专利名称：一种异步牵引电动机四维运动综合试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种试验装置，具体说是一种异步牵引电动机综合试验台，主要 用于模拟对牵引电动机在满负荷的条件下进行相关的动力学的试验。
技术背景国际上流行的滚动试验台，用模拟的转向架架在滚动轮进行系统的电气性能的综 合试验和动力学的性能试验，由于转向架要在纵向拉在地面的固定架上，用来平衡转 向架动力轮对产生的牵引力。在试验过程中每个动力轮对无法单独施加轴向力，这样 无法在牵引电动机上在满负荷的条件下进行相关的轴向动力学的试验， 一旦轴向相关 部件发生故障需要在运行考核出了问题后去评估，损失巨大。有些关键问题可能涉及 到好几个部件，无法精确确定是哪个部件出问题，这样的问题难以评估，严重影响牵 引电动机结构可靠性的评定。以"先锋"号异步牵引电动机例化了几年的时间在滚动试验台上，在铁科院的 环行线上试验都是好的，但在实际运行中由于线路复杂，导致电动机定位轴承和联轴 节都损坏，这到底是因为电动机的轴承、还是电动机的端盖、还是球关节联轴节、还 是转向架安装位置出问题，造成系统不能正常工作，至今也不内拿出有说服力的定量 数据，严重影响了我国高速动车的开发，所以引发我们的实用新型思路。在滚动试验台上在环行线上牵引电动机的转矩也不能直接测量。只能估算。要解 决这个问题只能靠电动机的试验台了，但在流行的电动机试验台上陪试电动机、被试 电动机和转矩转速测量仪必须严格在一条直线上，否则靠背轮本身，电动机轴和轴承、 转矩转速测量仪的轴和轴承会受到损伤。而现在需要在四维高速旋转时要精确测量转 矩，也必须开发新颖试验台。在进行专利查询中，尚未发现有类似的公开文献，仅査询到最为接近的中国专利 名称为"电动机试验装置"，专利号为00217634.3的专利文献，但该专利仅通过联轴器 与三相异歩电动机相联接待测电动机，采用无级调节电机负载来测试电动机。并为从 多个受力方向来考虑对待测电动机的影响。综上所述，现有的各种试验装置均不能满足在四维运动条件下牵引电动机转矩转 速的精确测定，对于准确查找牵引电动机所存在的问题，存在一定的困难，因此很有必要开发或者实用新型一种综合试验系统，定量分析出与异步牵引电动机相关的子系 统，去定量摄取系统中重要部件在运动过程中的物理量，这些物理量是保证系统可靠 工作所必须的数据。 实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有试验装置的不足，提出一种能定量分析出与异步 牵引电动机相关的子系统，去定量摄取系统中重要部件在运动过程中的物理量的异步 牵引电动机多维运动综合试验台。根据本实用新型的目的所提出的技术实施方案是 一种四维运动异步牵引电动机 综合试验台，包括被试电动机、测试平台、连接器和信号检测系统。其特征在于测 试平台为两个能完成相当于动车纵向、轴向和垂向振动的三维运动，而且还能完成相 当于轮队在转弯时产生的旋转运动的电机平台，两个电机平台上各有一个电动机，一 个为陪试电动机， 一个为被试电动机，陪试电动机与被试电动机通过两个连接器接在 一起，信号检测系统安装在两个连接器之间。在两个电机平台上均设有四个油缸或气 缸，其中包括一个X方向的油缸或气缸、 一个Y方向的油缸或气缸、 一个Z方向的油 缸或气缸和一个旋转油缸或气缸。每个平台的每维运动都是由相应的液压油缸或者气 缸去单独执行，其中X方向的油缸或气缸和Y方向的油缸或气缸均安装在平台旁边的 径向方向上，而旋转油缸或气缸安装在电机座的下面切向方向。两个电机平台的平台机座分为四层，最上一层为第四层，是产生z方向的上下偏 移的z层。z方向的油缸或气缸安装在每个平台的中心位置，上端用球形关节顶住第四层平台。下端用球形关节固定在电机座的下面。第三层为使平台产生旋转的旋转平 台，旋转油缸或气缸在旋转平台旁边的切向方向上，旋转油缸或气缸一端与旋转平台连接在一起，另一端固定在X向平台上；第二层平台为产生X方向既电动机轴向偏移的x层，x方向的油缸或气缸一端安装在x向平台上，另一端固定在试验台外的x方向的地面上；底层的平台为产生Y方向偏移的平台，底层分两层，下面一层固定在地 面上，沿Y方向移动的上层平台采用平面轴承的结构在下层平台上滑动，油缸或气缸 安装在最底层外的径向方向上， 一端安装在Y向平台上，另一端固定在试验台外的Y 方向的地面上。在试验台内有一套用于控制液压油缸或者气缸的液压站或者压縮空气站；还有一 套用于定量控制运动的幅值位置的传感器；试验台内的电子继电器模块由计算机去进 行频率控制或者程序控制；还设有用于测量转矩、转速和轴向力的转矩转速测量仪。