一种评价车轮结构可靠性的装置及可靠性评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种评价车轮结构可靠性的装置，包括振动平台、用于安装车轮的支撑机构、传感器和控制单元，车轮安装在支撑机构上，支撑机构安装在振动平台上，传感器安装在车轮上和车轮与支撑机构的连接处，动平台与传感器均与控制单元电连接。支撑机构包括底板、支撑基座、卡轴夹具，支撑基座安装在底板上，底板安装在振动平台上，卡轴夹具连接在支撑基座上。支撑基座上远离底板的一端设有用于安装车轮上车轴的凹槽Ⅰ，相应的卡轴夹具上设有用于卡紧车轴的凹槽Ⅱ，凹槽Ⅱ与凹槽Ⅰ上下配合固定卡紧车轴。本发明专利技术公开了一种评价车轮结构可靠性的方法，在纵向、横向、垂向三个方向上均进行模拟长寿命试验、冲击试验和功能性随机振动试验。

A device for evaluating the reliability of wheel structure and its reliability evaluation method

The invention discloses a device for evaluating the reliability of wheel structure, including a vibration platform, a support mechanism, a sensor and a control unit for installing wheels. The wheels are installed on the support mechanism, the support mechanism is installed on the vibration platform, the sensors are installed on the wheels and the connection between the wheels and the support mechanism, and the moving platform is connected with the supporting mechanism. The sensors are electrically connected to the control unit. The supporting mechanism includes a base plate, a support base and a clamp fixture. The support base is installed on the base plate, the bottom plate is installed on the vibration platform, and the clamp fixture is connected on the support base. A groove I for mounting axles on wheels is arranged at one end far from the bottom plate on the support base, and a groove II for clamping axles is arranged on the corresponding clamping fixture. The groove II and groove I are matched up and down to fix the clamping axles. The invention discloses a method for evaluating the reliability of wheel structure, which carries out simulated long life test, impact test and functional random vibration test in longitudinal, lateral and vertical directions.

【技术实现步骤摘要】
一种评价车轮结构可靠性的装置及可靠性评价方法
本专利技术属于轨道交通车辆
，具体涉及一种评价车轮结构可靠性的装置及可靠性评价方法。
技术介绍
随着轨道交通的快速发展，列车在运行过程中产生的振动和噪声污染已成为影响城市环境的突出问题。轨道交通噪声主要由轮轨噪声、牵引噪声和空气动力噪声组成，其中轮轨噪声占主要部分，为降低轮轨噪声，车轮必须具备减振降噪措施，在车轮上设置减振降噪措施日益成为硬性要求。目前主要的低噪音车轮类型有组合式的弹性车轮、敷设阻尼构件(如阻尼环、屏蔽或阻尼板、动力吸振器)的阻尼车轮两大类。与常规的整体车轮相比，由于低噪音车轮是由金属车轮本体与阻尼构件(或者橡胶件)敷设或组合而成，无论是在车轮设计阶段还是实物服役过程中，首先应该考虑其结构的可靠性，否则在车辆运行过程中，由于轨道的不平顺引起的振动，轨道接头、异物等引起的多次重复或瞬间冲击，这些都有可能造成低噪音车轮上敷设(如粘接、嵌入)的阻尼构件、起固定作用的螺栓等松动、落或者断裂，直接影响车轮减振降噪效果与车辆的安全。