一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台及其使用方法技术

本发明专利技术是一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台及其使用方法，包括电机的安装装置、传动装置、加载装置、施加振动装置、温度控制装置。通过加在X，Y，Z方向上的振动，模拟出列车在行驶过程中的振动情况，同时控制温度控制箱，在试验台运转过程中根据需要改变试验台内部的温度。进而测试出在当前受载状态、振动和温度变化的条件下的驱动电机的疲劳破坏情况。本发明专利技术提供了一种全新的驱动电机疲劳破坏的测试手段，通过全新设计的模拟振动和加载方式，真实模拟出高速列车在实际运行过程中的环境条件，有效降低了疲劳试验台的成本，在保证试验台优良性能的同时还有效降低了制造成本。

Test rig for testing fatigue failure of driving motor of high speed train and its usage

The invention relates to a test bench for testing the fatigue damage of a high-speed train driving motor and its use method, including a motor installation device, a transmission device, a loading device, a vibration device and a temperature control device. Vibration in the direction of X, Y and Z is added to simulate the train vibration in the course of running, and the temperature control box is controlled at the same time. The temperature inside the test bench is changed according to the need during the operation of the test bench. Then the fatigue failure of the driving motor under the condition of current load, vibration and temperature change is tested. The invention provides a brand-new testing method for fatigue damage of driving motors. Through a brand-new design of simulated vibration and loading mode, the environmental conditions of high-speed trains in actual operation are simulated, the cost of the fatigue test bench is effectively reduced, and the system is effectively reduced while ensuring the excellent performance of the test bench. Cost.