两个平台可以单独由计算机进行实时控制，也可以按规定程序进行控制。被试电动机 和陪试电动机可以直接安装在平台上，也可以通过构架间接安装在平台上。两电动机 之间安装转矩转速测量仪，其高度由它的安装架调整。电动机与转矩转速测量仪的转 轴由球关节联轴节耦合。电动机的牵引和制动转矩由球关节联轴节传递，转矩、转速 和轴向力由转矩转速测量仪测量。电动机的电压、电流和功率的基波、谐波和真有效 值由交流传动系统测试仪测量。陪试电动机和被试电动机由转矩控制变频电源也可以由矢量控制的变频电源供 电， 一套牵引、 一套制动、其能量在直流环节反馈，试验用的牵引和制动能量在直流 环节上平衡抵消了，试验时只需要输入提供两台电机和两套逆变器的损耗，所以可节 电90%以上。异歩牵引电动机完全可以完成按IEC1377标准规定的(起动特性、恒功升压、恒 功恒压、恒功升压、自然特性5个区段进行特性试验)全部试验项目。在试验中可以 对转矩、转速、电压(基波和谐波)、电流(基波和谐波)、功率(基波和谐波)进行 精确测量。本实用新型具有比较宽的用途，不仅可以用来进行异步牵引电动机综合试验，还 可进行标准规定外的电动机的结构件，球关节联轴节、传动系统和包括电源及其控制 系统在内的研究性、可靠性、耐久性和寿命试验。随着我国高速铁路、城市轨道交通和地铁的迅速发展，动力分散的轨道交通的需 求量越来越大，球关节联轴节的连接方式极其普遍，电动机的定位轴承受到严重的挑 战，从理论上讲这种球关节联轴节的连接方式对电机不产生轴向力。但实际上国内、 外这类电机的轴承均有损伤。日本采用这种结构极为普遍，但6311定位轴承损伤的事 故也时有发生，广州地铁和香港地铁国外电机定位轴承也同样时有发生，所以这种配 上球关节联轴节的四维运动的试验综合试验不仅对电机的定位轴承，甚至对其它结构 件的试验考核均有用处。
图1为本实用新型一个实施例的结构图； 图2为本实用新型实施例的结构俯视图； 图3为本实用新型实施例的结构侧视图。 图中1、被试电动机；2、被试电动机测试平台；3、球关节联轴器；4、信号检测系统；5、陪试电动机测试平台；6、陪试电动机；7、 X方向的油缸或气缸；8、 Z方向的油缸或气缸；9、 Y方向的油缸或气缸；10、旋转油缸或气缸；11、 Y方向偏移的平 台；12、 X方向偏移的中间层；13、旋转层；14、平台顶层。
具体实施方式
附图给出了本实用新型的一个实施例，下面将结合附图对本实用新型作进一步的描述。从附图中可以看出，本实用新型是一种异步牵引电动机多维运动的综合试验台， 它是根据异步牵引电动机在实际运行的工况条件，提出的一种四维运动方式的试验方 式，所述的四维运动方式为采用两套能够自由进行三维空间加旋转运动的四维运动 的电动机安装平台对异步牵引电动机进行试验；其中一套牵引、 一套制动，其能量在 直流环节反馈。将两台电动机分别安装这两个平台上，两台电动机一台为陪试电动机， 另一台为被试电动机，陪试电动机和被试电动机均由同一电源供电。通过两套能够自 由进行三维空间加旋转运动的四维运动的电动机安装平台对被试电动机进行相当于动 车纵向、轴向和垂向振动的三维运动，以及轮队在转弯时产生的旋转运动工况下的各 种性能试验。根据上述方法所提出的试验台为一种四维运动异步牵引电动机综合试验台，包括 被试电动机l、 一个能完成相当于动车纵向、轴向和垂向振动的三维运动，而且还能完 成相当于轮队在转弯时产生的旋转运动的被试电动机测试平台2、球关节联轴器3、信 号检测系统4、 一个能完成相当于动车纵向、轴向和垂向振动的三维运动，而且还能完 成相当于轮队在转弯时产生的旋转运动的陪试电动机测试平台5和陪试电动机6。在被 试电动机测试平台2和陪试电动机测试平台5的动力均有设有除能完成相当于动车纵 向、轴向和垂向振动的三维运动外，还能完成相当于轮对在转弯时产生的旋转运动的 四个油缸或气缸，每个平台的每维运动都是由相应的液压油缸或者气缸去执行，其中 包括一个X方向的油缸或气缸7、 一个Y方向的油缸或气缸9、 一个Z方向的油缸或 气缸8和一个旋转油缸或气缸10。其中Z方向的油缸或气缸8安装在每个平台的中心 位置，位于电机座的下面，Y方向的油缸9和X方向的油缸或气缸7均安装在平台旁 边的径向方向上，而旋转油缸或气缸9安装在电机座的下面切向方向。整个平台机座 分为四层，平台顶层14为用于使平台产生Z方向移动。