高速列车齿轮箱高频激振试验台

1.本专利涉及一种轨道车辆用传动系统齿轮箱箱体振动特性检测试验台，具体涉及一种高速列车齿轮箱高频激振试验台，属于铁路运输技术领域。


背景技术：

2.早在2017年我国“复兴号”服役速度就达到350km/h，高速铁路的快速发展和运营速度的不断提高对于其列车性能要求越来越高。随着速度的提高和运行环境的日趋复杂，列车各部件的振动也急剧增加，不仅影响着乘坐的舒适性，还给列车的正常运营带来安全隐患，特别是对高速列车齿轮箱传动系统提出了严重考验。高速列车转向架中的齿轮箱作为能量转换与传递的核心单元，对高速列车的动力传输和安全运行具有十分重要的作用，因此开展高速列车齿轮箱箱体振动特性研究具有重要的工程意义。线路试验常用来分析列车在不同线路工况下的齿轮箱箱体振动特性，但存在特定工况下分析齿轮箱振动特性困难，同时存在着试验周期长、成本高等问题，为解决这一难题，有必要设计研究一种能够模拟高速列车齿轮箱箱体实际运营工况的试验台。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高速列车齿轮箱高频激振试验台，可有效节约建造成本，优化系统结构且准确模拟高速列车齿轮箱实际运营环境。
4.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
5.一种高速列车齿轮箱高频激振试验台，包含能够提供动力传递的齿轮箱传递系统1；所述齿轮箱传动系统1包含驱动电机、电机支撑座、固定架以及齿轮箱；所述驱动电机与电机支撑座螺钉联接；所述电机支撑座通过螺钉联接与上承载平台；所述固定架通过螺栓与齿轮箱前箱体相联接；所述固定架通过螺钉联接于上承载平台；所述齿轮箱小齿轮轴与电机驱动轴通过联轴器相连。
6.优选的，所述驱动电机为三相异步驱动电机；所述电机支撑座材料为高碳钢；所述电机支撑座为l型支座，与上承载平台连接面设有四个中心对称螺纹孔；所述电机支撑座和固定架都设计有加强肋板。
7.优选的，所述车轴支撑机构2包含车轴、轴承座以及轴承座安装架；所述车轴为实心轴且左端和右端为两端阶梯轴；所述车轴设有键位与齿轮箱大齿轮键联接；所述车轴设有与涡流负载装置转盘配合的键槽；所述键联接采用轴肩定位；所述轴承座连接车轴左右两端对称安装且结构相同；所述轴承座设有螺钉安装孔与轴承座安装架配合；所述轴承安装架为工字柱形，设有加强肋板，底部开有螺纹孔与上承载平台螺钉联接。
8.优选的，所述涡流负载装置3包含转盘、铁心磁轭、励磁线圈、接线盒、壳板和壳板安装架；所述转盘材料为低碳钢；所述转盘与车轴连接方式为键联接，安装时靠轴肩定位；所述转盘与涡流负载装置中的铁心磁轭设有一定的气隙宽度；所述铁心磁轭设置于转盘两
侧对称分布；所述铁心磁轭缠绕有励磁线圈；所述励磁线圈接电后产生励磁电流，所述励磁线圈与铁心磁轭固定与壳板里面；所述铁心和壳板材料为硅钢；所述壳板通过螺钉联接在壳板安装架上；所述壳板安装架通过螺钉联接在上承载平台。
9.优选的，所述电磁激振系统4包括两个垂向电磁激振装置和一个横向电磁激振装置；所述垂向电磁激振装置左右对称安装在轴承座安装架正下方且与下承载平台通过螺钉联接；所述垂向电磁激振装置由激振器、激振器安装座、t型激振杆组成；所述激振器连接在激振器安装座上；所述激振器安装座底部开有螺纹孔与基板螺钉联接；所述t型激振杆一端与激振器上部相连，另一端与下承载平台螺钉联接；所述横向电磁激振装置包括激振器、激振器安装座、激振杆、t型激振横杆、拐臂、拐臂安装板和拐臂支撑框架组成；所述横向电磁激振装置安装位置在承载平台左端；所述横向电磁激振装置t型激振横杆水平作用于上承载平台；所述激振器和激振器安装座结构和安装同垂向电磁激振装置相同；所述激振杆一端连接激振器另一端通过销轴联接拐臂；所述拐臂另一端通过销轴联接t型激振横杆，最后通过拐臂安装板螺钉螺钉联接于拐臂支撑框架上；所述拐臂安装板为两个且左右对称于拐臂，靠销轴与拐臂连接；所述拐臂支撑框架固连于激振器安装座上；所述t型激振横杆右端通过螺钉联接上承载平台。
10.优选的，所述阻尼减振系统5包含法兰联轴器、联接轴、联接轴轴承座、阻尼器、阻尼器安装板以及门型立柱；所述阻尼减振系统位置安装于车轴两端且左右对称；所述法兰联轴器的联轴节一端连接车轴支撑装置中的车轴末端，另一端与连接轴相连；所述联轴节内设有键槽与车轴和联接轴键联接；所述联接轴设有轴肩键槽且末端设有与螺母安装的螺纹；所述联接轴轴承座结构与车轴支撑机构中的轴承座相同；所述阻尼器安装板上下面均设有螺纹孔分别与联接轴轴承座和阻尼器螺钉联接；所述阻尼器包含弹簧、弹簧挡圈、螺纹柱；所述弹簧靠阻尼器上板和弹簧挡圈压紧；所述弹簧挡圈与螺纹柱螺纹连接；所述螺纹柱底板与门型立柱靠螺钉联接；所述门型立柱与安装基座采用螺钉联接。
