本發(fā)明屬于軌道車輛試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及軌道車輛彈性懸掛系中的空氣彈簧性能的試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，我國高速列車技術(shù)發(fā)展迅猛，最新的動(dòng)車組運(yùn)營時(shí)速達(dá)到380km/h，最新研制的動(dòng)車組的時(shí)速已經(jīng)接近600km/h。列車的行駛速度提高和車輛軸重載荷的提升加劇了輪對(duì)和軌道之間的沖擊振動(dòng)。軌道車輛的乘坐舒適型以及運(yùn)行的安全性能和平穩(wěn)性問題逐漸突出?？諝鈴椈勺鳛檐壍儡囕v第二系懸掛元件，不僅承載車身質(zhì)量同時(shí)在軌道車輛運(yùn)過程中起到緩沖減震的作用，其性能的優(yōu)劣直接影響到軌道車輛的運(yùn)行舒適性和安全性?？諝鈴椈蓪?duì)于減震至關(guān)重要，同時(shí)由于我國國土面積遼闊，具有很大部分區(qū)域在高寒區(qū)，因此軌道車輛運(yùn)行反復(fù)于低溫區(qū)域。由于空氣彈簧的材質(zhì)是橡膠的，故在不同溫度條件下工作性能不一致，在高寒地區(qū)更加容易因?yàn)槠谄屏?，因此必須通過試驗(yàn)手段對(duì)空氣彈簧的性能指標(biāo)進(jìn)行可靠性測試。

在空氣彈簧的實(shí)際運(yùn)行中不僅承受車身的質(zhì)量，還受到轉(zhuǎn)向架傳遞的沖擊力。傳統(tǒng)的低溫試驗(yàn)臺(tái)，只考慮低溫條件下，不考慮軌道車輛的自重和路面沖擊等因素，和現(xiàn)實(shí)軌道車輛的運(yùn)行有很大的差異，無法真實(shí)判定空氣彈簧的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種軌道車輛空氣彈簧六自由度低溫試驗(yàn)臺(tái)。本發(fā)明所述技術(shù)方案可以有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中空氣彈簧在低溫測試中由于沒有考慮實(shí)際運(yùn)行工況的性能檢測，真實(shí)再現(xiàn)軌道車輛中空氣彈簧在低溫條件下的運(yùn)行狀況。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，結(jié)合附圖說明提下：

一種軌道車輛空氣彈簧六自由度低溫試驗(yàn)臺(tái)，由垂向運(yùn)動(dòng)支承立柱1、焊接式雙關(guān)節(jié)軸承連接桿2、配重加載機(jī)構(gòu)3、可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱4、制冷循環(huán)系統(tǒng)5、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6、變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7和T型槽地基8組成，所述六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6通過螺栓固定在T型槽地基8上，為試驗(yàn)臺(tái)提供動(dòng)態(tài)模擬，模擬軌道車輛真實(shí)路況；所述制冷循環(huán)系統(tǒng)5由制冷風(fēng)機(jī)19和低溫氣室14組成，所述低溫氣室14置于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6上，為整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)提供低溫的試驗(yàn)環(huán)境；所述配重加載機(jī)構(gòu)3置于低溫氣室14正上方，并由低溫氣室14或可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱4中的支承滑枕27支撐，所述支承滑枕27移開后，配重加載機(jī)構(gòu)3直接放置于低溫氣室14上，模擬軌道車輛車體質(zhì)量；所述變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7與低溫氣室14中的空氣彈簧15直接連通，模擬軌道車輛的附加氣室，保證空氣彈簧在不同載荷下，空氣彈簧的15的高度是恒定值，符合實(shí)際軌道車輛空氣彈簧的真實(shí)狀態(tài)；

