專利名稱：轉向架十字滑臺測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及軌道車輛轉向架參數(shù)測試設備，特別是涉及一種轉向架十字滑臺 測試裝置。
背景技術：
目前，國內外的轉向架特性參數(shù)測試臺主要用于測試轉向架輪對間的抗剪剛度、 抗彎剛度及其他參數(shù)，很難將這些試驗項目整合到一臺設備上來。近年來，德國WindhofT 公司、美國標準車輛轉向架公司(SCT)和ABC-NAC0公司以及加拿大龐巴迪公司都對列車轉 向架檢測技術進行了研究并提出了相應的技術方案并研制了轉向架參數(shù)試驗臺，但這些設 備除價格高昂以外，對于整體懸架及一系懸掛、二系懸掛垂向、縱向及旋轉剛度的測量仍不 能滿足，其原因就是由于試驗臺運動結構的設計存在諸多不足之處。國內在轉向架試驗臺 技術方面比較成熟的是西南交通大學，他們擁有國家級重點試驗室和轉向架參數(shù)動態(tài)試驗 臺，但該試驗臺設備自動化程度低、測試過程繁瑣、測試結果誤差大，不能滿足目前軌道車 輛轉向架檢測的要求。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于針對目前轉向架試驗臺技術的不足之處，提供一種轉向 架十字滑臺測試裝置?？梢耘c現(xiàn)有轉向架試驗臺的龍門配套使用，滿足對轉向架縱向剛度、 橫向剛度、徑向剛度、回轉剛度、側傾剛度的綜合測試，從而實現(xiàn)軌道車輛轉向架參數(shù)測試 中遇到的無法精確評測的技術難題。該裝置機構的特點是通過十字滾動導軌機構III在橫向X向和縱向Y向的位移及 合成位移，以實現(xiàn)滑臺窄板I在橫向和縱向的移動及X0Y平面的轉動。應用這種裝置測量 出來的數(shù)值干擾小，測試結果精確。通過調高作動器機構II的自動調節(jié)，可使滑臺窄板I 整體高度及側傾角度變化，從而達到十字滑臺機構B水平度的調整及轉向架側傾剛度的測 試。十字滾動導軌機構III的設計，既能保證滑臺窄板I產生橫向和縱向的移動及X0Y平 面的轉動，又能實現(xiàn)滑臺窄板I精確的導向作用。本實用新型的目的就在于滿足軌道車輛 轉向架多運動狀態(tài)下主要動力學參數(shù)精確檢測的需要，所采用的十字滑臺機構B緊湊、能 完成轉向架多種檢測項目的要求。本實用新型的技術方案結合附圖說明如下。一種轉向架十字滑臺測試裝置，主要由橫向作動器機構A、十字滑臺機構B、縱向 作動器機構C、三維力傳感器D、輪對夾緊裝置E所組成，所述的橫向作動器機構A和縱向作 動器機構C交叉布置在十字滑臺機構B上；所述的十字滑臺機構B包括一個中滑臺窄板I， 其上布置有四個調高作動器機構II，每個調高作動器機構II的油杠固定在中滑臺窄板I 上，活塞桿9端與布置在中滑臺窄板I下面的十字滾動導軌機構III連接在一起；三維力傳 感器D固定在滑臺窄板I上。所述的調高作動器機構II通過每個調高作動器機構II的油杠法蘭10與十字滑
4臺機構B中滑臺窄板I的調整作動器法蘭螺紋孔4固定連接。所述的調高作動器機構II的活塞桿9與球接頭6固定連接，球接頭6與球頭碗蓋 絲母7固定連接，高度調節(jié)螺母8通過螺紋連接方式與球頭碗蓋絲母7固定連接，球頭碗底 5與球接頭6浮動連接，球頭碗底5與十字滾動導軌機構III的絲杠螺母承載孔17同軸連 接，高度調節(jié)螺母8與十字導軌上窄板18浮動連接；所述的十字滑臺機構B的滑臺窄板I內部采用梯形槽鑄鋼澆鑄工藝，三維力傳感 器D通過滑臺窄板I上的三維力傳感器連接螺紋孔2與其固定連接。