【技术实现步骤摘要】
一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台及其使用方法
本专利技术属于电机可靠性测试
，特别是模拟出列车运行过程中振动和温度对驱动电机的影响以及加载装置。
技术介绍
目前，我国正在开展更高速度级试验列车研究工作，设计时速500km/h，这对电机技术提出了更大的挑战，永磁电机的优越性使得其在未来一段时间会占据主流地位，未来科研人员将会围绕这一领域进行进一步的研究和开发，可以预见的是，高铁电机将不再局限于传统的结构获得快速发展，未来将会逐渐取代交流异步电机成为主流。正因为永磁电机功率因数高、效率高的特点，近些年永磁同步电机得到较快发展，在许多场合开始逐步取代最常用的交流异步电机，其中异步起动永磁同步电动机的性能优越，是一种很有前途的节能电机，成为高铁电机驱动领域研发的重点对象。但其成本较高，使用的永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降或发生退磁现象，将降低永磁电动机电机的性能，严重时还会损坏电动机，这限制了永磁电机的进一步发展。而目前我们可以做的就是在振动、温度变化的条件下对电机进行疲劳分析，尽最大可能的优化驱动系统。随着列车速度的不断提高，对电机的寿命，安全可靠性方面的问题日益突出。在高速、重载的情况下，转向架构架所承受的外部载荷越来越大，对电机的强度寿命要求就越来越高。为了实现铁路的跨越式发展要求，目前国内铁路列车厂一直在积极开发更高速更平稳更安全的列车。随着高速列车速度地提高，为了保证列车的性能也跟着逐步提高，有必要从动力学、结构疲劳、可靠性等多角度分析驱动电机的结构形式和参数，设计可靠的高速列车驱动电机疲劳试验台，对电机进行校核检验，进而改善电机的研发设计和生产。
技术实现思路
针对高速列车运行中存在的影响因素，本专利技术提供一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台及其使用方法，模拟驱动电机在列车运行过程中所受的振动和温度的影响因素，并设计了对电机施加扭矩的加载装置。在有效降低试验台测试性能成本的前提下，保证试验台的优良性能，降低制造成本。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台，包括：电机的安装装置、传动装置、加载装置、施加振动装置、温度控制装置。所述电机的安装装置包括：轴套、驱动电机和换向架。所述驱动电机与所述轴套通过螺栓连接在一起，所述驱动电机的另一端通过螺栓螺母与所述换向架连接。所述传动装置包括：轴承透盖、轴承、支撑架、电机轴、齿轮轴、大齿轮和车轴。所述齿轮轴通过螺栓铆死在电机轴里，跟随所述电机轴一同转动，并与所述大齿轮啮合带动大齿轮转动，所述大齿轮通过键的连接方式与所述车轴周向固定，带着所述车轴一同转动，所述车轮与所述车轴也是通过键连接在一起的。所述轴承，其内圈与车轴配合一同转动，外圈利用轴承透盖的轴向固定，用螺栓连接将轴承透盖固定在机架上。轴承透盖下侧用支撑架支撑起来，支撑架用螺栓连接固定在底座上面，这样就实现了电机的空转。所述加载装置包括：液压缸、弹簧A、刹车滑块、车轮。所述弹簧A套在所述刹车滑块上，所述刹车滑块通过机架上的圆柱孔正对着所述车轮，所述液压缸顶在所述刹车滑块上，通过改变输出的大小来改变对车轮的正压力大小，从而改变摩擦力的大小。所述施加振动装置包括：Z向导轨、Z向滑块、激振器、弹簧B、圆柱体、Y方向移动导轨和X方向移动导轨。所述激振器采用弹簧弹性固定在试验台的四角，在Z方向安置一个带有导轨的四角架，所述Z向滑块装在所述Z向导轨内，使之带着试验台整体在所述Z向导轨内Z向移动，所述弹簧B两端刚好套入用螺栓固定在四个支柱下端和试验台底四角的圆柱体，且所述八个圆柱体与弹簧B同中心,所述圆柱体长度小于所述弹簧B压缩量程，通过压缩所述弹簧B来实现在振动情况下的Z轴位移，从而实现了驱动电机的Z方向振动。所述X方向的导轨安装机构，在Z向导轨所在的架子四角底部开有沿着X轴凹槽，将上面的整体全部安装在X方向移动导轨上，利用滑块导轨的配合间隙实现X轴方向的振动。所述Y方向的导轨安装机构在X方向移动导轨座底部开有沿着Y轴凹槽，与Y方向移动导轨配合，底座利用螺栓连接的方式固定在地面上，利用滑块导轨的配合间隙实现Y轴方向的振动。至此，本试验台就可以近似的模拟出列车运行过程中，在三个方向上的振动情况。所述温度控制装置包括：温控箱箱体、温度控制器和加热(冷却)器组成。所述温控箱箱体利用螺栓连接将所述温度控制器和所述加热(冷却)器挂在所述温控箱箱体的内表面上，将所述温控箱箱体螺栓连接到底座上实现固定。所述温度控制器根据温度变化，通过毛细管尾端感受温控箱箱体内部的温度，并转为相应的压力。通过压力传感器传到智能计算机，在经过计算机内部的数据处理。控制所述加热(冷却)器开始工作。根据需要，通过改变自耦变压器的抽头数来改变输出电压的高低，输出适当比利的电流值，从而达到改变温度高低的目的。所述高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台的使用方法，包括如下步骤：步骤一：选定一个型号的需要测量疲劳破坏的驱动电机，用螺栓连接的方式将驱动电机固定安装到试验台上。步骤二：将电机轴安装在电机内，同时将齿轮轴用螺栓固定在电机轴内部，且齿轮轴与已安装好的大齿轮啮合。设定一定的转速，等待启动驱动电机。步骤三：将试验台先安装到Z向导轨内，接着将整体依次安装到Y方向移动导轨机构和X方向移动导轨机构上，将激振器用弹簧弹性安装到试验台的四角并选择合适的激振频率，准备启动激振器。步骤四:将刹车机构安装到机架上的固定位置，同时把液压缸安装到刹车机构的一侧将活塞杆顶在刹车滑块上，设定一定的液压缸输出载荷随时准备对车轮施加载荷。步骤五：打开温控箱箱体开关，设置适合的温度变化范围，在驱动电机启动后随时改变试验台的温度，模拟出列车运行过程中的环境变化的影响。步骤六：启动驱动电机，电机轴开始转动，齿轮轴带动车轴上的大齿轮，使车轴转动，从而带动车轮空转。接着就要对车轮施加载荷，启动液压缸，推动活塞杆开始施加载荷在刹车机构上，推动刹车滑块向前移动，慢慢与车轮接触并对车轮施加摩擦力，形成扭矩作用在车轴上，再通过齿轮传动将扭矩加载在驱动电机上，完成对驱动电机的加载，模拟出列车在行驶的过程中车轮与导轨产生的摩擦力对电机的影响。与此同时激振器开始激振，带动试验台，使试验台整体实现在X、Y、Z三个方面的振动，从而开始模拟高速列车行驶状态。同时控制温控箱箱体，在试验台运转过程中随时根据需要改变试验台内部的温度，模拟出列车在真实条件下温度对电机的影响，进而测试出在当前受载状态、振动和温度变化的条件下的驱动电机的疲劳破坏情况。本专利技术一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台的有益效果：与现有技术相比，提供了一种全新的驱动电机疲劳破坏的测试手段，通过全新设计的模拟振动和加载方式，能够真实模拟出高速列车在实际运行过程中的环境条件，有效降低了疲劳试验台的成本，在保证试验台优良性能的同时还有效降低了制造成本。附图说明图1为本专利技术的驱动电机疲劳试验台装置的立体图；图2为本专利技术的驱动电机疲劳试验台装置正视图；图3为本专利技术的驱动电机疲劳试验台装置俯视图；图4为本专利技术的驱动电机疲劳试验台装置右视图；图中，1—Z向导轨，2—Z向滑块，3—激振器，4—液压缸，5—弹簧A，6—刹车滑块，7—车轮，8—车轴端盖，9—车轴，10—轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台，其特征在于：包括电机的安装装置、传动装置、加载装置、施加振动装置、温度控制装置；所述电机的安装装置包括：轴套、驱动电机和换向架，所述驱动电机与轴套通过螺栓连接在一起，所述驱动电机的另一端通过螺栓螺母与换向架连接；所述传动装置包括：轴承透盖、轴承、支撑架、电机轴、齿轮轴、大齿轮和车轴，所述齿轮轴通过螺栓铆死在电机轴里，跟随电机轴一同转动，并与大齿轮啮合带动大齿轮转动，所述大齿轮通过键的连接方式与车轴周向固定，带着车轴一同转动，所述车轮与车轴也是通过键连接在一起；所述加载装置包括：液压缸、弹簧A、刹车滑块、车轮，所述弹簧A套在刹车滑块上，所述刹车滑块通过机架上的圆柱孔正对着车轮，所述液压缸顶在刹车滑块上，通过改变输出的大小来改变对车轮的正压力大小，从而改变摩擦力的大小；所述施加振动装置包括：Z向导轨、Z向滑块、激振器、弹簧B、圆柱体、Y方向移动导轨和X方向移动导轨，所述激振器采用弹簧弹性固定在试验台的四角，在Z方向安置一个带有导轨的四角架，所述Z向滑块装在所述Z向导轨内，使之带着试验台整体在Z向导轨内Z向移动，所述弹簧B两端刚好套入用螺栓固定在四个支柱下端和试验台底四角的圆柱体，且所述八个圆柱体与弹簧B同中心,所述圆柱体长度小于弹簧B压缩量程，通过压缩弹簧B来实现在振动情况下的Z轴位移，从而实现了驱动电机的Z方向振动；所述温度控制装置包括：温控箱箱体、温度控制器和加热或冷却器组成，温控箱箱体利用螺栓连接将温度控制器和加热或冷却器挂在温控箱箱体的内表面上，将所述温控箱箱体螺栓连接到底座上实现固定。...

