【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及齿轨交通，特别是一种用于模拟齿轨车辆齿轮齿轨相互作用的试验装置。
技术介绍
1、齿轨铁路是在普通铁路轨道中间铺设一条或多条特殊的齿形轨道，相应地在运行于齿轨铁路上的机车车辆（即齿轨车辆）的转向架上配备一个或多个齿轮，如图1所示，齿轨车辆上的齿轮抱轴安装在轮轴上，齿轮相对轮轴具有旋转自由度，通过驱动齿轮与齿轨啮合接触带动轮对向前滚动，从而实现车辆运行，齿轮对轮对向前的作用力（牵引力）和轮轨（即轮对-轨道）间向后的蠕滑力构成旋转力矩。齿轨车辆能够克服普通机车车辆在大坡道线路粘着力不足的问题，具有较强的爬坡能力。
2、在将齿轨车辆正式投入运营之前，要将齿轨车辆在不同工况下做一系列动力性能试验，以保证车辆运行安全性及乘坐舒适性，或为车辆后续改进和维护提供科学依据。现有轨道车辆的动力学性能验证通常有两种方式：一种是正线综合试验，另一种是台架试验；正线试验投资大，持续周期长，很难排除外界不可控因素的干扰，并且齿轨车辆作为新型制式，国内对轮-轨-齿耦合作用规律认识尚不深入，车载驱动齿轮与齿轨啮合关键技术认识还未全面，急迫推进齿轨正线建设，存在工程废弃的风险；而台架试验具有成本相对低，周期短的特点，能够很好解决正线综合试验的不足。
3、但目前的台架试验装置只能进行普通标准轨道轮轨驱动系统的试验，即一般的试验台通过调整轨距后只可以进行轮轨试验，或者只能针对齿轮齿轨啮合通过对齿轨或齿条施加不同负载的方式进行磨损试验，如申请号为cn202110173734.x所提供的一种齿轨啮合试验装置。实际上，齿轨车辆轮-轨-
4、传统的台架试验装置没有考虑齿轨车辆的轮-轨-齿耦合作用的因素，也没有充分考虑齿轨车辆运行过程中环境工况对动力性能的影响，导致试验结果的可靠性较低，因此，有必要结合齿轨车辆轮-轨-齿传动规律特点，提出一种适用于齿轨车辆动力学性能及轮-轨-齿耦合作用规律探究的台架试验装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有的台架试验装置未能完全反映齿轨车辆的齿轮齿轨啮合对车辆运行状态的影响，针对该问题，提供一种用于模拟齿轨车辆齿轮齿轨相互作用的试验装置。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于模拟齿轨车辆齿轮齿轨相互作用的试验装置，包括试验齿轨车辆、被传动装置、垂向激励施加装置和横向激励施加装置，所述试验齿轨车辆的至少一端与地面固定连接，所述试验齿轨车辆包括车辆轮对和第一驱动齿轮，所述试验齿轨车辆支撑于所述被传动装置上，所述被传动装置包括与所述第一驱动齿轮啮合的齿轨轮、位于所述齿轨轮两侧且与所述车辆轮对接触的轨道轮以及连接所述齿轨轮和所述轨道轮的调速齿轮箱，所述调速齿轮箱连接调速电机，所述垂向激励施加装置用于调节所述轨道轮垂向接触荷载，所述横向激励施加装置用于调节所述轨道轮对所述车辆轮对的横向应力。
4、在上述试验装置中，用试验齿轨车辆模拟实际线路上运行的齿轨车辆，用齿轨轮模拟齿条轨道，用轨道轮模拟齿条轨道两侧的钢轨，通过调速齿轮箱将车载第一驱动齿轮的驱动力传递给两侧的轨道轮进行旋转，从而带动车辆轮对旋转，使得试验齿轨车辆的第一驱动齿轮与车辆轮对的运动情况与在线路上运行是一致的，实现齿轮车辆在实际线路上的轮-轨-齿耦合作用的模拟；通过将试验齿轨车辆的至少一端与地面固定连接，防止试验齿轨车辆在试验过程中发生纵向传动；进一步地，在试验过程中，可通过调速电机调整内外轨道轮的转动速度，从而模拟曲线工况下齿轨车辆的运行情况，还可通过垂向激励施加装置调节轨道轮垂向接触荷载，通过横向激励施加装置调节轨道轮对车辆轮对的横向应力，从而模拟线路不平顺的状态。
5、采用上述试验装置进行齿轨车辆动态性能检测，能够较为准确地反映齿轨车辆运行的真实状态，利于提高检测结果的可靠性。
6、在上述试验装置中，调速齿轮箱具体采用几级传动需要结合现场安装空间来考虑，齿轨轮和轨道轮可以是同轴也可以根据空间传动需求错位设置。
