[發(fā)明專利]軌道車輛輪軌垂向耦合作用力的模擬裝置及方法

有效

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• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN104280201B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊儉;劉小威;袁天辰;宋瑞剛
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M17/08
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發(fā)明涉及一種軌道車輛振動測試領域，尤其是涉及一種軌道車輛輪軌垂向耦合作用力的模擬裝置及方法。

背景技術

車輛振動試驗可分為線路運行試驗及實驗室振動試驗兩類。線路運行試驗具有試驗周期長、費用高、影響因素多和影響線路運行等缺點，所以，實驗室模型試驗受到廣泛重視，特別是在日本、德國、美國和我國的原鐵道部部屬大學都在試驗臺試驗方面做了大量研究工作。但建造一座現(xiàn)代化的全尺寸機車車輛模型進行試驗，不僅工程巨大、而且研制費用高，是一般研究機構或一般研究項目所難以承受的。所以，采用縮尺比例的模型進行試驗同樣受到重視。我國在上海、蘭州和成都的原鐵道部直屬高校也曾建造過l：5比例的滾動試驗臺，用于車輛動力學方面的試驗研究。研究的主要有兩種試驗臺，機車車輛滾動試驗臺和車輛—軌道振動試驗臺。前者通過滾輪系統(tǒng)模擬軌道的不平順給車輛施加耦合作用力來研究車輛的動力學特性，后者對車輛和軌道都建立了完整的模型，但是對于鋼軌及其軌下系統(tǒng)動力學的研究，建立包括車體、構架、輪對質量和一系、二系懸掛剛度及阻尼的完整的車輛模型顯得過于復雜，且沒有必要。尋找一種結構簡單的，能模擬車輛給軌道系統(tǒng)垂向耦合作用力的方法和裝置顯得很有必要。現(xiàn)有技術中，對于車輛垂向耦合作用力的模擬總是要建立復雜的車輛模型，而且無法模擬軌道不平順所引起的車體振動，缺乏針對軌道垂向耦合振動臺架試驗的有效方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種軌道車輛輪軌垂向耦合作用力的模擬裝置及方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種軌道車輛輪軌垂向耦合作用力的模擬裝置，包括激振機構、行駛機構和質量塊，所述的激振機構固定在行駛機構上，所述的質量塊設置在激振機構上，軌道車輛的車輪連接于激振機構，在激振機構及質量塊的作用下向位于車輪下方的鋼軌施加荷載。

所述的激振機構包括激振器、振動箱、直線導軌滑塊、彈簧和懸掛板，所述的激振器設置于振動箱內，直線導軌滑塊設置在振動箱的側板上，懸掛板通過彈簧與振動箱的底板連接，軌道車輛的車輪固定在懸掛板上。

所述的激振器有兩個，以振動箱的中心線為軸對稱設置，所述的彈簧設有4個，呈矩形狀連接于振動箱的底板。

所述的行駛機構包括行走直線滑塊、行走電機墊板、行走齒輪、兩個行走梁、行走變頻調速電機、行走機構側板、激振機構防脫架、行走側立板和行走直線導軌，所述的行走直線導軌固定在行走側立板上，行走側立板上固定有四個激振機構防脫架，所述的行走梁與行走側立板連接，其中一個行走梁上連接行走變頻調速電機，行走變頻調速電機的輸出軸上設有行走齒輪，該行走齒輪與行走直線導軌上的齒條嚙合連接關系。

所述的質量塊為輕載質量塊、滿載質量塊或超載質量塊。

一種應用上述裝置的軌道車輛輪軌垂向耦合作用力的模擬方法，通過設置不同的質量塊分別模擬輕載、滿載或超載的工況，調節(jié)激振器的頻率和質量塊的偏向距，使激振機構的振動頻率以及激振器的作用力達到預設值。

該模擬方法包括對靜荷載的模擬和對動荷載的模擬兩部分，其中，所述的靜荷載利用加載質量塊來模擬，所述的動荷載利用一個激振機構模擬。動荷載是僅考慮引起車輛動荷載的主要因素建筑結構沉降所產生的長波不平順頻率情況下的動荷載，所述的動荷載的變化規(guī)律為正弦曲線Fsin(wt+ψ)，所述的w對應于建筑結構沉降所產生的長波不平順引起的車輛振動頻率，所述的F為對應頻率的動荷載分量。

建筑結構沉降所產生的長波不平順引起的車輛振動頻率w和對應頻率的動荷載分量F的計算方法：采用二系懸掛減振裝置的列車簡化計算模型，一系、二系懸掛簡化為彈性阻尼系統(tǒng)，其值為k₁和c₁、k₂和c₂；輪對、轉向架和車體都簡化為質量塊，其中m₁模擬輪對質量、m₂模擬轉向架質量、m₃模擬車體質量；y_i為參考坐標系，分別對應于各質量的靜平衡位置；P為輪軌間的作用力，假定車體的重量均勻分配給每個輪對，可取m₁為單個輪對質量、m₂為轉向架質量的二分之一、m₃為車體質量的四分之一。