[发明专利]一种模拟轨道车辆走行部振动动力学系统的试验台

说明书

本发明涉及一种模拟轨道车辆走行部振动动力学系统的试验台，包括：试验台上下两层基本框架结构，用于模拟轨道车辆走行部机械结构；螺旋弹簧，用于模拟轨道车辆走行部两系悬挂；加速度传感器，用于采集垂向振动加速度信号；信号调理器，用于给加速度传感器提供激励电源；功率放大器，对激振器施加激振力；电磁激振器，用于给与试验台外部激励，用于模拟轨道不平顺输入；NI数据采集卡，用于信号输入与采集。与现有技术相比，本发明考虑到设备安装成本以及对车辆运营的影响，在实际车辆上采集数据有诸多不便且费工费时。因而，建立一个车辆垂向悬挂系统的试验台来模拟轨道车辆悬挂系统，用于数据采集及分析，以达到方便、节约、高效的目的。

技术领域

本发明涉及一种振动动力学试验台，尤其是涉及一种模拟轨道车辆走行部振动动力学系统的试验台。

背景技术

对于城轨车辆的安全运营来说，车辆悬挂系统的实时状态监测及故障诊断极为重要。现今，通过对悬挂系统关键部件前期的故障检测，能够减少车辆零部件性能突然恶化而造成的车辆运行不稳定甚至是重大事故的发生，大大提高了车辆运行的可靠性。对悬挂系统关键部件实时的状态监测也为车辆的维护提供了便利，使得车辆工作人员不必定期对车辆零部件进行维修与保养，而是根据零部件的实时运行状态判断是否有必要检修。通过实时状态监测与故障诊断，能够显著提高地铁系统运营的可靠性，在增加车辆运输能力的同时，也极大地减少了定期维护所产生的不必要的资源浪费。因而，在现阶段对城轨车辆运输量及运行安全性的要求逐渐提高的情况下，对悬挂系零部件的实时的状态监测及故障诊断具有很高的实际意义。而车辆悬挂系统是一个高维复杂的动力学系统，系统具有较多的自由度，建立其完整、精确的试验模型显然是难以实现的。此外，考虑到设备安装成本及对车辆运营的影响。因而，建立一个与车辆垂向悬挂系统动力学行为类似的小型系统进行参数估计算法的试验验证是十分有必要且有意义的。

目前，大多数已有小型轨道交通试验台存在结构单一、安装不便，不能模拟多种工况，无法有效地完成轨道不平顺的信号模拟，无法保证测试数据的准确性等多种问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模拟轨道车辆走行部振动动力学系统的试验台。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟轨道车辆走行部振动动力学系统的试验台，包括：

用于模拟车辆转向架的上层机械结构：包括第一上质量块、第二上质量块、右质量块和一对第二螺旋弹簧。

用于模拟车辆转向架的下层机械结构：包括第一下质量块、第二下质量块和一对第一螺旋弹簧。

固定连接装置：用于连接固定模拟车辆走行部的上层机械结构和下层机械结构；

电气装置，包括上功率放大器、下功率放大器、NI数据采集卡、信号调理器、前电磁激振器、后电磁激振器、4个加速度传感器；

该试验台工作时，接收上位机选择的相应的轨道谱作为机械振动试验台的激励信号，通过NI数据采集卡作为信号发生器实现模拟信号的发生，再通过信号调理器进行偏置电压处理，得到模拟振动信号，通过上功率放大器和下功率放大器实现电流电压负反馈，从而给前电磁激振器和后电磁激振器施加一个大小恒定可调的激振力，两个激振器实现对轨道不平顺的模拟，对机械振动试验台的施加外部激励，再通过安装于试验台上的4个加速度传感器采集试验台的垂向振动加速度信号，NI数据采集卡将加速度传感器采集的数据发送给上位机，从而完成实验数据的采集。

所述固定连接装置包括一对第三螺旋弹簧、前转臂、中转臂、后转臂、激振器固定支架以及用于固定转臂的数个轴承座；

所述前转臂由左右两边的第一轴承座和第二轴承座固定，而后转臂由左右两边的第三轴承座和第四轴承座固定，所述中转臂采用球铰链连接方式与右质量块连接，两个第三螺旋弹簧分别用于前电磁激振器与第一下质量块、后电磁激振器与第二下质量块的连接。