11.优选的，所述承载平台6包含上下两层分别为上承载平台和下承载平台；所述上承载平台上部设有螺纹孔，底部均匀设有t型槽；所述下承载平台上部均匀设有着t型柱与上承载平台的t型槽配合连接；所述柱槽配合连接有一定余量可使承载平台微量幅动；所述承载平台上部螺钉螺钉联接有齿轮箱传动系统、车轴支撑机构和涡流负载装置，下部螺钉联接垂向电磁激振器。
12.优选的，所述安装基座7固定于地面上材质为钢材；所述安装基座上部设有与门型立柱、电磁激振装置螺钉联接的螺纹孔。
13.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明涡流负载装置可实现无接触的对车轴实施负载，且该负载可定量测出，利于研究不同工况下的齿轮箱箱体振动特性；此外，对于垂向加载室内试验台大多采用龙门框架方案，龙门框架加垂向作动器模拟车体重量，该垂向加载对于研究齿轮箱振动特性有一定影响但影响有限，根据对比试验仿真模拟可得出该试验台车轴在有无垂向加载的作用下的垂向振幅，根据此振幅可计算出相应的刚度和阻尼，以替代垂向作动器的垂向加载作用；该发明的另一个有益方面表现在结构简单，去除了轮对和其它结构，能够有效模拟出高速列车实际运行的工况，便于试验研究。
附图说明
14.下面结合附图对本发明进一步的说明。
15.图1是本发明所述的高速列车齿轮箱高频激振试验台的轴测投影图。
16.图2是本发明所述的高速列车齿轮箱高频激振试验台的正视图。
17.图3是本发明所述的高速列车齿轮箱高频激振试验台的俯视图。
18.图4是试验台齿轮箱传动系统轴测投影图。
19.图5是试验台齿轮箱传动系统正视图和俯视图。
20.图6是试验台车轴支撑装置轴测投影图。
21.图7是试验台涡流负载装置轴测投影图。
22.图8是试验台涡流负载装置左视图和后视图。
23.图9是试验台电磁激振系统横向电磁激振器轴测投影图。
24.图10是试验台电磁激振系统横向电磁激振器正视图和左视图。
25.图11是试验台电磁激振系统垂向电磁激振器轴测投影图。
26.图12是试验台阻尼减振系统的轴测投影图。
27.图13是试验台阻尼减振系统的正视图和左视图。
28.图14是试验台阻尼器的轴承投影图。
29.图15是试验台门型立柱的轴测投影图。
30.图16是试验台承载平台正视图。
31.图中：1-齿轮箱传动系统，2车轴支撑机构，3-涡流负载装置，4-电磁激振系统，5-阻尼减振系统，6-承载平台，7-安装基座，8-电机支撑座，9-驱动电机，10-固定架，11-齿轮箱，12-车轴轴承座，13-轴承座安装架，14-车轴，15-转盘，16-壳板，17-壳板安装架，18-铁心磁轭，19-励磁线圈，20-激振器安装座，21-激振器，22-激振杆，23-拐臂，24-拐臂安装板，25-t型激振横杆，26-拐臂支撑框架，27-t型激振杆，28-法兰联轴器，29-联接轴，30-联接轴轴承座，31-阻尼器安装板，32-阻尼器，33-阻尼器螺纹柱，34-弹簧可调挡圈，35-弹簧，36-压紧螺母，37-门型立柱，38-上承载平台，39-下承载平台。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实例，而不是全部的实例。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本专利，并不用于限定本专利。
33.如图1，2，3，所示，本专利提供了一种高速列车齿轮箱高频激振试验台，包括提供驱动力的齿轮箱传动系统1、车轴支撑机构2、设置在车轴上的涡流负载装置3、作用与铸铁平台上的电磁激振系统4、与车轴相连的阻尼减振系统5、承载上述1、2、3结构的承载平台6以及安装整个试验台的安装基座7。所述齿轮箱传动系统1和车轴支撑机构2通过齿轮箱大齿轮键联接；所述旋转涡流负载装置3通过键联接与车轴上；所述电磁激振系统4与安装基座7螺钉联接、与承载平台6螺钉联接；所述阻尼减振系统5与车轴相连；所述承载平台6由电磁激振装置施加横向和垂向激励；所述安装基座7与大地相连。
34.在本发明的一个具体实例中，如图4，5所示，所述齿轮箱传动系统3由电机支撑座
