[發明專利]一種高速鐵路動荷載現場模擬試驗系統

無效

• 申請號: 200910058226.6
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN101465575A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 蘇謙;程文明;王迅;劉放;劉深;王燕;白皓
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02K7/08
• 分類號: H02K7/08
• 代理公司: 成都博通專利事務所
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明涉及一種高速鐵路動荷載現場模擬試驗系統。

背景技術

目前，我國高速鐵路建設進入了大發展時期。高速鐵路運行速度高，對其線路結構物如路基、橋梁、隧道、樁基等的動態性能和長期使用性能提出了高標準的要求。在線路結構物投入運營之前，需要通過動荷載現場模擬試驗裝置對結構物在動荷載作用下，進行現場動態試驗，獲得技術參數，測試線路的下沉特性，明確其動力性能，考察結構物下沉是否符合高速鐵路的維修模式等，以保證高速鐵路的安全運行。現有的動荷載現場模擬試驗裝置，如鐵道科學研究院研制的可調頻調幅SBZ30動態激振試驗機，該試驗機將混凝土塊作為配重，并通過預埋件將結構物與試驗機連接，通過電動機直接連接偏心機構對配重及其結構物產生上下振動力。其不足之處是：振動部分直接與電機相連，試驗過程中電機也一同振動，電機壽命大受影響，系統可靠性差；作為配重的混凝土塊體積大，安裝、更換極不方便；受激振機電機功率的限制，激振力不足，與真實的鐵路動載荷相差較多，且其激振頻率偏低，不能滿足鐵路原型動態試驗的需要，尤其是對于速度快、動載荷大的高速鐵路，現有的動荷載現場模擬試驗系統更是難以適應。

發明內容

本發明的目的就是提供一種高速鐵路動荷載現場模擬試驗系統，該系統激振力大、激振頻率高、可靠性高，安裝調試方便，能夠滿足高速鐵路動荷載現場模擬試驗。

本發明實現其發明目的，所采用的技術方案為：一種高速鐵路動荷載現場模擬試驗系統，其組成為：變頻調速的電動機固定安裝在電動機安裝臺車上，電動機軸通過萬向聯軸器與增速器一側的輸入軸相連，增速器另一側的等高的前、后輸出軸鍵連接相同的前、后偏心塊，且前、后輸出軸的轉速相等、轉動方向相反，增速器固定于振動架上表面的中心。

本試驗系統的使用方法及工作原理是：先將電動機安裝臺車及振動架通過螺栓與鐵路現場的路基、橋梁、隧道、樁基等結構物上的預埋件相連固定，即可開始試驗。試驗過程中，電動機通過萬向聯軸器帶動增速器轉動，增速器的兩個輸出軸再帶動等高的前、后兩個輸出軸轉動，從而使連接在輸出軸上的兩個相同的偏心塊也轉動。由于兩個偏心塊的形狀和位置完全相同，方向相反的轉速轉動，因此由兩個偏心塊所產生的對結構物的作用力，在水平方向上大小相等而方向相反，故而合力為零；而在垂直方向上的力則為兩個偏心塊所產生的力的迭加，合成一個按正弦規律變化的垂向激振力，從而實現了鐵路現場結構物的動荷載試驗。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

通過萬向聯軸器將振動部件(偏心塊)和激勵部件(電動機)連接，既使電機的轉動能夠傳遞給偏心塊，同時也使二者能夠發生相對的上下、左右位移，因此當振動部件垂向振動時，電機不會隨之一起劇烈振動，大大延長電動機的使用壽命，并提高試驗系統的可靠性，解決了高轉速條件下動力傳遞和動力穩定問題。

并且由于電動機在工作時振動小，因此可以選用動力更強頻率更高的變頻調速電機，作為動力輸出設備，提高了本發明的激振力和激振頻率及其調節范圍；還可通過調節偏心塊質量及偏心距和振動架自重等改變激振力大小，使其激振力和激振頻率的選擇范圍大大增加，從而本發明可在結構物表面產生符合要求的高頻強荷載，可適用于不同鐵路現場的動荷載模擬試驗，尤其適用于高速重載鐵路的動荷載試驗。

萬向聯軸器的連接方式，還降低了振動部件和激勵部件間的連接精度，現場安裝方便。

上述的偏心塊由偏心塊基體和弧形砝碼組成，其中偏心塊基體由上部的鍵連接套筒和下部扇形的連接基板構成，弧形砝碼螺栓連接于所述的連接基板上。

上述的弧形砝碼為多個，螺紋連接于偏心塊基體的連接基板上，且弧形砝碼相互間有適配的鍵槽。

使用時，偏心塊的鍵連接套筒連接在增速器的輸出軸上，弧形砝碼螺栓連接于砝碼連接板上，可采用不同的弧形砝碼及其組合，從而實現不同的激振力，以滿足不同試驗工況的要求。

由于弧形砝碼相互間適配的鍵槽，工作時可避免弧形砝碼相互間發生偏移與摩擦，提高了弧形砝碼的可靠性及使用壽命，并增強系統的轉動穩定性。

上述的偏心塊基體的連接基板連接于鍵連接套筒軸線的中部，多個弧形砝碼螺栓固定于連接基板的兩面。

這樣可延長偏心塊基體連接套筒的受力均勻，延長其使用壽命。

上述的振動架上，螺栓固定有鋼板疊合構成的配重。這樣可進一步增加振動部件的激振力，且由于為鋼板疊合而成，與現有的混凝土構成的配重相比，其配重的大小可以任意組合，且其安裝拆卸方便。