专利名称：转向架十字滑台测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及轨道车辆转向架参数测试设备，特别是涉及一种转向架十字滑台 测试装置。
背景技术：
目前，国内外的转向架特性参数测试台主要用于测试转向架轮对间的抗剪刚度、 抗弯刚度及其他参数，很难将这些试验项目整合到一台设备上来。近年来，德国WindhofT 公司、美国标准车辆转向架公司(SCT)和ABC-NAC0公司以及加拿大庞巴迪公司都对列车转 向架检测技术进行了研究并提出了相应的技术方案并研制了转向架参数试验台，但这些设 备除价格高昂以外，对于整体悬架及一系悬挂、二系悬挂垂向、纵向及旋转刚度的测量仍不 能满足，其原因就是由于试验台运动结构的设计存在诸多不足之处。国内在转向架试验台 技术方面比较成熟的是西南交通大学，他们拥有国家级重点试验室和转向架参数动态试验 台，但该试验台设备自动化程度低、测试过程繁琐、测试结果误差大，不能满足目前轨道车 辆转向架检测的要求。
发明内容本实用新型的目的在于针对目前转向架试验台技术的不足之处，提供一种转向 架十字滑台测试装置。可以与现有转向架试验台的龙门配套使用，满足对转向架纵向刚度、 横向刚度、径向刚度、回转刚度、侧倾刚度的综合测试，从而实现轨道车辆转向架参数测试 中遇到的无法精确评测的技术难题。该装置机构的特点是通过十字滚动导轨机构III在横向X向和纵向Y向的位移及 合成位移，以实现滑台窄板I在横向和纵向的移动及X0Y平面的转动。应用这种装置测量 出来的数值干扰小，测试结果精确。通过调高作动器机构II的自动调节，可使滑台窄板I 整体高度及侧倾角度变化，从而达到十字滑台机构B水平度的调整及转向架侧倾刚度的测 试。十字滚动导轨机构III的设计，既能保证滑台窄板I产生横向和纵向的移动及X0Y平 面的转动，又能实现滑台窄板I精确的导向作用。本实用新型的目的就在于满足轨道车辆 转向架多运动状态下主要动力学参数精确检测的需要，所采用的十字滑台机构B紧凑、能 完成转向架多种检测项目的要求。本实用新型的技术方案结合附图说明如下。一种转向架十字滑台测试装置，主要由横向作动器机构A、十字滑台机构B、纵向 作动器机构C、三维力传感器D、轮对夹紧装置E所组成，所述的横向作动器机构A和纵向作 动器机构C交叉布置在十字滑台机构B上；所述的十字滑台机构B包括一个中滑台窄板I， 其上布置有四个调高作动器机构II，每个调高作动器机构II的油杠固定在中滑台窄板I 上，活塞杆9端与布置在中滑台窄板I下面的十字滚动导轨机构III连接在一起；三维力传 感器D固定在滑台窄板I上。所述的调高作动器机构II通过每个调高作动器机构II的油杠法兰10与十字滑
4台机构B中滑台窄板I的调整作动器法兰螺纹孔4固定连接。所述的调高作动器机构II的活塞杆9与球接头6固定连接，球接头6与球头碗盖 丝母7固定连接，高度调节螺母8通过螺纹连接方式与球头碗盖丝母7固定连接，球头碗底 5与球接头6浮动连接，球头碗底5与十字滚动导轨机构III的丝杠螺母承载孔17同轴连 接，高度调节螺母8与十字导轨上窄板18浮动连接；所述的十字滑台机构B的滑台窄板I内部采用梯形槽铸钢浇铸工艺，三维力传感 器D通过滑台窄板I上的三维力传感器连接螺纹孔2与其固定连接。所述的横向作动器机构A包括作动器支座21、横向作动器26、横向延长筒27和 滑台窄板销轴28，作动器支座21固定在地基基础或其它设备上，横向作动器26前端通过球 角支座20与作动器支座21固定连接，横向延长筒27与横向作动器26后端的法兰固定连 接，横向延长筒27与滑台窄板销轴28同轴连接，滑台窄板销轴28与滑台窄板I的滑台中 轴孔3同轴连接。所述的纵向作动器机构C包括球角支座20、作动器支座21、纵向延长筒22和纵 向作动器24，作动器支座21固定在地基基础或其它设备上，纵向延长筒22 —端通过球角支 座20与作动器支座21固定连接，另一端通过法兰与纵向作动器24后端固定连接，纵向作 动器24通过前端的纵向作动器支座螺钉25与滑台窄板I的纵向作动器支座螺纹孔1固定 连接。所述的横向作动器机构A采用一个；所述的纵向作动器机构C采用两个。