所述的橫向作動器機構A包括作動器支座21、橫向作動器26、橫向延長筒27和 滑臺窄板銷軸28，作動器支座21固定在地基基礎或其它設備上，橫向作動器26前端通過球 角支座20與作動器支座21固定連接，橫向延長筒27與橫向作動器26后端的法蘭固定連 接，橫向延長筒27與滑臺窄板銷軸28同軸連接，滑臺窄板銷軸28與滑臺窄板I的滑臺中 軸孔3同軸連接。所述的縱向作動器機構C包括球角支座20、作動器支座21、縱向延長筒22和縱 向作動器24，作動器支座21固定在地基基礎或其它設備上，縱向延長筒22 —端通過球角支 座20與作動器支座21固定連接，另一端通過法蘭與縱向作動器24后端固定連接，縱向作 動器24通過前端的縱向作動器支座螺釘25與滑臺窄板I的縱向作動器支座螺紋孔1固定 連接。所述的橫向作動器機構A采用一個；所述的縱向作動器機構C采用兩個。8、根據(jù)權利要求1所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的十字滾 動導軌機構III包括上層滑座11、縱向滾動導軌12、橫向滾動導軌13、下層滑座14、十字 導軌中間窄板15、位移傳感器16、絲杠螺母承載孔17、十字導軌上窄板18及傳感器觸板 19，所述的十字滾動導軌機構III分為上下兩層，其中下層滑座14在橫向滾動導軌13上自 由滑動，上層滑座11在縱向滾動導軌12上自由滑動，橫向滾動導軌13與縱向滾動導軌12 通過十字導軌中間窄板15組裝在一起，十字導軌上窄板18通過絲杠螺母承載孔17與調高 作動器機構II的球頭碗底5同軸連接，并與高度調節(jié)螺母8浮動連接；所述的傳感器觸板19通過螺釘分別與十字導軌中間窄板15和十字導軌上窄板18 固定連接，由位移傳感器16的外殼上自帶的安裝卡套并通過螺釘分別與地面和十字導軌 中間窄板15固定連接，位移傳感器16另一端的回彈式觸頭頂靠在傳感器觸板19上。所述的下層滑座14在橫向滾動導軌13上士500mm范圍內自由滑動，上層滑座11 在縱向滾動導軌12上士300mm范圍內自由滑動。所述的位移傳感器16分別通過固定在十字導軌中間窄板15和十字導軌上窄板18 上的傳感器觸板19并分別平行于橫向滾動導軌13與縱向滾動導軌12固定。
圖1轉向架十字滑臺測試裝置外觀示意圖；圖2十字滑臺機構示意圖；圖3滑臺窄板示意圖；圖4滑臺窄板內部結構示意圖；圖5 (a)調整作動器機構示意5[0022]圖5 (b)是圖5 (a)的1_1向剖視放大示意圖；圖6十字滾動導軌機構圖；圖7縱向作動器機構示意圖；圖8橫向作動器機構示意圖；圖9滑臺窄板在X0Y平面的運動趨勢示意圖；圖10滑臺窄板水平度及高度調整示意圖；圖11轉向架十字滑臺測試裝置回轉運動關系圖；圖中A_橫向作動器機構；B-十字滑臺機構；C-縱向作動器機構；D-三維力傳感 器；E-輪對夾緊裝置；F-轉向架輪對；I-滑臺窄板；II-調高作動器機構；III-十字滾動 導軌機構；1-縱向作動器支座螺紋孔；2-三維力傳感器連接螺紋孔；3-滑臺中軸孔；4-調 整作動器法蘭螺紋孔；5-球頭碗底；6-球接頭；7-球頭碗蓋絲母；8-高度調節(jié)螺母；9-活 塞桿；10-油杠法蘭；11-上層滑座；12-縱向滾動導軌；13-橫向滾動導軌；14-下層滑座； 15-十字導軌中間窄板；16-位移傳感器；17-絲杠螺母承載孔；18-十字導軌上窄板；19-傳 感器觸板；20-球角支座；21-作動器支座；22-縱向延長筒；23-作動器支座螺栓；24-縱向 作動器；25-縱向作動支座螺釘；26-橫向作動器；27-橫向延長筒；28-滑臺窄板銷軸。
具體實施方式
