一种测力轮对标定试验台的制作方法

本发明涉及轨道车辆技术领域，更具体地说，涉及一种测力轮对标定试验台。

背景技术

轨道交通动力学性能试验涉及到车辆安全性包括稳定性指标(脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、倾覆系数)测试和平稳性指标测试。此项试验的完成是车辆正常上线运营的前提条件，因此受到各方普遍的重视。目前动力学性能试验均需要采用测力轮对进行试验，测力轮对的制作和使用是轨道交通测试领域技术实力的标志。测力轮对制作水平、标定精度直接影响动力学试验在线测试的效果，对试验数据的可靠性具有直接关系。

测力轮对标定试验台是进行测力轮对标定的关键设备，是进行轮轨力在线测试的前提，国内目前仅有部分科研院所拥有该试验装备，因其技术主要源于国外，结构过于复杂，造价昂贵，或者加载方向、加载项目不能满足试验要求，因此需要根据国内试验标准研发满足试验要求的专用试验装备。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测力轮对标定试验台，该测力轮对标定试验台的结构设计可以有效地解决现有标定试验台难以满足国内测力轮对标定试验标准的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测力轮对标定试验台，包括龙门框架、垂向加载测试单元、纵向加载测试单元、横向加载测试单元和用于引导测力轮对进入标定位置的两条钢轨；

所述垂向加载测试单元包括用于施加垂向载荷的垂向作动器和设置于所述测力轮对的安装位置下方用于测试所述测力轮对垂向载荷的垂向力测试单元，所述垂向作动器吊挂于所述龙门框架的横梁上，且其底部用于与所述测力轮对铰接；

所述纵向加载测试单元包括用于施加纵向载荷的纵向作动器，所述纵向作动器的前端与所述垂向力测试单元铰接；

所述横向加载测试单元包括用于施加横向载荷的横向作动器，所述横向作动器的两端用于分别与所述测力轮对的轮对相抵。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，还包括横向驱动装置，所述横梁上固定有横向直线导轨，所述垂向作动器的顶端安装于所述横向直线导轨上，所述横向驱动装置用于驱动所述垂向作动器沿所述横向直线导轨横向移动。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，还包括纵向直线导轨，所述垂向力测试单元的底部安装于所述纵向直线导轨上，所述纵向作动器用于对所述垂向力测试单元沿所述纵向直线导轨纵向加载。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，还包括用于调节所述横向加载测试单元垂向高度的高度调节装置，所述横向加载测试单元安装于所述高度调节装置的顶端。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，还包括四个垂向加载限位导架，四个所述垂向加载限位导架用于分别可拆卸的固定安装于所述测力轮对的轮对前后两侧。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，还包括相对设置的两个钢轨底板，两条所述钢轨分别沿纵向固定于所述钢轨底板上，至少一个所述钢轨底板连接有轨距调整作动器，用于推动所述钢轨底板朝向或背离另一所述钢轨底板移动。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，还包括支撑平台，所述钢轨底板可拆卸的安装于所述支撑平台上，且所述钢轨底板在所述支撑平台上的安装位置可调。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，所述支撑平台为铸铁平台。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，所述龙门框架包括所述横梁和可拆卸的固定连接于所述横梁两侧的立柱，且所述横梁在所述立柱上的连接高度可调。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，所述垂向作动器、所述纵向作动器和所述横向作动器均具有用于监测对应方向载荷的拉压力传感器。

优选地，上述测力轮对标定试验台中，所述横向作动器为横向伸缩缸，所述横向伸缩缸的两端分别安装有突出于所述横向伸缩缸端面的弹性顶针，所述弹性顶针在受压状态下能够压缩退回至所述横向伸缩杆的端面以内。

本发明提供的测力轮对标定试验台包括龙门框架、垂向加载测试单元、纵向加载测试单元、横向加载测试单元和用于承载测力轮对的两条钢轨；垂向加载测试单元包括用于施加垂向载荷的垂向作动器和设置于测力轮对的安装位置下方用于测试测力轮对垂向载荷的垂向力测试单元，垂向作动器吊挂于龙门框架的横梁上，且其底部用于与测力轮对铰接；纵向加载测试单元包括用于施加纵向载荷的纵向作动器，纵向作动器的前端与垂向力测试单元铰接；横向加载测试单元包括用于施加横向载荷的横向作动器，横向作动器的两端用于分别与测力轮对的轮对相抵。

