一种电动磁浮磁体振动与冲击试验装置的制作方法

1.本发明涉及超导磁浮技术领域，特别涉及一种电动磁浮磁体振动与冲击试验装置。


背景技术：

2.超导电动磁浮车辆是一种车载磁体与轨道线圈所产生的电磁效应，并依靠电磁力实现车辆的悬浮与推进，因此超导磁体可谓是电动悬浮车辆中极其关键的部件。
3.为了考核超导磁体在振动和冲击下的动力学环境适应能力，验证超导磁体结构设计及工艺的合理性和正确性，需要对超导磁体进行振动冲击试验，而当前尚没有相关的试验装置能够实现超导磁体在励磁条件下的振动冲击试验。
4.因此，如何提供一种电动磁浮磁体振动与冲击试验装置，能够模拟磁体在磁浮车辆行走和悬浮状态下的振动和冲击，从而检验超导磁体在振动和冲击下的动力学环境适应能力是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动磁浮磁体振动与冲击试验装置，能够模拟磁体在磁浮车辆行走和悬浮状态下的振动和冲击，从而检验超导磁体在振动和冲击下的动力学环境适应能力。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种电动磁浮磁体振动与冲击试验装置，包括振动台、电磁激励机构、起吊机构和磁体安装机构，所述磁体安装机构用于安装待试验磁体，所述起吊机构用于将所述待试验磁体起吊到预设位置，所述磁体安装机构设置于所述振动台上，所述待试验磁体与所述电磁激励机构相对设置，且所述待试验磁体和所述电磁激励机构之间能够产生电磁感应以对所述待试验磁体进行悬浮，所述待试验磁体内部工作温度能够进行调节，且所述电磁激励机构的电流能够进行调节；
8.当所述待试验磁体在磁浮车辆走行轮行走状态、所述磁浮车辆悬浮状态和所述磁浮车辆悬浮时磁体失超状态时，所述振动台均能够对所述待试验磁体提供振动，以实现所述待试验磁体在所述磁浮车辆走行轮行走状态，所述磁浮车辆悬浮状态和所述磁浮车辆悬浮时磁体失超状态时的振动与冲击试验模拟。
9.优选的，所述振动台上开设有用于安装所述磁体安装机构的安装孔，且所述振动台的工作面采用非导磁材料制成。
10.优选的，所述电磁激励机构包括安装基座，和设置于所述安装基座上的轨道8字线圈，所述轨道8字线圈与高压逆变器电连接。
11.优选的，所述磁体安装装置包括第一定位柱、第二定位柱、第一滑套、第二滑套、第一磁体安装座和第二磁体安装座，所述第一滑套套设于所述第一定位柱上，且所述第一滑套能够在所述第一定位柱上沿竖直方向滑动，所述第二滑套套设于所述第二定位柱上，且
所述第二滑套能够在所述第二定位柱上沿竖直方向滑动，所述磁体第一安装座设置于所述第一滑套上，所述磁体第二安装座设置于所述第二滑套上，所述磁体第一安装座和所述磁体第二安装座分别与所述待试验磁体的两端相连。
12.优选的，所述磁体安装机构还包括设置于所述第一定位柱上用于限制所述第一滑套位移的第一止挡件，和设置于所述第二定位柱上用于限制所述第二滑套位置的第二止挡件。
13.优选的，所述第一止挡件包括设置于所述第一定位柱上的第一上止挡件和第一下止挡件，所述第一滑套设置于所述第一上止挡件和所述第一下止挡件之间，且所述第一定位柱和所述第一滑套上还分别对应开设有用于第一定位柱插入的第一定位孔；
14.所述第二止挡件包括设置于所述第二定位柱上的第二上止挡件和第二下止挡件，所述第二滑套设置于所述第二上止挡件和所述第二下止挡件之间，且所述第二定位柱和所述第二滑套上还分别对应开设有用于第二定位柱插入的第二定位孔。
15.优选的，所述磁体安装机构还包括设置于所述第一滑套上用于安装第一配重块的第一配重块安装梁，以及设置于所述第二滑套上用于安装第二配重块的第二配重块安装梁。
16.优选的，所述磁体安装机构还包括第一定位板和第二定位板，所述第一定位板和所述第二定位板均设置于所述振动台上，且所述第一定位柱设置于所述第一定位板上，所述第二定位柱设置于所述第二定位板上。
17.优选的，所述磁体安装机构还包括设置于所述第一滑套和所述第二滑套之间的联接梁。
18.优选的，所述起吊机构包括龙门架，定位滑轮和线缆，所述定位滑轮设置于所述龙门架上，所述线缆通过所述定位滑轮，且所述线缆的一端与所述联接梁联接，所述线缆的另一端与绕线机相连接，所述线缆上还设置有拉力传感器。