所述配重加載機(jī)構(gòu)3通過焊接式雙關(guān)節(jié)軸承連接桿2與垂向運(yùn)動(dòng)支承立柱1采用球鉸連接。

所述六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6由六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9、液壓作動(dòng)器10、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)固定板11和六自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作動(dòng)器球鉸支座12組成，所述六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9作為低溫氣室14中空氣彈簧15的放置平臺(tái)，承受配重加載機(jī)構(gòu)(3)對(duì)空氣彈簧15的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)載荷，所述六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9中央預(yù)留氣管孔。

所述制冷循環(huán)系統(tǒng)5由進(jìn)氣管13、低溫氣室14、空氣彈簧15、排氣管16、氣管轉(zhuǎn)接法蘭17、氣管夾18和制冷風(fēng)機(jī)19組成，所述進(jìn)氣管13和排氣管16一端與低溫氣室14連接，另一端通過氣管轉(zhuǎn)接法蘭17分別安裝在制冷風(fēng)機(jī)19的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口上；所述制冷風(fēng)機(jī)19內(nèi)有循環(huán)風(fēng)機(jī)，保證低溫氣體在整個(gè)制冷循環(huán)系統(tǒng)中流通；所述低溫氣室14采用空氣彈簧結(jié)構(gòu)，其由上端封板20、連接法蘭21、曲囊22和下端封板23組成，所述下端封板23中央預(yù)留一個(gè)氣管孔，用于變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7的氣管26與空氣彈簧15連接。

所述變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7主要由儲(chǔ)氣筒24、油液高度控制器25和氣管26組成，所述儲(chǔ)氣筒24上的氣管26直接穿過低溫氣室(14)的預(yù)留孔與空氣彈簧15的進(jìn)氣口相連，所述儲(chǔ)氣筒24內(nèi)部裝有機(jī)油和空氣，通過控制油液高度控制器25調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣筒24內(nèi)部機(jī)油數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣容量的控制，在試驗(yàn)過程中，模擬軌道車輛附加氣室的功能，保證空氣彈簧15在不同載荷下空氣彈簧的高度是固定不變的。

所述可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱4由支承滑枕27、齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu)28和配重框架支承立柱29組成，所述支承滑枕27通過齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu)28控制在配重框架支承立柱29上平移，用于配重加載機(jī)構(gòu)3與支承滑枕27的之間的支撐或脫離。

所述齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu)28由齒條30、平鍵31、齒輪32、齒輪搖柄33和齒輪軸34組成，所述齒條30通過螺栓固定在支承滑枕27內(nèi)部，所述齒輪32通過平鍵31固定在齒輪軸34上，所述齒輪軸34通過軸承安裝在配重框架支承立柱29的軸承孔中，通過搖動(dòng)齒輪搖柄33控制支承滑枕27與配重框架支承立柱29的相對(duì)位置。

所述配重加載機(jī)構(gòu)3由SA60ES球關(guān)節(jié)支座35、配重塊支承框架36、配重塊37和測力裝置38組成，所述配重塊37直接放置在配重承載框架36上，所述測力裝置38通過螺栓固定在配重承載框架36底部；

所述配重加載機(jī)構(gòu)3通過SA60ES球關(guān)節(jié)支座35和焊接式雙關(guān)節(jié)軸承連接桿2與垂向運(yùn)動(dòng)支承立柱1采用球鉸連接，以保證試驗(yàn)過程中，配重加載機(jī)構(gòu)3只有垂向運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生側(cè)傾橫擺運(yùn)動(dòng)。

所述測力裝置38由六分力傳感器與配重架連接盤39、六分力傳感器40、六分力傳感器與低溫氣室連接盤41組成，并通過螺栓連接組成一體，所述六分力傳感器與低溫氣室連接盤41直接壓在低溫氣室14上，配重加載機(jī)構(gòu)3通過添減配重塊37的板數(shù)改變空氣彈簧試驗(yàn)過程中所需要的靜載大小，然后通過六分力傳感器40測試試驗(yàn)過程中空氣彈簧的動(dòng)載情況。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明采用六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)真實(shí)地再現(xiàn)空氣彈簧在低溫條件下運(yùn)行的真實(shí)工況。