第三层为旋转的旋转层13，旋 转油缸或气缸10在旋转层13旁边的切向方向上，与旋转层13和X向平台12连接在 一起；平台的第二层为用于使平台产生X方向偏移的中间层12， X方向的油缸或气缸7安装在中间层12外的径向方向上， 一端安装在X向平台上，另一端固定在试验台外 的X方向的地面上；平台的最底层为用于使平台产生Y方向偏移的平台11， Y方向 偏移的平台ll分两层，下面一层固定在地面上，沿Y方向移动的上层平台采用平面轴 承的结构在下层平台上滑动，Y方向油缸或气缸7安装在最底层外的径向方向上，一 端安装在Y向平台ll的上层，另一端固定在试验台外的Y方向的地面上。如果需要可以增加四维平台安置在被试电动机测试平台2和陪试电动机测试平台5 的之间。把大小齿轮的齿轮箱和轮对转矩的转矩转速测量仪装在此平台上进行更复杂 的动力学试验和耐振试验和机械寿命试验。在试验台内或外有一套用于控制液压油缸或者气缸的液压站或者压縮空气站；还 有一套用于定量控制运动的幅值位置的传感器；试验台内的电子继电器模块由计算机 去进行频率和振幅控制或者程序控制；还有用于测量转矩、转速和轴向力的转矩转速 测量仪。两个平台可以单独由计算机进行实时的精确控制，也可以按规定程序进行控 制。被试电动机和陪试电动机可以直接安装在平台上，也可以通过类似转向架的固定 方式的构架间接安装在平台上。两电动机之间安装转矩转速测量仪，其高度由它的安 装架调整。电动机与转矩转速测量仪的转轴由球关节联轴节耦合。电动机的牵引和制 动转矩由球关节联轴节传递，转矩、转速和轴向力由转矩转速测量仪测量。电动机的 电压、电流和功率的基波、谐波和真有效值由交流传动系统测试仪测量。陪试电动机和被试电动机由两套电源供电， 一套牵引、 一套制动、其能量在直流 环节反馈，主要的牵引和制动能量在直流环节上平衡抵消了，试验时输入电源只需要 提供两台电机和两套逆变器的损耗，所以可节电90%以上。异歩牵引电动机完全可以完成按IEC1377标准规定的(设计的起动特性、恒功升 压、恒劲恒压、恒功升压、自然特性5个区段进行特性试验)全部试验项目。在试验 中可以对转矩、转速、电压(基波和谐波)、电流(基波和谐波)、功率(基波和谐波) 进行精确测量。本实用新型具有比较宽的用途，不仅可以用来进行异步牵引电动机综合试验，还 可进行标准规定外的电动机的结构件，球关节联轴节和包括电源及其控制系统在内的 研究性、可靠性、耐久性和寿命试验。
权利要求1、一种异步牵引电动机四维运动综合试验台，包括陪试电动机、两个测试平台、联轴节和信号检测系统，其特征在于在两个平台上设有除能完成相当于动车纵向、轴向和垂向振动的三维运动外，还能完成相当于轮对在转弯时产生的旋转运动的四个油缸或气缸，其中包括一个X方向的油缸或气缸、一个Y方向的油缸或气缸、一个Z方向的油缸或气缸和一个旋转油缸或气缸。
2、 根据权利1所述的四维运动综合试验台，其特征在于X方向的油缸或气缸和Y方向的油缸或气缸均安装在平台旁边的径向方向上，而旋转油缸或气缸安装在电机座的下面切向方向。
3、 根据权利1所述的四维运动综合试验台，其特征在于在试验台内有一套用于 控制液压油缸或气缸的液压站或者压縮空气站；还有一套用于定量控制运动的幅值位置 的传感器；还设有用于测量转矩、转速和轴向力的转矩转速测量仪。
4、 根据权利1所述的四维运动综合试验台，其特征在于被试电动机和陪试电动 机直接安装在平台上或通过类似转向架的固定方式的构架间接安装在平台上。
5、 根据权利1所述的四维运动综合试验台，其特征在于两电动机之间安装转矩 转速测量仪，其高度由它的安装架调整。
6、 根据权利1所述的四维运动综合试验台，其特征在于电动机与转矩转速测量 仪的转轴由球关节联轴节耦合。
专利摘要一种异步牵引电动机试验方法与四维运动综合试验台及用途，根据异步牵引电动机在实际运行的工况条件，提出一种四维运动方式的试验方式，所述的四维运动方式为采用两套能够自由进行三维空间加旋转运动的四维运动的电动机安装平台对异步牵引电动机进行试验；其中一套牵引、一套制动，其能量在直流环节反馈。将两台电动机分别安装这两个平台上，两台电动机一台为陪试电动机，另一台为被试电动机，陪试电动机和被试电动机均由同一电源供电。通过两套能够自由进行三维空间加旋转运动的四维运动的电动机安装平台对被试电动机进行相当于动车纵向、轴向和垂向振动的三维运动，以及轮队在转弯时产生的旋转运动工况下的各种性能试验。
文档编号G01R31/34GK201107392SQ20072006421
公开日2008年8月27日 申请日期2007年8月21日 优先权日2007年8月21日
发明者周志雄, 高培庆 申请人:周志雄