19.由以上技术方案可以看出，本发明实施例所公开的电动磁浮磁体振动与冲击试验装置采用了机械振动和电磁振动相结合的方式，使得待试验磁体、能够模拟电动磁浮车辆的磁体运行环境下的振动和冲击，从而检验磁体在振动和冲击下的动力学环境适应能力，以对待试验磁体进行改进，进一步提升电动磁浮车辆的安全系数。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例所公开的电动磁浮磁体振动与冲击试验装置整体的结构示意图；
22.图2为本发明实施例所公开的振动台的结构示意图；
23.图3为本发明实施例所公开的电磁激励机构的结构示意图；
24.图4为本发明实施例所公开的磁体安装机构的结构示意图；
25.图5为本发明实施例所公开的起吊装机构的结构示意图。
26.其中，各部件名称如下：
27.100为振动台，101为安装孔，200为电磁激励机构，201为安装基座，202为轨道8字线圈，300为磁体安装机构，301为第一定位柱，3011为第一上止挡件，3012为第二下止挡件，302为第二定位柱，3021为第二上止挡件，3022为第二下止挡件，303为第一滑套，304为第二滑套，305为第一定位孔，306为第一配重块安装梁，307为第二配重块安装梁，308为第一定位板，309第二定位板，310为联接梁，400为起吊机构，401为龙门架，402为定位滑轮，403为线缆，500为待试验磁体。
具体实施方式
28.有鉴于此，本发明的核心在于提供一种电动磁浮磁体振动与冲击试验装置，能够模拟磁体在磁浮车辆行走和悬浮状态下的振动和冲击，从而检验超导磁体在振动和冲击下的动力学环境适应能力。
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面接合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，请参考图1至图5。
30.请参考图1，本发明实施例所公开的电动磁浮磁体振动与冲击试验装置，包括振动台100、电磁激励机构200、起吊机构400和磁体安装机构300，磁体安装机构300用于安装待试验磁体500，起吊机构400用于将待试验磁体500起吊到预设位置，磁体安装机构300设置于振动台100上，待试验磁体500与电磁激励机构200相对设置，且待试验磁体500和电磁激励机构200之间能够产生电磁感应以对待试验磁体500进行悬浮，待试验磁体500内部工作温度能够进行调节，且电磁激励机构200的电流能够进行调节；
31.当待试验磁体500为在磁浮车辆走行轮行走状态、磁浮车辆悬浮状态和磁浮车辆悬浮时磁体失超状态时，振动台100均能够对待试验磁体500提供振动，以实现待试验磁体500在磁浮车辆走行轮行走状态，磁浮车辆悬浮状态和磁浮车辆悬浮时磁体失超状态时的振动与冲击试验模拟。
32.当模拟电动磁浮车辆走行轮行走状态试验时(即电动磁浮车辆低速地面运行时的振动与冲击试验)，首先需将待试验磁体500安装于磁体安装机构300上，然后通过起吊机构400将待试验磁体500起吊到预设位置，并对待试验磁体500进行固定，启动振动台100，使得振动台100分别进行纵向、横向和垂向不同方向的运动，以对待试验磁体500进行振动与冲击的试验模拟。
33.当模拟电动磁浮车辆高速悬浮运行时的振动与冲击试验时，需将待试验磁体500安装于磁体安装机构300上，然后通过起吊机构400将待试验磁体500起吊到预设位置，开启待试验磁体500的工作电源，并使得待试验磁体500的温度降低到预设工作温度，待到待试验磁体500达到额定的工作磁感应强度时，开启电磁激励机构200，此时待试验磁体500和电磁激励机构200之间产生电磁效应，使得待试验磁体500处于悬浮状态，通过电磁激励机构200的电流及其工作频率模拟待试验磁体500悬浮垂向振动，通过振动台100提供的横向及纵向振动，可以模拟待试验磁体500处于悬浮状态时的横向与纵向振动。
34.当模拟电动磁浮车辆高速悬浮运行时磁体失超状态下的振动与冲击试验时，需将待试验磁体500安装于磁体安装机构300上。然后通过起吊机构400将待试验磁体500起吊到预设位置，开启待试验磁体500的工作电源，并使得待试验磁体500的温度降低到预设温度，