8、根据权利要求1所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的十字滚 动导轨机构III包括上层滑座11、纵向滚动导轨12、横向滚动导轨13、下层滑座14、十字 导轨中间窄板15、位移传感器16、丝杠螺母承载孔17、十字导轨上窄板18及传感器触板 19，所述的十字滚动导轨机构III分为上下两层，其中下层滑座14在横向滚动导轨13上自 由滑动，上层滑座11在纵向滚动导轨12上自由滑动，横向滚动导轨13与纵向滚动导轨12 通过十字导轨中间窄板15组装在一起，十字导轨上窄板18通过丝杠螺母承载孔17与调高 作动器机构II的球头碗底5同轴连接，并与高度调节螺母8浮动连接；所述的传感器触板19通过螺钉分别与十字导轨中间窄板15和十字导轨上窄板18 固定连接，由位移传感器16的外壳上自带的安装卡套并通过螺钉分别与地面和十字导轨 中间窄板15固定连接，位移传感器16另一端的回弹式触头顶靠在传感器触板19上。所述的下层滑座14在横向滚动导轨13上士500mm范围内自由滑动，上层滑座11 在纵向滚动导轨12上士300mm范围内自由滑动。所述的位移传感器16分别通过固定在十字导轨中间窄板15和十字导轨上窄板18 上的传感器触板19并分别平行于横向滚动导轨13与纵向滚动导轨12固定。

图1转向架十字滑台测试装置外观示意图；图2十字滑台机构示意图；图3滑台窄板示意图；图4滑台窄板内部结构示意图；图5 (a)调整作动器机构示意5[0022]图5 (b)是图5 (a)的1_1向剖视放大示意图；图6十字滚动导轨机构图；图7纵向作动器机构示意图；图8横向作动器机构示意图；图9滑台窄板在X0Y平面的运动趋势示意图；图10滑台窄板水平度及高度调整示意图；图11转向架十字滑台测试装置回转运动关系图；图中A_横向作动器机构；B-十字滑台机构；C-纵向作动器机构；D-三维力传感 器；E-轮对夹紧装置；F-转向架轮对；I-滑台窄板；II-调高作动器机构；III-十字滚动 导轨机构；1-纵向作动器支座螺纹孔；2-三维力传感器连接螺纹孔；3-滑台中轴孔；4-调 整作动器法兰螺纹孔；5-球头碗底；6-球接头；7-球头碗盖丝母；8-高度调节螺母；9-活 塞杆；10-油杠法兰；11-上层滑座；12-纵向滚动导轨；13-横向滚动导轨；14-下层滑座； 15-十字导轨中间窄板；16-位移传感器；17-丝杠螺母承载孔；18-十字导轨上窄板；19-传 感器触板；20-球角支座；21-作动器支座；22-纵向延长筒；23-作动器支座螺栓；24-纵向 作动器；25-纵向作动支座螺钉；26-横向作动器；27-横向延长筒；28-滑台窄板销轴。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例进一步说明本实用新型具体内容及其实施方式。本实用新型主要由横向作动器机构A、十字滑台机构B、纵向作动器机构C、三维力 传感器D、轮对夹紧装置E所组成。所述的十字滑台机构B上布置有四个调高作动器机构 II，通过每个调高作动器机构II的油杠法兰10与十字滑台机构B中滑台窄板I的调整作 动器法兰螺纹孔4固定间接，调高作动器机构II的活塞杆9与球接头6固定连接，球接头6 与球头碗盖丝母7固定连接，高度调节螺母8通过螺纹连接方式与球头碗盖丝母7固定连 接，球头碗底5与球接头6浮动连接，球头碗底5与十字滚动导轨机构III的丝杠螺母承载 孔17同轴连接，高度调节螺母8与十字导轨上窄板18浮动连接。十字滑台机构B的滑台 窄板I内部采用梯形槽铸钢浇铸工艺，三维力传感器D通过滑台窄板I上的三维力传感器 连接螺纹孔2与其固定连接。横向作动器机构A采用一个，包括作动器支座21、作动器支座螺栓23、横向作动 器26、横向延长筒27、滑台窄板销轴28，作动器支座21通过作动器支座螺栓23与地基基础 或其它设备固定连接，横向作动器26前端通过球角支座20与作动器支座21固定连接，横 向延长筒27与横向作动器26后端的法兰固定连接，横向延长筒27与滑台窄板销轴28同 轴连接，滑台窄板销轴28与滑台窄板I的滑台中轴孔3同轴连接。