应用本发明提供的测力轮对标定试验台，两条钢轨能够支撑固定测力轮对，垂向作动器吊挂于龙门框架的横梁上，且其底部述测力轮对铰接，进而能够对测力轮对施加垂向力。纵向作动器的前端与垂向力测试单元铰接，测力轮对安装于垂向力测试单元上方，进而纵向作动器能够通过垂向力测试单元向测力轮对施加纵向力。横向作动器的两端能够分别与测力轮对的轮对相抵，进而向测力轮对施加横向作用力。且各方向可以单独加载也可以组合加载。通过三向综合标定，能够满足机车、城轨、动车组全系列不同载重车型的测力轮对垂向、纵向、横向的标定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的测力轮对标定试验台的主视结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图。

附图中标记如下：

1、支撑平台；2、龙门框架；3、钢轨底板；4、垂向加载限位导架；5、垂向作动器；6、垂向力测试单元；7、纵向直线导轨；8、横向加载测试单元；9、纵向加载测试单元；10、轨距调整作动器；11、测力轮对；12、丝杠驱动电机；13、丝杠；14、横向直线导轨；15、高度调节装置；图中的x方向即为横向，y方向即为纵向，z方向即为垂向。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种测力轮对标定试验台，以满足国内测力轮对标定试验标准。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，图1为本发明一个具体实施例的测力轮对标定试验台的主视结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图。

在一个具体实施例中，本发明提供的测力轮对标定试验台包括龙门框架2、垂向加载测试单元、纵向加载测试单元9、横向加载测试单元8和用于承载测力轮对11的两条钢轨。

其中，两条钢轨用于引导测力轮对11进入标定位置，两条钢轨的间距根据待测的测力轮对11的轮对间距对应设置即可。

垂向加载测试单元包括用于施加垂向载荷的垂向作动器5和设置于测力轮对11的安装位置下方用于测试测力轮对11垂向载荷的垂向力测试单元6，垂向作动器5吊挂于龙门框架2的横梁上，且其底部用于与测力轮对11铰接，控制轮对的提升和向下加载。垂向作动器5能够对测力轮对11施加垂向力，具体可以采用伸缩缸，如垂向布置的液压缸等。垂向力测试单元6设置于测力轮对11的车轮正下方，能够精确获取车轮所受的垂向载荷，其具体可以采用力传感器等现有技术中常规的力测试设备。对应测力轮对11的每个车轮分别设置一组垂向作动器5和垂向力测试单元6，以分别对各车轮进行垂向加载及测试。

纵向加载测试单元9包括用于施加纵向载荷的纵向作动器，纵向作动器的前端与垂向力测试单元6铰接。测力轮对11安装于垂向力测试单元6上方，进而纵向作动器能够通过垂向力测试单元6向测力轮对11施加纵向力。对应各垂向力测力单元，分别铰接纵向作动器，以对各车轮分别施加纵向载荷。纵向作动器上可以集成纵向力测试单元，以能够精确获取车轮所受的纵向载荷，纵向测试单元的具体形式可参考现有技术，此处不作具体限定。

横向加载测试单元8包括用于施加横向载荷的横向作动器，横向作动器的两端用于分别与测力轮对11的轮对相抵，进而向测力轮对11施加横向作用力。横向作动器上可以集成横向力测试单元，以能够精确获取车轮所受的横向载荷，横向测试单元的具体形式可参考现有技术，此处不作具体限定。通过选用合适的垂向作动器5、纵向作动器和横向作动器，以满足垂向标定力0-25t，横向标定力0-25t，纵向标定力0-8t。

应用本发明提供的测力轮对标定试验台，能够对测力轮对11施加垂向力、横向力、纵向力。且各方向可以单独加载也可以组合加载。通过三向综合标定，能够满足机车、城轨、动车组全系列不同载重车型的测力轮对11垂向、纵向、横向的标定。

进一步地，还包括横向驱动装置，横梁上固定有横向直线导轨14，垂向作动器5的顶端安装于横向直线导轨14上，横向驱动装置用于驱动垂向作动器5沿横向直线导轨14横向移动。也就是垂向作动器5通过横向直线导轨14吊挂于横梁上，横向驱动装置垂向作动器5带动垂向作动器5沿横向直线导轨14横向移动，以调整其横向距离，对轮对轴承中心距不同的测力轮对11均能够进行标定，具体可以满足轨距范围为900mm-1676mm任意轨距的轮对标定。为了使得垂向作动器5沿横向直线导轨14的移动更为平稳，并列设置两个横向直线导轨14，即直线导轨副，共同对垂向作动器5进行支撑和导向。具体的横向驱动装置可以包括丝杠驱动电机12和延伸方向沿横向布置的丝杠13，垂向作动器5装配于丝杠13上，丝杠驱动电机12驱动丝杠13正转或反转，从而与丝杠13配合的垂向作动器5沿横向前进或后退。横向驱动装置采用丝杠驱动电机12和丝杠13，便于精确控制垂向作用器的横向位移。当然，根据需要横向驱动装置也可以采用伸缩缸等其他常规的驱动设备。