【技术特征摘要】
1.一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台，其特征在于：包括电机的安装装置、传动装置、加载装置、施加振动装置、温度控制装置；所述电机的安装装置包括：轴套、驱动电机和换向架，所述驱动电机与轴套通过螺栓连接在一起，所述驱动电机的另一端通过螺栓螺母与换向架连接；所述传动装置包括：轴承透盖、轴承、支撑架、电机轴、齿轮轴、大齿轮和车轴，所述齿轮轴通过螺栓铆死在电机轴里，跟随电机轴一同转动，并与大齿轮啮合带动大齿轮转动，所述大齿轮通过键的连接方式与车轴周向固定，带着车轴一同转动，所述车轮与车轴也是通过键连接在一起；所述加载装置包括：液压缸、弹簧A、刹车滑块、车轮，所述弹簧A套在刹车滑块上，所述刹车滑块通过机架上的圆柱孔正对着车轮，所述液压缸顶在刹车滑块上，通过改变输出的大小来改变对车轮的正压力大小，从而改变摩擦力的大小；所述施加振动装置包括：Z向导轨、Z向滑块、激振器、弹簧B、圆柱体、Y方向移动导轨和X方向移动导轨，所述激振器采用弹簧弹性固定在试验台的四角，在Z方向安置一个带有导轨的四角架，所述Z向滑块装在所述Z向导轨内，使之带着试验台整体在Z向导轨内Z向移动，所述弹簧B两端刚好套入用螺栓固定在四个支柱下端和试验台底四角的圆柱体，且所述八个圆柱体与弹簧B同中心,所述圆柱体长度小于弹簧B压缩量程，通过压缩弹簧B来实现在振动情况下的Z轴位移，从而实现了驱动电机的Z方向振动；所述温度控制装置包括：温控箱箱体、温度控制器和加热或冷却器组成，温控箱箱体利用螺栓连接将温度控制器和加热或冷却器挂在温控箱箱体的内表面上，将所述温控箱箱体螺栓连接到底座上实现固定。2.根据权利要求1所述的一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台，其特征在于：轴承，其内圈与车轴配合一同转动，外圈利用轴承透盖的轴向固定，用螺栓连接将轴承透盖固定在机架上，轴承透盖下侧用支撑架支撑起来，支撑架用螺栓连接固定在底座上面，这样就实现了电机的空转。3.根据权利要求1所述的一种测试高速列车驱动电机疲劳破坏的试验台，其特征在于：所述X方向的导轨安装机构，在Z向导轨所在的架子四角底部开有沿着X轴凹槽，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：李常有，杨建承，张义民，黄贤振，张旭方，杨周，朱丽莎，姚国，吕昊，吕杭原，谭学飞，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21