待到待试验磁体500达到额定的工作磁感应强度时，开启电磁激励机构200，此时待试验磁体500和电磁激励机构200之间产生电磁效应，使得待试验磁体500处于悬浮状态，调节待试验磁体500的温度，或减小电磁激励机构200的电流，以模拟待试验磁体500失超时产生的振动和冲击。
35.本发明实施例所公开的电动磁浮磁体振动与冲击试验装置采用了机械振动和电磁振动相结合的方式，使得待试验磁体500能够模拟电动磁浮车辆的磁体运行环境下的振动和冲击，从而检验磁体在振动和冲击下的动力学环境适应能力，以对待试验磁体500进行改进，进一步提升电动磁浮车辆的安全系数。
36.需要说明的是，待试验磁体500为矩形状结构，预设位置包括第一预设位置和第二预设位置，当对待试验磁体500进行行走状态时的模拟试验时，待试验磁体500需起吊到第一预设位置；当对待试验磁体500进行悬浮状态和失超状态时的模拟试验时，待试验磁体500需起吊到第二预设位置。其中第一预设位置和第二预设位置需根据实际需要进行设定。
37.需要解释的是，横向指沿待试验磁体500的厚度方向，纵向指沿待试验磁体500的长度方向，垂向指沿待试验磁体500的高度方向。
38.本发明实施例对振动台100的结构不进行具体限定，振动台100可为现有技术中的常规的三相振动台100，即通过电机的振动，使得振动台100能够提供横向、纵向和垂向的振动，也可以为其它结构的振动台100，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。
39.作为优选实施例，本发明实施例所公开的振动台100上开设有用于安装磁体安装机构300的安装孔101，其中电磁激励机构200可以通过定位销或定位螺栓等与安装孔101相连。
40.需要说明的是，振动台100的工作面为无磁钢、铝材等非导磁材料，以避免被待试验磁体500造成磁化影响。
41.本发明实施例对电磁激励机构200的具体结构不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。
42.作为优选实施例，本发明实施例所公开的电磁激励机构200包括安装基座201，和设置于安装基座201上的轨道8字线圈202，其中轨道8字线圈202与高压逆变器电连接。其中，高压逆变器可以调节电磁激励机构200中的8字线圈的电流大小及工作频率。
43.本发明实施例对磁体安装机构300的具体结构不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。
44.作为优选实施例，本发明实施例所公开的磁体安装机构300包括第一定位柱301、第二定位柱302、第一滑套303、第二滑套304、第一磁体安装座和第二磁体安装座，第一滑套303套设于第一定位柱301上，且第一滑套303能够在第一定位柱301上沿竖直方向滑动，第二滑套304套设于第二定位柱302上，且第二滑套304能够在第二定位柱302上沿竖直方向滑动，磁体第一安装座设置于第一滑套303上，磁体第二安装座设置于第二滑套304上，磁体第一安装座和磁体第二安装座分别与待试验磁体500的两端相连。
45.通过第一滑套303在第一定位柱301上滑动，第二滑套304在第二定位柱302上滑动可以使得待试验磁体500到达预设位置。
46.作为优选实施例，本发明实施例所公开的磁体安装机构300还包括设置于第一定
位柱301上用于限制第一滑套303位移的第一止挡件，和设置于第二定位柱302上用于限制第二滑套304位置的第二止挡件。如此设置，可有效防止第一止挡件从第一定位柱301上滑出，第二止挡件从第二定位柱302上滑出，从而保证整个电动磁浮磁体振动与冲击试验装置在试验过程中的安全性。
47.本发明实施例对第一止挡件和第二止挡件的具体结构不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。