为了验证振动与冲击可靠性，目前的评价方法都只针对阻尼构件产品本身，如阻尼环、动力吸振器等开展评价，验证是否出现松动、脱落或者断裂等，但是当阻尼构件敷设在车轮本体后，阻尼构件的振动形式、特性等发生了改变，其次阻尼构件的固有频率与低噪音成品车轮的固有频率完全不同，再次阻尼件与车轮本体之间可能存在振动影响，所以需要设计一种针对低噪音车轮成品的可靠性进行评价的装置和方法，通过振动与冲击对低噪音车轮成品的可靠性进行评价。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种评价车轮结构可靠性的装置及基于该装置评价车轮结构可靠性的方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种评价车轮结构可靠性的装置，包括振动平台、用于安装车轮的支撑机构、传感器和控制单元，所述车轮安装在所述支撑机构上，所述支撑机构安装在所述振动平台上，所述传感器安装在所述车轮上和所述车轮与所述支撑机构的连接处，所述动平台与所述传感器均与所述控制单元电连接。进一步的，所述支撑机构包括底板、支撑基座、卡轴夹具，所述支撑基座安装在所述底板上，所述底板安装在所述振动平台上，所述卡轴夹具连接在所述支撑基座上。进一步的，所述车轮安装在车轴上，所述支撑基座上远离所述底板的一端设有用于安装所述车轴的凹槽Ⅰ，相应的所述卡轴夹具上设有用于卡紧所述车轴的凹槽Ⅱ，所述凹槽Ⅱ与所述凹槽Ⅰ上下配合固定卡紧所述车轴。进一步的，所述支撑基座上沿所述凹槽Ⅰ的两侧设有安装孔Ⅰ，所述卡轴夹具上沿所述凹槽Ⅱ的两侧设有安装孔Ⅱ，所述卡轴夹具通过紧固件穿过所述安装孔Ⅰ和安装孔Ⅱ连接在所述支撑基座上。进一步的，所述卡轴夹具上设有键槽，所述车轴上设有键座，所述车轴通过键与所述键槽和所述键座连接在所述卡轴夹具上。进一步的，所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器设置在所述车轮的表面上对所述车轮的振动特性进行监控，所述第二传感器设置在所述卡轴夹具上对系统的输入激励进行监控。进一步的，所述控制单元包括振动控制仪和将振动控制仪生成的驱动信号进行逐级放大的功率放大器，经所述功率放大器放大的驱动信号驱动所述振动平台工作，同时所述第二传感器将检测到的相应信号反馈回所述振动控制仪，将反馈回的信号与设定好的驱动所述振动平台工作的驱动普进行比较、修正，得出新的驱动谱驱动所述振动平台工作。进一步的，所述制单元还包括数据处理器，所述第一传感器、第二传感器和所述振动控制仪均通过导线所述数据处理器连接。本专利技术还涉及一种评价车轮结构可靠性的方法，基于上述评价车轮结构可靠性的装置进行评价车轮结构可靠性的方法包括如下步骤：步骤1.首先按照实际车轮与车轴的压装工艺条件，将车轴压装在车轮上，再将车轮竖立固定在支撑机构上，然后将支撑机构安装在振动平台上；步骤2.将车轮和支撑机构安装完毕后，按照技术要求布置测点和控制点，在车轴与支撑机构连接处布置控制点，在控制点处设置第二传感器，在车轮的表面上布置测点，在测点处设置第一传感器；连接振动控制仪、功率放大器、第一传感器、第二传感器和数据处理器，并做最终检查，无误后进行后续评价试验；步骤3.在纵向、横向、垂向三个方向上均进行模拟长寿命试验、冲击试验和功能性随机振动试验，试验顺序为：每个方向先进行模拟长寿命试验再进行冲击试验最后进行功能性随机振动试验，纵向、横向、垂向三个方向在每个方向完成三个试验后，拆卸底板与振动平台之间的连接件，调转底板换下一个方向继续进行试验；步骤4.完成模拟长寿命试验、冲击试验和功能性随机振动试验后，对车轮上的阻尼环、车轮的机械结构和车轮上起连接、紧固作用的构件进行检测和探伤，评价车轮结构的可靠性。进一步的，所述模拟长寿命试验的试验条件为：进行垂向方向的试验时控制ASD值为124.90(m/s2)2/Hz、均方根值为144(m/s2)、测试时间为5h，进行横向方向的试验时控制ASD值为100.20(m/s2)2/Hz、均方根值为129(m/s2)、测试时间为5h，进行纵向方向的试验时控制ASD值为25.02(m/s2)2/Hz、均方根值为64.3(m/s2)、测试时间为5h；所述冲击试验的试验条件为：进行垂向、横向、纵向方向的试验时冲击波形为半正弦波、峰值加速度为1000A(m/s2)、持续时间为6D(ms)、冲击次数为正反各三次；每个方向的振动和冲击试验结束后，进行功能性随机振动试验，所述功能性随机振动试验的试验条件为：进行垂向方向的试验时控制ASD值为8.74(m/s2)2/Hz、均方根值为38(m/s2)、测试时间为10min，进行横向方向的试验时控制ASD值为7.00(m/s2)2/Hz、均方根值为34(m/s2)、测试时间为10min，进行纵向方向的试验时控制ASD值为1.75(m/s2)2/Hz、均方根值为17(m/s2)、测试时间为10min。采用本专利技术技术方案的优点为：1.本专利技术中的两块支撑基座作用主要起到支撑与固定车轴的作用，相对应的卡轴夹具与支撑基座上下配合固定卡紧车轴，防止车轴在振动与冲击过程中松动；底板主要起整体安置车轴与支撑基座和振动平台连接两个方面作用，在振动平台上做完某个方向试验后，只需拆卸底板与振动平台连接，调转底板继续做另一个方向试验，无需拆卸整体工装。