8、驱动电机9、固定架10以及齿轮箱11组成。所述电机支撑座8设有孔槽与驱动电机9螺栓联接；所述电机支撑座8与上承载平台38螺钉联接；所述驱动电机9连有三相交流电提供传动力；所述驱动电机9传动轴与齿轮箱11通过联轴器相连；所述固定架10安装四个螺钉与上承载平台38相连；所述齿轮箱11通过螺钉联接被固定架10固定；所述齿轮箱11大齿轮与车轴14键联接。
35.在本发明的一个具体实例中，如图6所示，所述车轴支撑装置由车轴14、车轴轴承座12以及轴承座安装架13组成。所述车轴14设有两个键槽分别与涡流负载装置的转盘15和齿轮箱11的大齿轮键联接；所述车轴轴承座12和轴承座安装架13处于车轴14两端对称安装；所述车轴轴承座12与轴承座安装架13通过螺钉联接；当驱动电机驱动车轴时起支撑作用；所述轴承座安装架13与上铸铁平台38螺钉联接。
36.在发明的一个具体实例中，如图7，8所示，所述涡流负载装置由转盘15、壳板16、壳板安装架17、铁心磁轭18和励磁线圈19组成。所述转盘15开设有散热减重孔；所述转盘15设有键槽与车轴14键联接；所述转盘15与壳板16无接触；与铁心磁轭18留有一定的气隙宽度；所述壳板16与壳板安装架17螺钉联接；所述壳板安装架17设有加强肋板和螺钉孔；所述铁心磁轭18和励磁线圈19固定安装于壳板内部；所述铁心磁轭共有十二个磁极；所述励磁线圈19中流过励磁电流会产生磁场；所述转盘15在磁场中旋转切割磁力线，在转盘内部产生涡流，进而产生与其旋转方向相反的负载力。
37.在本发明的一个具体实例中，如图9，10，11所示，所述电磁激振系统由横向电磁激振器和垂向电磁激振器组成；如图9、10，所述横向电磁激振器由激振器安装座20、激振器21、激振杆22、拐臂23、拐臂安装板24、t型激振横杆25、拐臂支撑框架26组成；所述激振器安装座20通过螺钉与安装基座7相联接；所述激振器21安装在激振器安装座20上；所述激振杆22安装于激振器21上；所述拐臂23两端通过销轴联接在激振杆22和t型激振横杆25上，另一端通过拐臂安装座24螺钉联接于拐臂支撑框架26上；所述拐臂支撑框架26固联于激振器安装座20上；所述t型激振横杆25水平通过拐臂把竖直激振力转换为水平方向的激振力作用于上承载平台38上。如图11，所述垂向电磁激振器包含激振器安装座20、激振器21以及t型激振杆27，所述激振器安装座20和激振器21同上面垂向同类结构安装实和实施方式相同；所述t型激振杆27传递垂向激振力垂向作用于下承载平台39。
38.在本发明的一个具体实例中，如图12，13，14所示，所述阻尼减振系统由法兰联轴器28、联接轴29、联接轴轴承座30、阻尼器安装台31以及阻尼器32组成。所述法兰联轴器28包含联轴节和键，所述联轴节螺钉固定；所述键使联轴器28与联接轴29相连；所述联接轴29设有轴肩和键槽与法兰联轴器键联接；所述联接轴轴承座30与车轴轴承座12结构相同；所述联接轴轴承座30通过螺钉联接于阻尼器安装台31上；所述阻尼器32通过螺钉与阻尼器安装座上端固定，阻尼器32与门型立柱37也为螺钉固定；所述阻尼器32含有阻尼器螺纹柱33、弹簧可调挡圈34、弹簧35、压紧螺母36组成；通过调节弹簧可调挡圈34的在螺纹柱配合的垂向位置以此调节阻尼大小；所述压紧螺母36压紧弹簧上接触板；所述门型立柱37设有通孔通过螺钉联接安装基座（图15）。
39.在本发明的一个具体实例中，如图16所示，承载平台包含上下两层的上承载平台38和下承载平台39，所述上承载平台38和下承载平台39都设计有螺纹孔便于台上装置和激振器螺钉联接；所述承载平台通过t型槽和t型柱配合，且有一定的配合余量，该配合使铸铁
平台在同时承受横向和垂向激振力时不产生斜向力影响试验结果。
40.本发明的使用过程如下：利用驱动电机9产生驱动力通过传动轴传递给齿轮箱11进而动力传递给车轴14，车轴上的涡流负载装置3通电后产生磁场使转盘产生相反方向的力进而提供力模拟列车负重，列车行驶过程中因轮轨不平顺受到的轮轨激扰力可通过电磁激振系统施加横向力和垂向力，法兰联轴器28把来自车轴的动力传递给联接轴29，联接轴30通过联接轴轴承座30和阻尼器32以及门型立柱37结构可模拟车节的垂向加载作用效果，可在齿轮箱电机驱动轴和转盘轴安装扭矩传感器测量该试验台运行过程中的实时传递扭矩，在齿轮箱箱体布设速度、加速度传感器研究其振动特性。
41.综上所述，本发明具有结构简单，易于操作且成本低的优点，能完成线路试验状况下的的齿轮箱振动数据采集。
42.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。