纵向作动器机构C采用两个，每个纵向作动器机构C包括球角支座20、作动器支 座21、纵向延长筒22、作动器支座螺栓23、纵向作动器24及纵向作动支座螺钉25，作动器 支座21通过作动器支座螺栓23与地基基础或其它设备固定连接，纵向延长筒22通过球角 支座20与作动器支座21固定连接，纵向延长筒22通过法兰连接方式与纵向作动器24后 端固定连接，纵向作动器24通过前端的纵向作动器支座螺钉25与滑台窄板I的纵向作动 器支座螺纹孔1固定连接。十字滚动导轨机构III是由上层滑座11、纵向滚动导轨12、横向滚动导轨13、下层滑座14、十字导轨中间窄板15、位移传感器16、丝杠螺母承载孔17、十字导轨上窄板18及 传感器触板19所组成，十字滚动导轨机构III分为上下两层，通过上层滑座11及下层滑座 14的滑动实现滑台窄板I的整体移动，其中下层滑座14在横向滚动导轨13上士500mm范 围内可自由滑动。上层滑座11在纵向滚动导轨12上士 300mm范围内可自由滑动。横向滚 动导轨13与纵向滚动导轨12通过十字导轨中间窄板15组装在一起。十字导轨上窄板18 通过丝杠螺母承载孔17与调高作动器机构II的碗底5同轴连接，并与高度调节螺母8浮 动连接，从而将调高作动器机构II与十字滚动导轨机构III连接在一起，并通过横向作动 器机构(A)及两个纵向作动器机构C中液压缸的协同作用，将作用力作用于滑台中轴孔3 及纵向作动器支座螺纹孔1。参照图1，一种转向架十字滑台测试装置主要由横向作动器机构A、十字滑台机构 B、纵向作动器机构C、三维力传感器D、轮对夹紧装置E组成。参照图2、3、4、5，所述的十字滑台机构B四周布置有四个调高作动器机构II，每个 调高作动器机构II通过油杠法兰10与十字滑台机构B中滑台窄板I的调整作动器法兰螺 纹孔4固定间接，通过活塞杆9伸缩运动带动滑台窄板I高度及倾角的变化，为克服测试过 程中十字滑台机构B的局部应力，活塞杆9前端采用球头导向方式，作动器机构II的活塞 杆9与球接头6固定连接，球接头6与球头碗盖丝母7固定连接，高度调节螺母8通过螺纹 连接方式与球头碗盖丝母7固定连接，球头碗底5与球接头6浮动连接，球头碗底5与十字 滚动导轨机构III的丝杠螺母承载孔17同轴连接，高度调节螺母8与十字导轨上窄板18 浮动连接，通过旋转高度调节螺母8可以调整滑台窄板I的水平度，以克服安装时引起的较 大误差。为保证十字滑台机构B的滑台窄板I刚度并提高测试精度，滑台窄板I内部采用 梯形槽铸钢浇铸工艺。两个三维力传感器D通过滑台窄板I上的三维力传感器连接螺纹孔 2与其固定连接，以保证十字滑台机构B的力直接作用给每个三维力传感器D。参照图6，所述的十字滚动导轨机构III是由上层滑座11、纵向滚动导轨12、横向 滚动导轨13、下层滑座14、十字导轨中间窄板15、位移传感器16、丝杠螺母承载孔17、十字 导轨上窄板18及传感器触板19所组成，十字滚动导轨机构III分为上下两层，通过上层滑 座11及下层滑座14的滑动实现滑台窄板(I)的整体移动，其中下层滑座14在横向滚动导 轨13上士500mm范围内可自由滑动。上层滑座11在纵向滚动导轨12上士300mm范围内 可自由滑动。传感器触板19通过螺钉分别与十字导轨中间窄板15和十字导轨上窄板18 固定连接。由位移传感器16的外壳上自带的安装卡套并通过螺钉分别与地面和十字导轨 中间窄板15固定连接，使得位移传感器16的位置固定，其中位移传感器16另一端的回弹 式触头顶靠在传感器触板19上，使得在不同安装方向的位移传感器16可同时测量十字导 轨中间窄板15在纵向(Y向)的位移量及十字导轨上窄板18在横向(X向)的位移量。横 向滚动导轨13与纵向滚动导轨12通过十字导轨中间窄板15组装在一起。十字导轨上窄 板18通过丝杠螺母承载孔17与调高作动器机构II的碗底5同轴连接，并与高度调节螺母 8浮动连接，从而将调高作动器机构II与十字滚动导轨机构III连接在一起，成为转向架十 字滑台测试装置的一个支撑点，并通过横向作动器机构A及两个纵向作动器机构C中液压 缸的协同作用，将作用力作用于滑台窄板I的滑台中轴孔3及纵向作动器支座螺纹孔1，可 以实现滑台窄板I在平面内横向和纵向的独立移动及合成运动回转运动。