7、优选地，上述试验装置还包括驱动装置，所述驱动装置包括驱动电机和第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮与所述驱动电机连接，所述第二驱动齿轮用于与所述第一驱动齿轮啮合，所述驱动装置安装于地面或者所述试验齿轨车辆上。通过外部设置的驱动装置驱动第一驱动齿轮，从而模拟车辆运行工况，利于简化试验齿轨车辆结构，使用方便，维护性高。
8、优选地，所述横向激励施加装置包括第一伸缩缸，所述第一伸缩缸通过连杆传动机构与所述轨道轮连接；所述连杆传动机构与所述轨道轮的连接处设有压力传感器，用于实时监测横向激励施加的大小。
9、优选地，所述轨道轮与所述连杆传动机构转动连接。轨道轮仅通过调速齿轮箱驱动进行旋转，轨道轮可相对连杆传动机构旋转，不影响连杆传动机构结构，连杆传动机构仅用于传递横向位移。
10、优选地，所述垂向激励施加装置包括第二伸缩缸，所述第二伸缩缸通过u型臂与所述轨道轮连接，每侧的所述轨道轮位于相应侧所述u型臂的两支臂之间，所述u型臂与所述轨道轮同轴设置；所述第二伸缩缸与所述u型臂的连接处设有压力传感器，用于实时监测垂向激励施加的大小。
11、优选地，上述试验装置还包括轨底坡调整装置和超高调整装置，所述垂向激励施加装置和所述横向激励施加装置均安装于所述轨底坡调整装置上，所述轨底坡调整装置安装于所述超高调整装置上，所述轨底坡调整装置用于调节两侧轨道轮所在位置的轨底坡大小，所述超高调整装置用于调节轨底坡整体倾斜程度，这样利于更真实地模拟齿轨车辆运行工况，提高检测结果的准确性。
12、优选地，所述轨底坡调整装置包括可折叠安装板，所述可折叠安装板的中部沿线路方向设有第一转轴，所述可折叠安装板能够沿所述第一转轴对中折叠，所述可折叠安装板于所述第一转轴的两侧分别设有第三伸缩缸，
13、所述超高调整装置包括安装板，所述安装板沿线路方向的一侧设有第二转轴，所述安装板的另一侧设有第四伸缩缸，
14、所述第三伸缩缸与所述安装板铰接连接，所述第四伸缩缸与底部基础铰接连接。
15、上述第一伸缩缸、第二伸缩缸、第三伸缩缸和第四伸缩缸可以采用液压缸，也可以采用气缸，方便调节。
16、优选地，所述轨底坡调整装置与所述超高调整装置之间、所述超高调整装置与底部基础之间分别设有承载减振垫层，承载减振垫层的设置起到承载并减少本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于模拟齿轨车辆齿轮齿轨相互作用的试验装置，其特征在于，包括试验齿轨车辆（1）、被传动装置、垂向激励施加装置和横向激励施加装置，所述试验齿轨车辆（1）的至少一端与地面固定连接，所述试验齿轨车辆（1）包括车辆轮对（2）和第一驱动齿轮（3），所述试验齿轨车辆（1）支撑于所述被传动装置上，所述被传动装置包括与所述第一驱动齿轮（3）啮合的齿轨轮（7）、位于所述齿轨轮（7）两侧且与所述车辆轮对（2）接触的轨道轮（8），以及连接所述齿轨轮（7）和所述轨道轮（8）的调速齿轮箱（9），所述调速齿轮箱（9）连接调速电机（10），所述垂向激励施加装置用于调节所述轨道轮（8）垂向接触荷载，所述横向激励施加装置用于调节所述轨道轮（8）对所述车辆轮对（2）的横向应力。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置包括驱动电机（5）和第二驱动齿轮（6），所述第二驱动齿轮（6）与所述驱动电机（5）连接，所述第二驱动齿轮（6）用于与所述第一驱动齿轮（3）啮合，所述驱动装置安装于地面或者所述试验齿轨车辆（1）上。
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特
4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述轨道轮（8）与所述连杆传动机构（12）转动连接。
