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1、第32卷第2期西南交通大学学报Vol.32No.21997年4月JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITYApr.1997*机车车辆滚动振动试验台和试验方法陈良麒张卫华陈建政(西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031)【摘要】本文阐述了机车车辆室内试验台试验的优点,系统介绍了我国自行研制的机车车辆整车滚动振动试验台,从运动自由度、机械结构到系统的组成,并给出试验台的主要功能参数、试验能力,最后介绍了机车车辆动力学试验台试验方法和试验过程。【关键词】机车车辆;滚动试验台;模拟【
2、分类号】U260.143任何一辆新型机车车辆在正式投入运用以前,运行试验是必不可少的,特别是线路运行试验。随着列车运行速度日益提高,行车密度的加密及其它种种原因,要在营业线上进行实车运行试验已变得很困难,这已成为新型机车车辆开发研究的一大障碍。因此,各种可进行机车车辆综合性能和动力学性能试验的试验台和试验线相继建成,为机车车辆研制过程中的中间试验和验收前的检测提供了条件。由于高性能机车车辆模拟运行试验台的试验有着线路试验无法比拟的优越性,越来越受到铁路发达国家的重视。经过近二、三十年的实践,证实了模拟运行试验台试验
3、与线路运行试验相比具有如下优点。(1)可同时进行多项性能试验,试验周期短,试验成本低;(2)有效的试验可缩短机车车辆的研究时间,节约研究经费;(3)试验台试验具有良好的重复性;(4)在试验台试验可排除各种干扰,进行单因素分析;(5)可进行线路上无法进行的试验,如超高速运行,蛇行失稳,各种人为设置的极端条件下的运行试验等;(6)由于测试装置定置安装,因此检测方便,并可检测在线路运行中无法检测的运动信号。由于机车车辆室内动态模拟试验台有这样明显的优越性,近20多年来,日益受到各铁路先进国家的重视。如德国,从70年代末开
4、始筹建了整车滚动振动试验台,并在ICE列车开发中发挥了重要作用。日本在60年代,靠一个滚动台试验优选转向架(仅比较临界速度的高低)结构,近年来,进一步研制滚动振动相结合的试验台,半车试验台已投入运行,整车试验台正在筹建。法国的滚动试验台在TGV转向架研制中发挥了重要作用。我国从1988年开始,在牵引动力国家重点实验室正式批准建造滚动振动整车模拟试验台,并于1993年初步落成,1995年起正式承担机车车辆整车滚动振动试验,一举建成功能最完善的整车模拟试验台之一,使我国收稿日期:1996-08-30陈良麒:男,1955
5、年生,工程师。*国家自然科学基金资助项目(59205040)。第2期陈良麒等:机车车辆滚动振动试验台和试验方法209在高速机车车辆研制中的试验能力达到了国际先进水平。1滚动振动试验台介绍滚动振动试验台是以机车车辆为试验对象,通过试验台模拟线路轨道状况,故也称轨道模拟器,就是以不断滚动具有钢轨轨头型面的滚轮来代表轨道,并通过滚轮垂向和横向激振来模拟线路轨道的不平顺。为模拟这些轨道不平顺,要求滚振台的滚轮具有图1所示的运动自由度:(a)沿y轴方向移动,模拟轨距变化和方向不平顺;(b)沿z轴方向移动,模拟水平和垂向不平顺
6、;(c)绕x轴转动(左右滚轮同时),模拟曲线外轨超高;(d)绕y轴转动(左右滚轮同时),模拟车辆的向前运动;(e)绕z轴转动,模拟轨道弯曲方向。在以上的滚轮运动自由度中,沿y轴、z轴方向的移动和绕y轴方向的转动是可以实时控制的,绕x轴、z轴的转动是试验前按要求设置好的。其中y、z轴方向的移动是通过两台电液伺服液压激振器实现动态控制,y轴方向的转动是由直流可控电机驱动,实现了滚振动结合这一最佳模拟方式。图2为机械部分示意图,由传动部分、滚轮图1滚轮运动自由度体、可倾底座和基座组成。首先电机(可逆变成图2我国滚振台机械
7、部分示意图发电机)通过万向联轴器驱动左滚轮轴,中间通过允许两滚轮轴轴向窜动和上下错动的特殊鼓形齿轮联轴器,带动右滚轮滚动。特殊研制的滚轮轴支承轴承允许轴带动轴承内圈相对外圈移动,通过滚轮轴上的止推轴承组,由横向激振器通过拐臂、连杆来推动滚轮轴水平移动。滚轮垂210西南交通大学学报第32卷向运动是垂向激振器通过U型轴承座推动滚轮运动而实现。另外,通过举推油缸使可倾底座倾斜实现轨道超高。基座座落在基础导轨上,通过移动基座来移动试验台单元,以满足机车车辆不同定距和轴距的需要。作为完整的滚动振动试验台,除核心机械部分外,还
8、有电源、驱动电气监控、电液伺服激振、数据处理等分系统:(1)监控部分。负责试验台运行的指令发布、监督及安全控制。整个试验台的运行过程(如起停、运行参数变化)和各部分的动作协调是根据监控台发布的指令信号来执行的。监控台监视功能主要显示运行速度、扭矩、轴温、振动波形和轮对-滚轮运行接触状况等试验台参数,并可实现安全联锁和过载保护等。(2)驱动电气部分。负责驱动电