48.作为优选实施例，本发明实施例所公开的第一止挡件包括设置于第一定位柱301上的第一上止挡件3011件3011和第一下止挡件3012件3012，其中，第一滑套303设置于第一上止挡件3011和第一下止挡件3012之间，如此设置，第一滑套303可通过第一上止挡件3011和第一下止挡件3012对第一滑套303进行限位。
49.需要说明的是，第一定位柱301和第一滑套303上还分别对应开设有用于第一定位销插入的第一定位孔305。当第一定位销插入第一定位柱301和第一滑套303的第一定位孔305内时，可将第一滑套303锁止在第一定位柱301上，从而实现第一滑套303的位置的固定。
50.作为优选实施例，本发明实施例所公开的第二止挡件包括设置于第二定位柱302上的第二上止挡件3021和第二下止挡件3022，第二滑套304设置于第二上止挡件3021和第二下止挡件3022之间，如此设置，第二滑套304可通过第二上止挡件3021和第二下止挡件3022对第二滑套304进行限位。
51.需要说明的是，第二定位柱302和第二滑套304上还分别对应开设有用于第二定位柱302插入的第二定位孔；当第二定位销插入第二定位柱302和第二滑套304的第二定位孔内时，可将第二滑套304锁止在第二定位柱302上，从而实现第二滑套304的位置的固定。
52.本发明实施例对第一定位柱301和第二定位柱302的结构形状不进行限定，第一定位柱301和第二定位柱302的横截面可以均为圆柱状结构，也可以为方形结构，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。
53.作为优选实施例，本发明实施例所公开的第一定位柱301和第二定位柱302的横截面均优选为方形状结构。
54.为了减轻整个电动磁浮磁体振动与冲击试验装置的重量，本发明实施例所公开的第一定位柱301和第二定位柱302均设置为中空结构。其中，第一定位柱301和第二定位柱302的受力弯曲变形不得小于5mm。
55.本发明实施例对第一定位柱301和第二定位柱302的具体结构不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。
56.作为优选实施例，本发明实施例所公开的第一定位柱301和第二定位柱302均优选为金属材质制成，更为优选的，第一定位柱301和第二定位柱302均优选为无磁性的铝合金制成。
57.为了使得第一滑套303能够在第一定位柱301上顺利滑动，第二滑套304在第二定位柱302上顺利滑动，本发明实施例所公开的第一滑套303和第一定位柱301之间设置有第一轴承，第二滑套304和第二定位柱302之间设置有第二轴承。
58.本发明实施例对第一定位孔305在第一定位柱301上的设置位置，以及第二定位孔在第二定位柱302上的设置位置不进行限定，本领域技术人员需根据实际需求进行设定。
59.作为优选实施例，本发明实施例所公开的第一定位孔305优选设置于靠近第一上
止挡件3011的位置，第二定位孔优选设置于靠近第二上止挡件3021的位置。
60.为了使得第一滑套303和第二滑套304保持平衡，本发明实施例所公开的磁体安装机构300还包括设置于第一滑套303上用于安装第一配重块的第一配重块安装梁306，以及设置于第二滑套304上用于安装第二配重块的第二配重块安装梁307。如此设置，可以根据现场实际需求在第一配重块安装梁306和第二配重块安装梁307上放置配重块或砝码等。
61.为了实现第一定位柱301和第二定位柱302的安装固定，本发明实施例所公开的磁体安装机构300还包括第一定位板308和第二定位板309，第一定位板308和第二定位板309均设置于振动台100上，且第一定位柱301设置于第一定位板308上，第二定位柱302设置于第二定位板309上。
62.作为优选实施例，本发明实施例所公开的，磁体安装机构300还包括设置于第一滑套303和第二滑套304之间的联接梁310。如此设置，可以使得第一滑套303和第二滑套304同步进行上升或下降，保证待试验磁体500的稳定运行。
63.本发明实施例对起吊机构400的具体结构不进行限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。