在对应测力轮对11的每个车轮分别设置一组垂向作动器5和垂向力测试单元6的情况下，则至少一个垂向作动器5通过横向直线导轨14吊挂于横梁上，横向驱动装置带动垂向作动器5沿横向直线导轨14横向移动。优选的，对应各垂向作动器5分别对应设置横向直线导轨14和横向驱动装置。

为了便于精确控制垂向作动器5的横向位移，垂向作动器5具有位移传感器，通过位移传感器反馈垂向作动器5的实际位移量，对垂向作动器5的横向移动进行反馈调节，有效保证了其移动精度。垂向作动器5可实现自动横向调节，适应各种不同轨距、车型的加载要求。

更进一步地，还包括纵向直线导轨7，也就是纵向直线导轨7沿纵向延伸。垂向力测试单元6的底部安装于纵向直线导轨7上，垂向力测试单元6具备纵向的自由度，纵向作动器对垂向力测试单元6沿纵向直线导轨7纵向加载。纵向作动器前端通过铰接与垂向力测试单元6相连，推动和拉动垂向力测试单元6纵向移动，优选的，纵向力的施加在施加一定的垂向载荷下进行，且左右方向相反，防止轮对出现旋转而无法施加纵向力，同时纵向力的大小应小于垂向力乘以轮轨摩擦系数。具体的，纵向作动器具有位移传感器，从而便于检测纵向作动器的移动并反馈。

在上述各实施例的基础上，还包括用于调节横向加载测试单元8垂向高度的高度调节装置15，横向加载测试单元8安装于高度调节装置15的顶端。具体的，高度调节装置15可以为伸缩缸等，推动横向加载测试单元8在垂向上移动，以调整其高度，进而能够适应不同高度的测力轮对11。加载时，通过高度调节装置15控制横向加载测试单元8两端的作用点到达指定位置后，停止高度调节，然后施加横向载荷。

为了便于精确控制横向作动器的垂向位移，横向作动器具有位移传感器，通过位移传感器反馈横向作动器的实际位移量，对横向作动器的高度移动进行反馈调节，有效保证了其移动精度。

为了约束测力轮对11前进和后退两个方向的自由度，在上述各实施例中，还包括四个垂向加载限位导架4，四个垂向加载限位导架4用于分别可拆卸的固定安装于测力轮对11的轮对前后两侧。进而当测力轮对11到达安装位置后，将四个垂向加载限位导架4对应安装于测力轮对11的车轮前后两侧，使其失去前后方向的移动的自由度，只保证轮对上下运动自由度。通过设置垂向加载限位导架4，避免了垂向加载下如偏载车轮飞出的安全隐患，提升了标定试验的安全性。具体垂向加载限位导架4的结构此处不作具体限定，使其能够与车轮的前端或者后端相抵以限制车轮的前后移动即可。

具体的，四个垂向加载限位导架4可以与钢轨可拆卸的固定连接，为了适应不同规格的测力轮对11，四个垂向加载限位导架4的安装位置可调，如与钢轨的固定连接位置可调。具体可以通过在钢轨上设置多个连接部，垂向加载限位导架4可选的与不同的连接部连接，从而调整四个垂向加载限位导架4的固定位置，以满足不同的测力轮对11的需求。需要说明的是，此处及下文提到的可拆卸的固定连接包括螺栓连接、卡扣连接等常规的可拆卸固定连接方式，此处不作具体限定。

在上述各实施例中，还包括相对设置的两个钢轨底板3，两条钢轨分别沿纵向固定于钢轨底板3上，至少一个钢轨底板3连接有轨距调整作动器10，用于推动钢轨底板3朝向或背离另一钢轨底板3移动。也就是通过钢轨底板3支撑钢轨，钢轨底板3及钢轨引导测力轮对11进入加载位置。具体的，测力轮对11可以采用天车起吊放在钢轨的外侧，再推到安装位置。为了调整两条钢轨的间距，一个钢轨底板3连接有轨距调整作动器10，或者两个钢轨底板3分别连接有轨距调整作动器10，轨距调整作动器10推拉钢轨底盘横向移动，也就是使得该钢轨底板3朝向或背离另一钢轨底板3移动，进而调整两钢轨底板3的间距，以达到调整两钢轨间距的目的。由于两钢轨间间距能够调整，故该测力轮对标定试验台能够适用于不同轴承中心距的测力轮对11的标定，具体可以满足轨距范围为900mm-1676mm任意轨距的轮对标定。轨距调整作动器10具体可以为油缸等伸缩缸。在设置有钢轨底板3的情况下，垂向加载限位导架4具体也可以与钢轨底板3可拆卸的固定连接。纵向加载测试单元9具体可以固定于钢轨底板3上。

