[发明专利]一种高速动车组转臂节点动刚度测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种高速动车组转臂节点动刚度测试装置，属于铁路设备技术领域，包括用于放置待测试的轴箱转臂节点的支撑组件和配套的控制装置，其特征在于，在所述支撑组件的下方设有用于向所述支撑组件施加预载荷的预加载组件以及向所述支撑组件施加激振力的激振组件。此外，本发明还提供了一种高速动车组转臂节点动刚度测试方法。本发明利用预加载组件能够准确模拟转臂所受预载荷静力情况，利用高频大功率输出电磁激振器（电磁振动台）提供动载荷模拟由于实际动车组实际运行过程中的高频振动导致转臂所受的高频动载荷，设置弹簧消除动、静载荷之间的耦合影响，使结果更加精确，实用价值高。

技术领域

本发明属于铁路设备技术领域，具体涉及一种高速动车组转臂节点动刚度测试装置及测试方法。

背景技术

近年来，随着我国高速铁路大规模开通运营，服役高速动车组的中、高频振动问题相较普速车辆越来越突出。例如：激励频率高达500-600Hz的严重车轮高阶多边形能造成轴箱端盖螺栓断裂、车内噪声超标，对高速动车组的安全运营和运行品质造成不利影响。为了解决高速转向架异常高频振动问题，对转向架部件的动态特性特别是50-1000Hz中、高频动态特性的研究越来越受重视。转臂节点作为弹性连接轴箱与转向架构架的一个重要装置，在保证高速动车组安全性与舒适性方面起着很大的作用。转臂节点由金属外套、金属芯轴和金属嵌套橡胶三部分组成。转臂节点安装到动车组上时，金属外套压装到轴箱转臂上，金属芯轴通过机械安装方式与转向架构架紧固安装。动车组运行时，通过转臂节点金属嵌套橡胶的压缩与剪切作用所形成的纵向刚度与横向刚度来保证列车运行的稳定性与舒适性。由于转臂节点的静刚度及10Hz以内的低频动态及其动态特性转臂节点直接影响高速动车组的运行稳定性和平稳性。因此，对转臂节点10Hz以内静、动态特性的研究一直是业界研究的重点，目前10Hz以内转臂节点静、动刚度的测试方法已非常成熟。

连接轴箱和构架的转臂节点，除影响高速动车组的运行稳定性和平稳性外，其还是轮轨中、高频振动由轴箱传递到构架的一个重要途径，其动刚度特性直接影响构架的隔振效果。因此，为了降低500-600Hz的构架异常振动幅值和解决由此导致的车内噪声超标问题，开展转臂节点中、高频动态特性研究对保证列车运行性能有着很强的实际意义。由于转臂节点内部材料为橡胶，橡胶具有高度非线性特征，并且橡胶刚度对频率变化非常敏感，完全利用理论分析的方法获取其动态特性是一件十分困难的事。当前获取其动态特性还得依靠测试技术，通过对其动刚度测试获取其中、高频动态特性。因此，获取转臂节点中、高频动态特性必须解决其高频动刚度测试问题。

现有的转臂节点刚度测试装置和测试技术主要只涉及转臂节点的静刚度研究，动刚度频率测量范围最高只能达到50Hz,频率范围太低，不能满足50-1000Hz的动刚度测试要求。现有的结构部件的通用动刚度测试技术一般普遍使用力锤敲击法和小型移动式电磁激振器激振的方式，但以上两种测试方式用于模拟转臂节点真实服役状态下的动刚度测试均不是十分合适。在高速动车组运行的过程中转臂节点承受的径向预压力可达10KN以上，在0-1000Hz的频率范围内，其承受的动态力可达±10KN。而力锤敲击法和小型移动式电磁激振器激振（可输出的最大动态力小于4KN）均存在激励能量不够高的问题，从而导致测试精度低。

对于转臂动刚度的测试必须解决宽频、大动态激振力输入问题。此外，还需解决测试过程中的预加载问题。本装置采用高频大功率输出固定式电磁振动台技术，使0-1000Hz频率范围内动态激振力能达±10KN以上，设计了转臂节点径向预压力可调加载功能，解决了模拟转臂节点真实服役状态下的中、高频动刚度测试问题，从而使测试结果相比以往的测试装置和测试方法更加精确。

发明内容

本发明针对现有技术中测试工具测量频率范围低，测试精度差等技术问题，提供了一种高速动车组转臂节点动刚度测试装置及测试方法，通过合理设计支撑组件、预加载组件、激振组件以及配套的控制装置，可准确模拟转臂的受力情况，取得精确的测试结果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：