64.作为优选实施例，本发明实施例所公开的起吊机构400包括龙门架401，定位滑轮402和线缆403，其中，定位滑轮402设置于龙门架401上，线缆403通过定位滑轮402，且线缆403的一端与联接梁310联接，线缆403的另一端与绕线机相连接，线缆403上还设置有拉力传感器。如此设置，受力传感器可以监测待试验磁体500吊挂时的受力状态。
65.需要说明的是，龙门架401包括设置于振动两侧的第一支撑柱和第二支撑柱，以及设置于第一支撑柱和第二支撑柱之间的横梁，其中横梁设置于磁体安装机构300上部。
66.需要进一步说明的是，龙门架401需设置为可以承受至少3倍待试验磁体500及其配重的总重量，且弯曲变形不等小于10mm，定位滑轮402需设置为可以承受至少3倍待试验磁体500及其配重的总重量。
67.其中，线缆403优选采用柔性绝缘线缆403。
68.具体的，当模拟电动磁浮车辆走行轮行走状态时试验时，
69.1)首先需将待试验磁体500安装于磁体安装机构300的第一滑套303的第一磁体安装座上，以及第二滑套304的第二磁体安装座上；
70.2)然后通过起吊机构400的绕线机和线缆403将待试验磁体500起吊到第一预设位置，通过第一定位销将第一滑套303固定于第一定位柱301上，通过第二定位销将第二滑套304固定于第二定位柱302上；
71.3)最后启动振动台100，使得振动台100分别进行纵向、横向和垂向不同方向的运动，以对待试验磁体500进行振动与冲击的试验模拟。
72.当模拟电动磁浮车辆高速悬浮运行时的振动与冲击试验时，
73.1)首先需将待试验磁体500安装于磁体安装机构300的第一滑套303的第一磁体安装座上，以及第二滑套304的第二磁体安装座上；
74.2)然后通过起吊机构400的绕线机和线缆403将待试验磁体500起吊到第二预设位置；
75.3)开启待试验磁体500的工作电源，并使得待试验磁体500的温度降低到预设温度；
76.4)待到待试验磁体500达到额定的工作磁感应强度时，开启电磁激励机构200的高压逆变器以调节轨道8字线圈202的电流，此时待试验磁体500和电磁激励机构200之间产生电磁效应，使得待试验磁体500处于悬浮状态，当拉力传感器显示为0时，待试验磁体500完全处于悬浮状态，此时可放开线缆403使得待试验磁体500可以自由上下悬浮运动，通过电磁激励机构200的电流及其工作频率模拟待试验磁体500悬浮垂向振动；
77.5)启动振动台100，通过振动台100提供的横向及纵向振动，可以模拟待试验磁体500处于悬浮状态时的横向与纵向振动；
78.需要说明的是，线缆403预留的长度不足以使得第一滑套303和第二滑套304撞击到第一下止挡件3012和第二下止挡件3022上，从而避免较大的刚性碰撞冲击。
79.当模拟电动磁浮车辆高速悬浮运行时磁体失超状态下的振动与冲击试验时，
80.1)首先需将待试验磁体500安装于磁体安装机构300的第一滑套303的第一磁体安装座上，以及第二滑套304的第二磁体安装座上；
81.2)然后通过起吊机构400的绕线机和线缆403将待试验磁体500起吊到第二预设位置；
82.3)开启待试验磁体500的工作电源，并使得待试验磁体500的温度降低到预设温度；
83.4)待到待试验磁体500达到额定的工作磁感应强度时，开启电磁激励机构200的高压逆变器以调节轨道8字线圈202的电流，此时待试验磁体500和电磁激励机构200之间产生电磁效应，使得待试验磁体500处于悬浮状态，当拉力传感器显示为0时，待试验磁体500完全处于悬浮状态，此时可放开线缆403使得待试验磁体500可以自由上下悬浮运动；
84.5)调节待试验磁体500的温度，或减小电磁激励机构的轨道8字线圈的电流，以模拟待试验磁体500进行失超试验。
85.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
86.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
87.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。