以下結合附圖所示實施例進一步說明本實用新型具體內容及其實施方式。本實用新型主要由橫向作動器機構A、十字滑臺機構B、縱向作動器機構C、三維力 傳感器D、輪對夾緊裝置E所組成。所述的十字滑臺機構B上布置有四個調高作動器機構 II，通過每個調高作動器機構II的油杠法蘭10與十字滑臺機構B中滑臺窄板I的調整作 動器法蘭螺紋孔4固定間接，調高作動器機構II的活塞桿9與球接頭6固定連接，球接頭6 與球頭碗蓋絲母7固定連接，高度調節(jié)螺母8通過螺紋連接方式與球頭碗蓋絲母7固定連 接，球頭碗底5與球接頭6浮動連接，球頭碗底5與十字滾動導軌機構III的絲杠螺母承載 孔17同軸連接，高度調節(jié)螺母8與十字導軌上窄板18浮動連接。十字滑臺機構B的滑臺 窄板I內部采用梯形槽鑄鋼澆鑄工藝，三維力傳感器D通過滑臺窄板I上的三維力傳感器 連接螺紋孔2與其固定連接。橫向作動器機構A采用一個，包括作動器支座21、作動器支座螺栓23、橫向作動 器26、橫向延長筒27、滑臺窄板銷軸28，作動器支座21通過作動器支座螺栓23與地基基礎 或其它設備固定連接，橫向作動器26前端通過球角支座20與作動器支座21固定連接，橫 向延長筒27與橫向作動器26后端的法蘭固定連接，橫向延長筒27與滑臺窄板銷軸28同 軸連接，滑臺窄板銷軸28與滑臺窄板I的滑臺中軸孔3同軸連接?？v向作動器機構C采用兩個，每個縱向作動器機構C包括球角支座20、作動器支 座21、縱向延長筒22、作動器支座螺栓23、縱向作動器24及縱向作動支座螺釘25，作動器 支座21通過作動器支座螺栓23與地基基礎或其它設備固定連接，縱向延長筒22通過球角 支座20與作動器支座21固定連接，縱向延長筒22通過法蘭連接方式與縱向作動器24后 端固定連接，縱向作動器24通過前端的縱向作動器支座螺釘25與滑臺窄板I的縱向作動 器支座螺紋孔1固定連接。十字滾動導軌機構III是由上層滑座11、縱向滾動導軌12、橫向滾動導軌13、下層滑座14、十字導軌中間窄板15、位移傳感器16、絲杠螺母承載孔17、十字導軌上窄板18及 傳感器觸板19所組成，十字滾動導軌機構III分為上下兩層，通過上層滑座11及下層滑座 14的滑動實現(xiàn)滑臺窄板I的整體移動，其中下層滑座14在橫向滾動導軌13上士500mm范 圍內可自由滑動。上層滑座11在縱向滾動導軌12上士 300mm范圍內可自由滑動。橫向滾 動導軌13與縱向滾動導軌12通過十字導軌中間窄板15組裝在一起。十字導軌上窄板18 通過絲杠螺母承載孔17與調高作動器機構II的碗底5同軸連接，并與高度調節(jié)螺母8浮 動連接，從而將調高作動器機構II與十字滾動導軌機構III連接在一起，并通過橫向作動 器機構(A)及兩個縱向作動器機構C中液壓缸的協(xié)同作用，將作用力作用于滑臺中軸孔3 及縱向作動器支座螺紋孔1。參照圖1，一種轉向架十字滑臺測試裝置主要由橫向作動器機構A、十字滑臺機構 B、縱向作動器機構C、三維力傳感器D、輪對夾緊裝置E組成。參照圖2、3、4、5，所述的十字滑臺機構B四周布置有四個調高作動器機構II，每個 調高作動器機構II通過油杠法蘭10與十字滑臺機構B中滑臺窄板I的調整作動器法蘭螺 紋孔4固定間接，通過活塞桿9伸縮運動帶動滑臺窄板I高度及傾角的變化，為克服測試過 程中十字滑臺機構B的局部應力，活塞桿9前端采用球頭導向方式，作動器機構II的活塞 桿9與球接頭6固定連接，球接頭6與球頭碗蓋絲母7固定連接，高度調節(jié)螺母8通過螺紋 連接方式與球頭碗蓋絲母7固定連接，球頭碗底5與球接頭6浮動連接，球頭碗底5與十字 滾動導軌機構III的絲杠螺母承載孔17同軸連接，高度調節(jié)螺母8與十字導軌上窄板18 浮動連接，通過旋轉高度調節(jié)螺母8可以調整滑臺窄板I的水平度，以克服安裝時引起的較 大誤差。