也可以通过螺栓连接在一起形成更长的横梁，类似于积木的搭建原理。这样所搭建的龙门架不受外部环境的影响，客户可以根据自己的场地实际情况搭建自己所需大小的龙门架。

参阅图5，试验台悬挂式驱动电机系统总成装配体。其主要主城部分有皮带防护罩支撑角钢11、皮带防护罩13、传动皮带14和驱动电机15。四根皮带防护罩支撑角钢11顶部通过螺栓固定在龙门架模块式横梁10上。中部则焊接在皮带防护罩13上和皮带防护罩13成为一个整体。拉力平衡轴及轴承座12、驱动电机15均通过一个安装支座固定在门架模块式横梁10上。

参阅图6，拉力平衡轴与轴承座装配体。主要包括安装座16、轴承座17、拉力平衡轴18、皮带轮19。拉力平衡轴及轴承座12通过安装座16安装在龙门架模块式横梁10上，其主要目的是保证驱动电机在工作过程中的力扭矩平衡。

参阅图7，试验台悬挂式驱动电机系统总成及接地装置试验箱5。驱动电机15和拉力平衡轴及轴承座12对称分布在接地装置试验箱5两边，并通过传动皮带14传递力矩。驱动电机运行带动其上的皮带轮转动，力矩通过传动皮带14传递给接地装置试验箱5上的皮带轮，带动接地装置试验箱5中的试验轴转动，从而模拟车轴的转动。接地装置试验箱5上的皮带轮采用双槽皮带轮，连接两条皮带，另一条皮带与拉力平衡轴及轴承座12上的皮带轮19连接并带动拉力平衡轴及轴承座12中的拉力平衡轴18转动，其目的是为了保持整个转动过程中的力扭矩平衡。

参阅图8，接地装置试验箱及高频电磁激振器装配体。接地装置试验箱5底部螺栓连接固定在高频电磁激振器7的顶部。接地装置试验箱5和高频电磁激振器7成为一个整体并跟随高频电磁激振器7一起高频振动，其高频振动的目的是为了模拟轨道车辆在高速行驶时的振动。从而达到模拟轨道车辆高速运行工况的目的。

参阅图9，用于接地装置试验箱。其主要组成包括：被测试车辆轴端接地装置20，用于连接被测试车辆轴端接地装置20和高频电磁激振器7的轻质轴承座外侧接口垫圈22，贴片式小型温度传感器23，试验箱辅助轴承座24，试验箱皮带轮25、电磁激振型轻量化轴承座26以及轴承座绝缘垫板27。在电磁激振型轻量化轴承座26底部连接有一张轴承座绝缘垫板27，电磁激振型轻量化轴承座26通过轴承座绝缘垫板27座在高频电磁激振器7顶部，达到两者之间绝缘的效果，在电磁激振型轻量化轴承座26的顶部装有一个贴片式小型温度传感器23，用于测量运行过程中温度对轴箱接地装置可靠性的影响。接地装置试验箱两侧的原车电刷壳21则通过电线介入外部电流。

参阅图10，接地装置试验箱剖视图。从中可以看出接地装置试验箱的详细结构。其中在电磁激振型轻量化轴承座26的内部装有试验车型轴承32，不同测试车辆的试验车型轴承32不同，本图为适用于crh380系列车辆高频激振的轴箱接地装置试验箱剖视图。换用其他车型测试时，改变所需要测试的测试车辆轴端接地装置20和试验车型轴承32。图中的摩擦盘安装垫块33、碳刷34、接地装置摩擦盘28、轴头端盖29和原车电刷壳体21共同组成了测试车辆轴端接地装置20，详情请参考图十二。其中一侧的测试车辆轴端接地装置20和电磁激振型轻量化轴承座26通过轻质轴承座外侧接口垫圈22进行连接。另一侧测试车辆轴端接地装置20依然通过轻质轴承座外侧接口垫圈22和试验箱辅助轴承座24连接。轻质轴承座外侧接口垫圈22与相连接的被测试车辆轴端接地装置1和电磁激振型轻量化轴承座26、试验箱辅助轴承座24连接方式均为螺栓连接。电磁激振型轻量化轴承座26的内部留有足够的空间，保证可以装入多型号的轴承，并通过在轴承的两侧增减轴承调整垫圈38来实现轴承的轴向定位。本专利所诉的被测试车辆轴端接地装置20和试验车型轴承32均为标准件，为被测试原车自带，由测试厂家提供。