2、本發(fā)明配置了可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱，減少六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在非工作狀態(tài)的負(fù)載情況，大大增加了六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)使用壽命，同時(shí)方便工作人員更換試驗(yàn)對(duì)象。

3、本發(fā)明中采用變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7和空氣彈簧15直接相連，模擬軌道車輛的附加氣室，保證空氣彈簧在不同載荷下，空氣彈簧15的高度是恒定值，符合實(shí)際軌道車輛空氣彈簧的真實(shí)狀態(tài)。

4、本發(fā)明在空氣彈簧和配重加載機(jī)構(gòu)配置了六分力傳感器，能夠?qū)崟r(shí)采集空氣彈簧的動(dòng)載情況。

5、本發(fā)明中的制冷循環(huán)系統(tǒng)，采用外循環(huán)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，方便放置于六自由度平臺(tái)上。

綜上所述：本發(fā)明提供一種可測實(shí)時(shí)動(dòng)載的六自由度低溫試驗(yàn)臺(tái)，為探究空氣彈簧的低溫動(dòng)態(tài)性能提供一種試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)提高列車的安全運(yùn)行和改善高速動(dòng)車組的舒適度，具有很好的促進(jìn)作用。

附圖說明

1、圖1空氣彈簧六自由度低溫試驗(yàn)臺(tái)軸測圖。

2、圖2六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)軸測圖。

3、圖3制冷循環(huán)系統(tǒng)軸測圖。

4、圖4低溫氣室主視圖。

5、圖5變?nèi)萘績?chǔ)氣筒軸測圖。

6、圖6可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱軸測圖。

7、圖7齒輪齒條結(jié)構(gòu)圖。

8、圖8配重加載機(jī)構(gòu)。

9、圖9六分力傳感器。

10、圖10配重加載機(jī)構(gòu)連接圖。

11、圖11結(jié)構(gòu)簡圖。

圖中：1.垂向運(yùn)動(dòng)支承立柱 2.焊接式雙關(guān)節(jié)軸承連接桿 3.配重加載機(jī)構(gòu) 4.可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱 5.制冷循環(huán)系統(tǒng) 6.六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 7.變?nèi)萘績?chǔ)氣筒 8.T型槽地基 9.六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板 10.液壓作動(dòng)器 11.六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)固定板 12.六自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作動(dòng)器球鉸支座 13.進(jìn)氣管 14.低溫氣室 15.空氣彈簧 16.排氣管 17.氣管轉(zhuǎn)接法蘭 18.氣管夾 19.制冷風(fēng)機(jī) 20.上端封板 21.連接法蘭 22.曲囊 23.下端封板 24.儲(chǔ)氣筒 25.油液高度控制器 26.氣管 27.支承滑枕 28.齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu) 29.配重框架支承立柱 30.齒條 31.平鍵 32.齒輪 33.齒輪搖柄 34.齒輪軸35SA60ES球關(guān)節(jié)支座 36.配重塊支承框架 37.配重塊 38.測力裝置 39.六分力傳感器與配重架連接盤 40.六分力傳感器 41.六分力傳感器與低溫氣室連接盤

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案及其工作過程做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參閱圖1，一種軌道車輛空氣彈簧的六自由度低溫試驗(yàn)臺(tái)，包括垂向運(yùn)動(dòng)支承立柱1焊接式雙關(guān)節(jié)軸承連接桿2、配重加載機(jī)構(gòu)3、可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱4、制冷循環(huán)系統(tǒng)5、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6、變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7以及T型槽地基8。

其中T型槽地基8作為整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的安裝基礎(chǔ)；六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6通過螺栓固定在T型槽地基8上，為試驗(yàn)臺(tái)提供動(dòng)態(tài)模擬，模擬軌道車輛真實(shí)路況；