进一步地，还包括支撑平台1，钢轨底板3可拆卸的固定连接于支撑平台1上，且钢轨底板3在支撑平台1上的连接位置可调。钢轨底板3放置在支撑平台1上，具体可以通过地脚螺栓固定，需要调整钢轨底板3的横向轨距时松掉地脚螺栓，使用轨距调整作动器10推拉钢轨底板3即可，将其移动至合适位置后，重新通过底脚螺栓固定。钢轨底板3在支撑平台1上的连接位置可调，具体可以通过在支撑平台1上设置多个固定部，钢轨底板3可选的与不同的固定部可拆卸固定连接，从而将其连接位置调整。在设置有支撑平台1的情况下，纵向直线导轨7、龙门框架2可以固定于支撑平台1上，高度调节装置15也可以安装于支撑平台1上。通过支撑平添的设置，有效对各部件提供支撑作用，便于设备的整体安装布置及转移。

更进一步地，支撑平台1为铸铁平台。铸铁平台通过混凝土浇筑方式，使其牢固与地面连接，这样做的好处是平台整体强度和刚度很高，在同时施加两个垂向作动器5时，不至于平台自身产生变形，平台整体抗疲劳性能优异，保证该装置永久疲劳寿命。平台的整体水平度有利于长期保证，如采用非浇筑式平台，平台的厚度将非常大，突出地面太多，需要设计台阶，上下平台极不方便。

在上述各实施例中，龙门框架2包括横梁和可拆卸的固定连接于横梁两侧的立柱，且横梁在立柱上的连接高度可调。也就是龙门框架2包括横梁和立柱。至少两个立柱分立与横梁两端，横梁安装在立柱侧面，并且在立柱上的连接高度可调。具体可以在立柱上沿垂向设置多个连接部，横梁可选的与不同的连接部连接以调整在立柱上的连接高度。如在立柱侧面预留一排安装孔，横梁可选的通过不同的安装孔与立柱螺栓连接，以上下调整横梁的高度，以适应不同车轮轮径的需求。龙门框架2高度可调节，可满足600mm～1370mm不同轮径的车轮，采用这种龙门结构简单实用，受力更加合力，且造价便宜。

在上述各实施例的基础上，垂向作动器5、纵向作动器和横向作动器均具有用于监测对应方向载荷的拉压力传感器。也就是垂向作动器5自带用于检测垂向载荷的拉压力传感器；纵向作动器自带用于检测纵向载荷的拉压力传感器；横向作动器自带用于检测横向载荷的拉压力传感器。通过拉压力传感器分别反馈垂向作动器5、纵向作动器和横向作动器的实际加载量，对垂向作动器5、纵向作动器和横向作动器的加载移动进行反馈调节，有效保证了其加载精度。

在上述各实施例中，横向作动器为横向伸缩缸，横向伸缩缸的两端分别安装有突出于横向伸缩缸端面的弹性顶针，弹性顶针在受压状态下能够压缩退回至横向伸缩杆的端面以内。也就是弹性顶针在自然状态下突出于横向伸缩缸端面，在受压状态下能够压缩退回至端面以内，包括与端面平齐。具体的，弹性顶针可以分别安装于横向伸缩缸两端的加载杆内，在自然状态下突出于加载杆，在受压状态下能够被压缩退回加载杆内。通过弹性顶针的设置，能够准确定位横向力作用点，使得加载精度提高。

上述各实施例中，测力轮对标定试验台包括控制系统，垂向加载测试单元、纵向加载测试单元9、横向加载测试单元8均与控制系统电性连接。控制系统主要控制加载过程，通过反馈控制调整加载载荷，实现在某一角度下对车轮的加载和卸载。控制系统即可实现手动加载，也可使用程序自动控制加载，并实时输出垂向力、横向力、纵向力载荷曲线。在各作动器采用液压缸时，还包括液压加载系统，液压加载系统用于对被测轮对施加横向力、垂向力及纵向力，各加载单元可以单独加载，也可以组合加载。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。