参阅图11，测试车辆接地装置及通用试验轴装配体。位于通用试验轴31两侧的测试车辆轴端接地装置20结构完全相同，根据测试车型的不同选用不同车型的测试车辆轴端接地装置20，测试车辆轴端接地装置20中的轴头端盖29通过螺栓与试验轴头30连接，因此摩擦盘安装垫块33、接地装置摩擦盘28、轴头端盖29、试验轴头30和通用试验轴31成为一个整体，在驱动电机15传递的力矩通过试验箱皮带轮25带动通用试验轴21转动的同时，摩擦盘安装垫块33、接地装置摩擦盘28、轴头端盖29、试验轴头30跟随通用试验轴31一起转动,即测试车辆轴端接地装置20中的接地装置摩擦盘28与通用试验轴31的运动一致。原车电刷壳体21由于通过轻质轴承座外侧接口垫22与电磁激振型轻量化轴承座26固定在一起而保持静止，因此固定在原车电刷壳体21上的碳刷34也保持静。碳刷34与转动的接地装置摩擦盘28之间产生摩擦，模拟轨道车辆运动过程中轴端接地装置的磨损。

参阅图12，为被测试车辆轴端接地装剖视图，测试车辆轴端接地装置20为标准件，本图以crh380系列轴端接地装置为例，主要包括：摩擦盘安装垫块33、碳刷34、接地装置摩擦盘28、轴头端盖29和原车电刷壳体21。碳刷34固定在原车电刷壳体21上。

参阅图13，轴箱接地装置试验箱及试验轴承局部剖视图。在电磁激振型轻量化轴承座26内侧通过螺栓连接有轻质轴承座内侧接口垫圈36，其目的在于包裹安装在通用试验轴31上的轴承内侧迷宫油封37。由于试验车型轴承32型号大小不同，在试验车型轴承32的外部装有试验轴承卡紧套35。轴承卡紧套35型号根据试验车型轴承32的不同而改变，但必须满足以下要求：轴承卡紧套35的内径与试验车型轴承32的外径相同，保证其准确套在试验车型轴承32外侧。轴承卡紧套35的长度与轻质轴承座外侧接口垫圈22和轻质轴承座内侧接口垫圈36之间的宽度保持一致，实现了轴承卡紧套35的轴向定位。轴承卡紧套36的外径与试验箱辅助轴承座24的内径一致。从而通过轴承卡紧套35实现了试验车型轴承32的径向定位。

参阅图14，接地装置摩擦盘28安装在摩擦盘安装垫块33上，摩擦盘安装垫块33安装在轴头端盖29上，摩擦盘安装垫块33、接地装置摩擦盘28、轴头端盖29均为标准件，由测试车辆原车厂提供。轴头端盖29通过螺栓固定在试验轴头30上，摩擦盘安装垫块33、接地装置摩擦盘28、轴头端盖29、试验轴头30和通用试验轴31组成一个整体并跟随通用试验轴31一起转动,即测试车辆轴端接地装置20中的接地装置摩擦盘28与通用试验轴31的运动一致。

参阅图15a、15b，所用的通用试验轴31需要进行轻量化处理，采用轻质材料，并且加工成空心轴，以试用于高频激振。在通用试验轴31两端测试车辆轴端接地装置20的安装位置确定后，通用试验轴21的位置也随之确定。通用试验轴21的两边装有试验轴头30，试验轴头30和通用试验轴21的连接面为楔形面，有助于自锁。两个试验轴头30之间通过轴头替换拉紧螺杆39夹紧，从而保证了通用试验轴21的轴向定位。试验轴头可以根据所连接的测试车辆轴端接地装置20不同而自行设计尺寸。

参阅图16a、16b，辅助轴承座陪试箱装配体，该装配体不参与轴承的测试，所采用的陪试轴承40与试验车型轴承32无关，不用替换，可一直重复使用，节省了成本。试验箱辅助轴承座24安装在电磁激振型轻量化轴承座的底板上，使整个高频激振的轴箱接地装置试验箱5在高频激振过程中形成一个闭合的整体，防止振动能量的流失，从而使试验数据更加准确。

本发明所述的高频电磁激振器7从外厂购买，用于高频激振的轴箱接地装置试验箱6的高频激振，从而模拟轨道车辆的高速行驶时的运行工况。驱动电机15带动高频激振的轴箱接地装置试验箱6中的通用试验轴31转动，模拟车辆运行过程中车轴的转动。从而准确再现了车辆高速行驶时的内外部工况。