参照图7，所述的纵向作动器机构C采用两个，每个纵向作动器机构C包括球角支座20、作动器支座21、纵向延长筒22、作动器支座螺栓23、纵向作动器24及纵向作动支 座螺钉25，其中作动器支座21通过作动器支座螺栓23与地基基础或其它设备固定连接，起 到在纵向上对纵向作动器24的定位作用，为了缩小整个装置体积，提高测试精度，纵向作 动器机构C上设置了纵向延长筒22，每个纵向延长筒22通过球角支座20与作动器支座21 固定连接，每个纵向延长筒22通过法兰连接方式与纵向作动器24后端固定连接，纵向作动 器24通过前端的纵向作动器支座螺钉25与滑台窄板I的纵向作动器支座螺纹孔1固定连 接。当纵向作动器24的活塞杆伸缩运动时，便可将力通过纵向作动器支座螺钉25传递至 纵向作动器支座螺纹孔1，以带动十字滑台机构B中的滑台窄板I进行纵向移动。参照图8，所述的横向作动器机构A采用一个，包括作动器支座21、作动器支座螺 栓23、横向作动器26、横向延长筒27、滑台窄板销轴28，作动器支座21通过作动器支座螺 栓23与地基基础或其它设备固定连接，起到在横向上对横向作动器26的定位作用，为了缩 小整个装置体积，提高测试精度，横向作动器机构A上设置了横向延长筒27，横向作动器26 前端通过球角支座20与作动器支座21固定连接，横向延长筒27通过法兰连接方式与横向 作动器26后端固定连接，横向延长筒27与滑台窄板销轴28同轴连接，滑台窄板销轴28与 滑台窄板I的滑台中轴孔3同轴连接，通过横向作动器26中活塞杆的伸缩运动带动横向延 长筒27进行横向运动，横向延长筒27通过滑台窄板销轴28将作用力传递至滑台窄板I的 滑台中轴孔3，从而带动滑台窄板I进行横向移动，滑台窄板销轴28起到传递力和导向的双 重作用。参阅图9、10、11，根据转向架十字滑台测试装置的设计特点，所有作动器的两端均 采用了球铰链接方式，通过两个横向作动器机构A及一个纵向作动器机构C中液压缸的协 同作用，将作用力作用于滑台窄板I，可实现每个窄板滑台A在X0Y平面内的横向X向移动、 纵向Y向移动及转动，对调高作动器机构II的调节，可实现滑台窄板I在空间内的倾斜运 动，从而有效实现转向纵向刚度、横向刚度、径向刚度、整体回转刚度及侧倾刚度的整合测 试o参阅图11，回转中心为0位于滑台窄板I的中心轴上。其回转圆如图黑色虚线所 示，实线框为初始位置，虚线框为回转的极限位置。回转半径设为r，初始位置回转半径与水 平线的夹角设为^，极限位置此角设为a2，调高作动器机构II的球头碗底5的中轴线到水 平线的距离在初始位置、极限位置分别为h” h2。则有a, = arcsin — a2 = arcsin —
rr从而滑台窄板I的回转角度a = ai_a2。
8
权利要求一种转向架十字滑台测试装置，主要由横向作动器机构(A)、十字滑台机构(B)、纵向作动器机构(C)、三维力传感器(D)、轮对夹紧装置(E)所组成，其特征在于，所述的横向作动器机构(A)和纵向作动器机构(C)交叉布置在十字滑台机构(B)上；所述的十字滑台机构(B)包括一个中滑台窄板(I)，其上布置有四个调高作动器机构(II)，每个调高作动器机构(II)的油杠固定在中滑台窄板(I)上，活塞杆(9)端与布置在中滑台窄板(I)下面的十字滚动导轨机构(III)连接在一起；三维力传感器(D)固定在滑台窄板(I)上。
2.根据权利要求1所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的调高作动器 机构(II)通过每个调高作动器机构(II)的油杠法兰(10)与十字滑台机构(B)中滑台窄 板(I)的调整作动器法兰螺纹孔(4)固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的调高作动 器机构(II)的活塞杆(9)与球接头(6)固定连接，球接头(6)与球头碗盖丝母(7)固定连 接，高度调节螺母(8)通过螺纹连接方式与球头碗盖丝母(7)固定连接，球头碗底(5)与球 接头(6)浮动连接，球头碗底(5)与十字滚动导轨机构(III)的丝杠螺母承载孔(17)同轴 连接，高度调节螺母(8)与十字导轨上窄板(18)浮动连接。
4.根据权利要求1所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的十字滑台机 构(B)的滑台窄板(I)内部采用梯形槽铸钢浇铸工艺，三维力传感器(D)通过滑台窄板(I) 上的三维力传感器连接螺纹孔(2)与其固定连接。