制冷循環(huán)系統(tǒng)5中的低溫氣室14放置于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6平臺(tái)上，為整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)提供低溫的試驗(yàn)環(huán)境；

在非工作的狀態(tài)下,配重加載機(jī)構(gòu)3由可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱4中的支承滑枕27所支撐著。當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行過程，通過齒輪齒條操縱裝置28移開支承滑枕27，配重加載機(jī)構(gòu)3直接落于低溫氣室14正上，從而模擬軌道車輛車體質(zhì)量對(duì)空氣彈簧15的垂向作用力；其中配重加載機(jī)構(gòu)3由I、II、III、IV、V、VI號(hào)焊接式雙關(guān)節(jié)軸承連接桿2和垂向運(yùn)動(dòng)支承立柱1連接，保證試驗(yàn)臺(tái)過程中，配重加載機(jī)構(gòu)3只有垂向運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生側(cè)傾橫擺等運(yùn)動(dòng)。

變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7與低溫氣室14中空氣彈簧15直接連通，模擬軌道車輛的附加氣室，保證空氣彈簧在不同載荷下，空氣彈簧的15的高度是恒定值，符合實(shí)際軌道車輛空氣彈簧的真實(shí)狀態(tài)。

參閱圖2，六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6由六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9、液壓作動(dòng)器10、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)固定板11和六自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作動(dòng)器球鉸支座12等組成。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9作為低溫氣室14中空氣彈簧15的放置平臺(tái)，承受配重加載機(jī)構(gòu)3對(duì)空氣彈簧15的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)載荷。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9由于需要考慮變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7的氣管走向，故需要在六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9中央預(yù)留一個(gè)氣管孔。

由于本平臺(tái)屬于選配件，故在本發(fā)明中不詳細(xì)陳訴其結(jié)構(gòu)。

參閱圖3和圖4，制冷循環(huán)系統(tǒng)5由進(jìn)氣管13、低溫氣室14、空氣彈簧15、排氣管16、氣管轉(zhuǎn)接法蘭17、氣管夾18和制冷風(fēng)機(jī)19組成。氣管轉(zhuǎn)接法蘭17通過螺栓分別安裝在制冷風(fēng)機(jī)19的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口上。用氣管夾18將進(jìn)氣管13和進(jìn)氣管14分別同氣管轉(zhuǎn)接法蘭17連接起來。制冷風(fēng)機(jī)19內(nèi)有循環(huán)風(fēng)機(jī)，保證低溫氣體在整個(gè)制冷循環(huán)系統(tǒng)中流通。

在本試驗(yàn)臺(tái)中，空氣彈簧15置于低溫氣室14內(nèi)，低溫氣室14采用空氣彈簧結(jié)構(gòu)，其由上端封板20、連接法蘭21、曲囊22和下端封板23組成，下端封板23為了保證變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7的氣管26和空氣彈簧15連接，在其正中央預(yù)留一個(gè)氣管孔。

所述進(jìn)氣管13、排氣管16、氣管26和曲囊22的材質(zhì)均為隔熱的橡膠材質(zhì)，尤其是曲囊22，其被壓縮后，必須保證上端封板39承受的加載質(zhì)量能夠傳遞至空氣彈簧24，故曲囊22的柔性必須足夠大。

參閱圖5，所示的變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7主要由儲(chǔ)氣筒24、油液高度控制器25和氣管26等組成。儲(chǔ)氣筒24上的氣管26直接穿過低溫氣室14的預(yù)留孔和空氣彈簧15的進(jìn)氣口相連。

儲(chǔ)氣筒24內(nèi)部主要有機(jī)油和空氣，通過控制油液高度控制器25調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣筒24內(nèi)部機(jī)油數(shù)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣容量的控制，進(jìn)而能在試驗(yàn)過程中，模擬軌道車輛附加氣室的功能，保證空氣彈簧15在不同載荷下，空氣彈簧的高度是固定不變的。