為保證十字滑臺機構B的滑臺窄板I剛度并提高測試精度，滑臺窄板I內部采用 梯形槽鑄鋼澆鑄工藝。兩個三維力傳感器D通過滑臺窄板I上的三維力傳感器連接螺紋孔 2與其固定連接，以保證十字滑臺機構B的力直接作用給每個三維力傳感器D。參照圖6，所述的十字滾動導軌機構III是由上層滑座11、縱向滾動導軌12、橫向 滾動導軌13、下層滑座14、十字導軌中間窄板15、位移傳感器16、絲杠螺母承載孔17、十字 導軌上窄板18及傳感器觸板19所組成，十字滾動導軌機構III分為上下兩層，通過上層滑 座11及下層滑座14的滑動實現(xiàn)滑臺窄板(I)的整體移動，其中下層滑座14在橫向滾動導 軌13上士500mm范圍內可自由滑動。上層滑座11在縱向滾動導軌12上士300mm范圍內 可自由滑動。傳感器觸板19通過螺釘分別與十字導軌中間窄板15和十字導軌上窄板18 固定連接。由位移傳感器16的外殼上自帶的安裝卡套并通過螺釘分別與地面和十字導軌 中間窄板15固定連接，使得位移傳感器16的位置固定，其中位移傳感器16另一端的回彈 式觸頭頂靠在傳感器觸板19上，使得在不同安裝方向的位移傳感器16可同時測量十字導 軌中間窄板15在縱向(Y向)的位移量及十字導軌上窄板18在橫向(X向)的位移量。橫 向滾動導軌13與縱向滾動導軌12通過十字導軌中間窄板15組裝在一起。十字導軌上窄 板18通過絲杠螺母承載孔17與調高作動器機構II的碗底5同軸連接，并與高度調節(jié)螺母 8浮動連接，從而將調高作動器機構II與十字滾動導軌機構III連接在一起，成為轉向架十 字滑臺測試裝置的一個支撐點，并通過橫向作動器機構A及兩個縱向作動器機構C中液壓 缸的協(xié)同作用，將作用力作用于滑臺窄板I的滑臺中軸孔3及縱向作動器支座螺紋孔1，可 以實現(xiàn)滑臺窄板I在平面內橫向和縱向的獨立移動及合成運動回轉運動。參照圖7，所述的縱向作動器機構C采用兩個，每個縱向作動器機構C包括球角支座20、作動器支座21、縱向延長筒22、作動器支座螺栓23、縱向作動器24及縱向作動支 座螺釘25，其中作動器支座21通過作動器支座螺栓23與地基基礎或其它設備固定連接，起 到在縱向上對縱向作動器24的定位作用，為了縮小整個裝置體積，提高測試精度，縱向作 動器機構C上設置了縱向延長筒22，每個縱向延長筒22通過球角支座20與作動器支座21 固定連接，每個縱向延長筒22通過法蘭連接方式與縱向作動器24后端固定連接，縱向作動 器24通過前端的縱向作動器支座螺釘25與滑臺窄板I的縱向作動器支座螺紋孔1固定連 接。當縱向作動器24的活塞桿伸縮運動時，便可將力通過縱向作動器支座螺釘25傳遞至 縱向作動器支座螺紋孔1，以帶動十字滑臺機構B中的滑臺窄板I進行縱向移動。參照圖8，所述的橫向作動器機構A采用一個，包括作動器支座21、作動器支座螺 栓23、橫向作動器26、橫向延長筒27、滑臺窄板銷軸28，作動器支座21通過作動器支座螺 栓23與地基基礎或其它設備固定連接，起到在橫向上對橫向作動器26的定位作用，為了縮 小整個裝置體積，提高測試精度，橫向作動器機構A上設置了橫向延長筒27，橫向作動器26 前端通過球角支座20與作動器支座21固定連接，橫向延長筒27通過法蘭連接方式與橫向 作動器26后端固定連接，橫向延長筒27與滑臺窄板銷軸28同軸連接，滑臺窄板銷軸28與 滑臺窄板I的滑臺中軸孔3同軸連接，通過橫向作動器26中活塞桿的伸縮運動帶動橫向延 長筒27進行橫向運動，橫向延長筒27通過滑臺窄板銷軸28將作用力傳遞至滑臺窄板I的 滑臺中軸孔3，從而帶動滑臺窄板I進行橫向移動，滑臺窄板銷軸28起到傳遞力和導向的雙 重作用。