2.本专利技术在实验室条件下尽可能模拟车轮实际振动与冲击工况，车轮不是直接躺放在振动平台上，而是按照实际车轴压装工艺条件装轴后，车轮立固定在支撑机构上进行评价试验，使试验结果更接近实际情况。3.本专利技术通过系列振动与冲击试验，可有效的对低噪音车轮成品的结构可靠性进行评价，试验方法有依据，试验手段易实现。试验所需装置设计结构简单、空间小、易拆卸与搬运、可操作性高。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1为本专利技术评价车轮结构可靠性的装置的结构示意图。图2为本专利技术支撑机构的结构示意图。图3为本专利技术卡轴夹具的结构示意图。上述图中的标记分别为：1、振动平台；2、车轮；21、车轴；211、键座；22、键；23、阻尼环；3、支撑机构；31、底板；32、支撑基座；321、凹槽Ⅰ；322、安装孔Ⅰ；323、加强板；324、第一板；325、第二板；33、卡轴夹具；331、凹槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：包括振动平台(1)、用于安装车轮(2)的支撑机构(3)、传感器(4)和控制单元(5)，所述车轮(2)安装在所述支撑机构(3)上，所述支撑机构(3)安装在所述振动平台(1)上，所述传感器(4)安装在所述车轮(2)上和所述车轮(2)与所述支撑机构(3)的连接处，所述振动平台(1)与所述传感器(4)均与所述控制单元(5)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：包括振动平台(1)、用于安装车轮(2)的支撑机构(3)、传感器(4)和控制单元(5)，所述车轮(2)安装在所述支撑机构(3)上，所述支撑机构(3)安装在所述振动平台(1)上，所述传感器(4)安装在所述车轮(2)上和所述车轮(2)与所述支撑机构(3)的连接处，所述振动平台(1)与所述传感器(4)均与所述控制单元(5)电连接。2.如权利要求1所述的一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：所述支撑机构(3)包括底板(31)、支撑基座(32)、卡轴夹具(33)，所述支撑基座(32)安装在所述底板(31)上，所述底板(31)安装在所述振动平台(1)上，所述卡轴夹具(33)连接在所述支撑基座(32)上。3.如权利要求2所述的一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：所述车轮(2)安装在车轴(21)上，所述支撑基座(32)上远离所述底板(31)的一端设有用于安装所述车轴(21)的凹槽Ⅰ(321)，相应的所述卡轴夹具(33)上设有用于卡紧所述车轴(21)的凹槽Ⅱ(331)，所述凹槽Ⅱ(331)与所述凹槽Ⅰ(321)上下配合固定卡紧所述车轴(21)。4.如权利要求3所述的一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：所述支撑基座(32)上沿所述凹槽Ⅰ(321)的两侧设有安装孔Ⅰ(322)，所述卡轴夹具(33)上沿所述凹槽Ⅱ(331)的两侧设有安装孔Ⅱ(332)，所述卡轴夹具(33)通过紧固件穿过所述安装孔Ⅰ(322)和安装孔Ⅱ(332)连接在所述支撑基座(32)上。5.如权利要求2～4任意一项所述的一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：所述卡轴夹具(33)上设有键槽(333)，所述车轴(21)上设有键座(211)，所述车轴(21)通过键(22)与所述键槽(333)和所述键座(211)连接在所述卡轴夹具(33)上。6.如权利要求2～4任意一项所述的一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：所述传感器(4)包括第一传感器(41)和第二传感器(42)，所述第一传感器(41)设置在所述车轮(2)的表面上对所述车轮(2)的振动特性进行监控，所述第二传感器(42)设置在所述卡轴夹具(33)上对系统的输入激励进行监控。7.如权利要求6所述的一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：所述控制单元(5)包括振动控制仪(51)和将振动控制仪(51)生成的驱动信号进行逐级放大的功率放大器(52)，经所述功率放大器(52)放大的驱动信号驱动所述振动平台(1)工作，同时所述第二传感器(42)将检测到的相应信号反馈回所述振动控制仪(51)，将反馈回的信号与设定好的驱动所述振动平台(1)工作的驱动普进行比较、修正，得出新的驱动谱驱动所述振动平台(1)工作。8.如权利要求7所述的一种评价车轮结构可靠性的装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹强，万志健，李阳，王志刚，张志平，陈灵通，高伟，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34