參閱圖6和圖7，所示可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱4由支承滑枕27齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu)28和配重框架支承立柱29組成。其中齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu)28由齒條30平鍵31齒輪32齒輪搖柄33和齒輪軸34組成。齒條30通過螺栓固定在支承滑枕27內(nèi)部。齒輪軸38放置于配重框架支承立柱29的軸承孔中，齒輪軸34在配重框架支承立柱29的內(nèi)部通過平鍵31安裝齒輪32，配重框架支承立柱29的外部則通過螺栓連接，將齒輪搖柄33和齒輪軸34連成一體。通過搖動(dòng)齒輪搖柄33控制支承滑枕27和和配重框架支承立柱29的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)的位置可控功能。如果人力不夠，可以增加電機(jī)來控制齒輪搖柄33。

參閱圖8、圖9和圖10，配重加載機(jī)構(gòu)3由SA60ES球關(guān)節(jié)支座35、配重塊支承框架36、配重塊37和測力裝置38組成，其中測力裝置38則由六分力傳感器與配重架連接盤39、六分力傳感器40、六分力傳感器與低溫氣室連接盤41構(gòu)成。配重塊37直接放置在配重承載框架36上，測力裝置38通過螺栓固定在配重承載框架36底部。

測力裝置38則通過螺栓連接將六分力傳感器與配重架連接盤39、六分力傳感器40、六分力傳感器與低溫氣室連接盤41組成一體，然后通過六分力傳感器與配重架連接盤39上的螺紋孔和配重承載框架36連接成一體，六分力傳感器與低溫氣室連接盤41則直接壓在低溫氣室14上。配重加載機(jī)構(gòu)3通過添減配重塊37的板數(shù)來改變空氣彈簧試驗(yàn)過程中所需要的靜載大小。然后通過六分力傳感器40來測試試驗(yàn)過程中空氣彈簧的動(dòng)載情況。

由于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6會(huì)帶動(dòng)低溫氣室14進(jìn)行六自由度運(yùn)動(dòng)，故配重加載機(jī)構(gòu)3在運(yùn)動(dòng)過程容易跌落試驗(yàn)臺(tái)，造成人員傷亡，故本發(fā)明中用I、II、III、IV、V、VI號(hào)焊接式雙關(guān)節(jié)軸承連接桿2將配重加載機(jī)構(gòu)3和垂向運(yùn)動(dòng)支承立柱1采用球鉸連接起來，從而保證試驗(yàn)臺(tái)過程中，配重加載機(jī)構(gòu)3只有垂向運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生側(cè)傾橫擺等運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的具體試驗(yàn)過程說明如下：

1、試驗(yàn)開始時(shí)，控制六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6，將六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9下落到一定位置，試驗(yàn)人員打開上端封板23放入試驗(yàn)的空氣彈簧15。將空氣彈簧15的進(jìn)氣口和變?nèi)萘績?chǔ)氣筒7的氣管接通。然后用上端封板23將低溫氣室14封上。根據(jù)想要模擬的車重，通過油液高度控制器25調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣筒24內(nèi)部機(jī)油數(shù)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣容量的控制。保證在該載荷下的空氣彈簧的高度和剛度。

2、控制六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6，升高六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9，直至可調(diào)式配重加載機(jī)構(gòu)支承立柱4不再承受配重加載機(jī)構(gòu)3重力時(shí)，控制齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu)28將兩側(cè)支承滑枕27遠(yuǎn)離六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6。

3、開啟制冷循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行正常試驗(yàn)過程。

4、試驗(yàn)完畢，先控制齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu)28，將兩側(cè)支承滑枕27向六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6靠近，直至能夠承擔(dān)配重加載機(jī)構(gòu)3重力時(shí)停止。然后慢慢落下六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載板9，直至六分力傳感器與低溫氣室連接盤41和低溫氣室14脫離為止。