參閱圖9、10、11，根據(jù)轉向架十字滑臺測試裝置的設計特點，所有作動器的兩端均 采用了球鉸鏈接方式，通過兩個橫向作動器機構A及一個縱向作動器機構C中液壓缸的協(xié) 同作用，將作用力作用于滑臺窄板I，可實現(xiàn)每個窄板滑臺A在X0Y平面內的橫向X向移動、 縱向Y向移動及轉動，對調高作動器機構II的調節(jié)，可實現(xiàn)滑臺窄板I在空間內的傾斜運 動，從而有效實現(xiàn)轉向縱向剛度、橫向剛度、徑向剛度、整體回轉剛度及側傾剛度的整合測 試o參閱圖11，回轉中心為0位于滑臺窄板I的中心軸上。其回轉圓如圖黑色虛線所 示，實線框為初始位置，虛線框為回轉的極限位置。回轉半徑設為r，初始位置回轉半徑與水 平線的夾角設為^，極限位置此角設為a2，調高作動器機構II的球頭碗底5的中軸線到水 平線的距離在初始位置、極限位置分別為h” h2。則有a, = arcsin — a2 = arcsin —
rr從而滑臺窄板I的回轉角度a = ai_a2。
8
權利要求一種轉向架十字滑臺測試裝置，主要由橫向作動器機構(A)、十字滑臺機構(B)、縱向作動器機構(C)、三維力傳感器(D)、輪對夾緊裝置(E)所組成，其特征在于，所述的橫向作動器機構(A)和縱向作動器機構(C)交叉布置在十字滑臺機構(B)上；所述的十字滑臺機構(B)包括一個中滑臺窄板(I)，其上布置有四個調高作動器機構(II)，每個調高作動器機構(II)的油杠固定在中滑臺窄板(I)上，活塞桿(9)端與布置在中滑臺窄板(I)下面的十字滾動導軌機構(III)連接在一起；三維力傳感器(D)固定在滑臺窄板(I)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的調高作動器 機構(II)通過每個調高作動器機構(II)的油杠法蘭(10)與十字滑臺機構(B)中滑臺窄 板(I)的調整作動器法蘭螺紋孔(4)固定連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的調高作動 器機構(II)的活塞桿(9)與球接頭(6)固定連接，球接頭(6)與球頭碗蓋絲母(7)固定連 接，高度調節(jié)螺母(8)通過螺紋連接方式與球頭碗蓋絲母(7)固定連接，球頭碗底(5)與球 接頭(6)浮動連接，球頭碗底(5)與十字滾動導軌機構(III)的絲杠螺母承載孔(17)同軸 連接，高度調節(jié)螺母(8)與十字導軌上窄板(18)浮動連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的十字滑臺機 構(B)的滑臺窄板(I)內部采用梯形槽鑄鋼澆鑄工藝，三維力傳感器(D)通過滑臺窄板(I) 上的三維力傳感器連接螺紋孔(2)與其固定連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的橫向作動器 機構(A)包括作動器支座(21)、橫向作動器(26)、橫向延長筒(27)和滑臺窄板銷軸(28)， 作動器支座(21)固定在地基基礎或其它設備上，橫向作動器(26)前端通過球角支座(20) 與作動器支座(21)固定連接，橫向延長筒(27)與橫向作動器(26)后端的法蘭固定連接， 橫向延長筒(27)與滑臺窄板銷軸(28)同軸連接，滑臺窄板銷軸(28)與滑臺窄板⑴的滑 臺中軸孔(3)同軸連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的縱向作動器 機構(C)包括球角支座(20)、作動器支座(21)、縱向延長筒(22)和縱向作動器(24)，作 動器支座(21)固定在地基基礎或其它設備上，縱向延長筒(22) —端通過球角支座(20)與 作動器支座(21)固定連接，另一端通過法蘭與縱向作動器(24)后端固定連接，縱向作動器 (24)通過前端的縱向作動器支座螺釘(25)與滑臺窄板(I)的縱向作動器支座螺紋孔(1) 固定連接。