5.根据权利要求1所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的横向作动器 机构(A)包括作动器支座(21)、横向作动器(26)、横向延长筒(27)和滑台窄板销轴(28)， 作动器支座(21)固定在地基基础或其它设备上，横向作动器(26)前端通过球角支座(20) 与作动器支座(21)固定连接，横向延长筒(27)与横向作动器(26)后端的法兰固定连接， 横向延长筒(27)与滑台窄板销轴(28)同轴连接，滑台窄板销轴(28)与滑台窄板⑴的滑 台中轴孔(3)同轴连接。
6.根据权利要求1所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的纵向作动器 机构(C)包括球角支座(20)、作动器支座(21)、纵向延长筒(22)和纵向作动器(24)，作 动器支座(21)固定在地基基础或其它设备上，纵向延长筒(22) —端通过球角支座(20)与 作动器支座(21)固定连接，另一端通过法兰与纵向作动器(24)后端固定连接，纵向作动器 (24)通过前端的纵向作动器支座螺钉(25)与滑台窄板(I)的纵向作动器支座螺纹孔(1) 固定连接。
7.根据权利要求1、5或6所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的横向作 动器机构(A)采用一个；所述的纵向作动器机构(C)采用两个。
8.根据权利要求1所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的十字滚动 导轨机构(III)包括上层滑座(11)、纵向滚动导轨(12)、横向滚动导轨(13)、下层滑座 (14)、十字导轨中间窄板(15)、位移传感器(16)、丝杠螺母承载孔(17)、十字导轨上窄板 (18)和传感器触板(19)，所述的十字滚动导轨机构(III)分为上下两层，其中下层滑座 (14)在横向滚动导轨(13)上自由滑动，上层滑座(11)在纵向滚动导轨(12)上自由滑动， 横向滚动导轨(13)与纵向滚动导轨(12)通过十字导轨中间窄板(15)组装在一起，十字导 轨上窄板(18)通过丝杠螺母承载孔(17)与调高作动器机构(II)的球头碗底(5)同轴连 接，并与高度调节螺母(8)浮动连接；所述的传感器触板(19)分别与十字导轨中间窄板(15)及十字导轨上窄板(18)固定 连接，位移传感器(16)的外壳上自带的安装卡套分别与地面及十字导轨中间窄板(15)固 定连接，位移传感器(16)另一端的回弹式触头顶靠在传感器触板(19)上。
9.根据权利要求8所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的下层滑座 (14)在横向滚动导轨(13)上士500mm范围内自由滑动，上层滑座(11)在纵向滚动导轨 (12)上士300mm范围内自由滑动。
10.根据权利要求8所述的转向架十字滑台测试装置，其特征在于，所述的位移传感 器(16)分别通过固定在十字导轨中间窄板(15)和十字导轨上窄板(18)上的传感器触板 (19)并分别平行于横向滚动导轨(13)与纵向滚动导轨(12)固定。
专利摘要本实用新型涉及一种转向架十字滑台测试装置，其目的是为解决现有试验台结构复杂、测试项目单一、自动化程度低、测试数据误差大等缺陷。该装置主要由横向作动器机构(A)、十字滑台机构(B)、纵向作动器机构(C)、三维力传感器(D)、轮对夹紧装置(E)所组成，其特征在于，所述的横向作动器机构(A)和纵向作动器机构(C)交叉布置在十字滑台机构(B)上；所述的十字滑台机构(B)包括一个中滑台窄板(I)，其上布置有四个调高作动器机构(II)，每个调高作动器机构(II)的油杠固定在中滑台窄板(I)上，活塞杆(9)端与布置在中滑台窄板(I)下面的十字滚动导轨机构(III)连接在一起；三维力传感器(D)固定在滑台窄板(I)上。
文档编号G01M13/00GK201583400SQ20092009353
公开日2010年9月15日 申请日期2009年5月4日 优先权日2009年5月4日
发明者兰志坤, 刘玉梅, 周殿买, 张立斌, 徐观, 林慧英, 梁树林, 潘洪达, 熊伟, 王兴宇, 苏建, 陈熔 申请人:吉林大学