5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述垂向激励施加装置包括第二伸缩缸（13），所述第二伸缩缸（13）通过U型臂（14）与所述轨道轮（8）连接，每侧的所述轨道轮（8）位于相应侧所述U型臂（14）的两支臂之间，所述U型臂（14）与所述轨道轮（8）同轴设置；所述第二伸缩缸（13）与所述U型臂（14）的连接处设有压力传感器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的试验装置，其特征在于，还包括轨底坡调整装置和超高调整装置，所述垂向激励施加装置和所述横向激励施加装置均安装于所述轨底坡调整装置上，所述轨底坡调整装置安装于所述超高调整装置上，所述轨底坡调整装置用于双侧调节轨底坡大小，所述超高调整装置用于调节轨底坡整体倾斜程度。
7.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，所述轨底坡调整装置包括可折叠安装板（15），所述可折叠安装板（15）的中部沿线路方向设有第一转轴（16），所述可折叠安装板（15）能够沿所述第一转轴（16）对中折叠，所述可折叠安装板（15）于所述第一转轴（16）的两侧分别设有第三伸缩缸（17），
8.根据权利要求7所述的试验装置，其特征在于，所述轨底坡调整装置与所述超高调整装置之间、所述超高调整装置与底部基础之间分别设有承载减振垫层（21）。
9.根据权利要求7所述的试验装置，其特征在于，所述底部基础为地面或者支撑底座（22）；当所述底部基础为支撑底座（22）时，所述支撑底座（22）支承于地面。
10.根据权利要求1-5任一项所述的试验装置，其特征在于，所述调速电机（10）不工作时，所述调速齿轮箱（9）的传动比为R²r1/((R-r)R1r) ，R为所述车辆轮对（2）的滚动半径，r为所述第一驱动齿轮（3）的半径，r1为所述齿轨轮（7）的半径，R1为所述轨道轮（8）的半径。
...【技术特征摘要】
1.一种用于模拟齿轨车辆齿轮齿轨相互作用的试验装置，其特征在于，包括试验齿轨车辆（1）、被传动装置、垂向激励施加装置和横向激励施加装置，所述试验齿轨车辆（1）的至少一端与地面固定连接，所述试验齿轨车辆（1）包括车辆轮对（2）和第一驱动齿轮（3），所述试验齿轨车辆（1）支撑于所述被传动装置上，所述被传动装置包括与所述第一驱动齿轮（3）啮合的齿轨轮（7）、位于所述齿轨轮（7）两侧且与所述车辆轮对（2）接触的轨道轮（8），以及连接所述齿轨轮（7）和所述轨道轮（8）的调速齿轮箱（9），所述调速齿轮箱（9）连接调速电机（10），所述垂向激励施加装置用于调节所述轨道轮（8）垂向接触荷载，所述横向激励施加装置用于调节所述轨道轮（8）对所述车辆轮对（2）的横向应力。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置包括驱动电机（5）和第二驱动齿轮（6），所述第二驱动齿轮（6）与所述驱动电机（5）连接，所述第二驱动齿轮（6）用于与所述第一驱动齿轮（3）啮合，所述驱动装置安装于地面或者所述试验齿轨车辆（1）上。
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述横向激励施加装置包括第一伸缩缸（11），所述第一伸缩缸（11）通过连杆传动机构（12）与所述轨道轮（8）连接；所述连杆传动机构（12）与所述轨道轮（8）的连接处设有压力传感器。
4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述轨道轮（8）与所述连杆传动机构（12）转动连接。
5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述垂向激励施加装置包括第二伸缩缸（13），所述第二伸缩缸（13）通过u型臂（14）...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱科元，蔡文峰，代丰，余浩伟，杨文茂，胡联军，鄢红英，高柏松，魏德豪，林红松，张茂帆，张威风，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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