7.根據(jù)權利要求1、5或6所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的橫向作 動器機構(A)采用一個；所述的縱向作動器機構(C)采用兩個。
8.根據(jù)權利要求1所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的十字滾動 導軌機構(III)包括上層滑座(11)、縱向滾動導軌(12)、橫向滾動導軌(13)、下層滑座 (14)、十字導軌中間窄板(15)、位移傳感器(16)、絲杠螺母承載孔(17)、十字導軌上窄板 (18)和傳感器觸板(19)，所述的十字滾動導軌機構(III)分為上下兩層，其中下層滑座 (14)在橫向滾動導軌(13)上自由滑動，上層滑座(11)在縱向滾動導軌(12)上自由滑動， 橫向滾動導軌(13)與縱向滾動導軌(12)通過十字導軌中間窄板(15)組裝在一起，十字導 軌上窄板(18)通過絲杠螺母承載孔(17)與調高作動器機構(II)的球頭碗底(5)同軸連 接，并與高度調節(jié)螺母(8)浮動連接；所述的傳感器觸板(19)分別與十字導軌中間窄板(15)及十字導軌上窄板(18)固定 連接，位移傳感器(16)的外殼上自帶的安裝卡套分別與地面及十字導軌中間窄板(15)固 定連接，位移傳感器(16)另一端的回彈式觸頭頂靠在傳感器觸板(19)上。
9.根據(jù)權利要求8所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的下層滑座 (14)在橫向滾動導軌(13)上士500mm范圍內自由滑動，上層滑座(11)在縱向滾動導軌 (12)上士300mm范圍內自由滑動。
10.根據(jù)權利要求8所述的轉向架十字滑臺測試裝置，其特征在于，所述的位移傳感 器(16)分別通過固定在十字導軌中間窄板(15)和十字導軌上窄板(18)上的傳感器觸板 (19)并分別平行于橫向滾動導軌(13)與縱向滾動導軌(12)固定。
專利摘要本實用新型涉及一種轉向架十字滑臺測試裝置，其目的是為解決現(xiàn)有試驗臺結構復雜、測試項目單一、自動化程度低、測試數(shù)據(jù)誤差大等缺陷。該裝置主要由橫向作動器機構(A)、十字滑臺機構(B)、縱向作動器機構(C)、三維力傳感器(D)、輪對夾緊裝置(E)所組成，其特征在于，所述的橫向作動器機構(A)和縱向作動器機構(C)交叉布置在十字滑臺機構(B)上；所述的十字滑臺機構(B)包括一個中滑臺窄板(I)，其上布置有四個調高作動器機構(II)，每個調高作動器機構(II)的油杠固定在中滑臺窄板(I)上，活塞桿(9)端與布置在中滑臺窄板(I)下面的十字滾動導軌機構(III)連接在一起；三維力傳感器(D)固定在滑臺窄板(I)上。
文檔編號G01M13/00GK201583400SQ20092009353
公開日2010年9月15日 申請日期2009年5月4日 優(yōu)先權日2009年5月4日
發(fā)明者蘭志坤, 劉玉梅, 周殿買, 張立斌, 徐觀, 林慧英, 梁樹林, 潘洪達, 熊偉, 王興宇, 蘇建, 陳熔 申請人:吉林大學