專利名稱：一種電機冷卻風道加壓狀態(tài)加載試驗方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種試驗技術方法及裝置，尤其是指一種電機冷卻風道加壓狀態(tài)加載試驗方法及裝置，該發(fā)明可以對電機冷卻風道同時進行加壓狀態(tài)下垂向、偏轉、橫向、縱向、扭轉等五個方加載試驗，屬于試驗技術方案、實驗裝備領域。
背景技術：
動車組高速、重載，要求牽引電機功率大，對機組散熱要求高，機組散熱情形好壞將決定機車的安全運行。牽引電機的冷卻通常是通過熱固體表面與冷卻空氣之間的對流來實現。為提高熱固體表面與冷卻空氣之間的放熱系數，增強散熱能力，在機車底部都裝有提供冷卻空氣的電機冷卻風道(簡稱風道)，可有效提高機組的散熱性能。電機冷卻風道主要由上法蘭盤、橡膠層、鋼環(huán)、下法蘭盤組成，由于牽引電機運行所產生的振動及機車通過曲 線時所產生的復合載荷，使風道在承受一定空氣壓力的工況下，同時承受垂向、偏轉、扭轉、橫向、縱向5個方向復合載荷，因此對風道進行復合加載試驗，相應的試驗方法和裝置已成為該試驗技術領域的關鍵技術難題。在專利數據庫中檢索，沒有檢索到與風道加壓狀態(tài)5向加載相關的試驗方法和裝置，國內外目前也尚未對風道進行過上述試驗，針對上述試驗技術難題，因此很有必要發(fā)明一種風道加壓狀態(tài)下5向加載試驗方法和裝置，填補該技術領域的空白。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現有風道產品無法同時進行加壓狀態(tài)下五向加載試驗的不足，通過理論計算、設計、試驗，提供了一種可以對電機冷卻風道產品同時進行加壓狀態(tài)下五向加載試驗的試驗方法及裝置。根據本發(fā)明目的所提出的技術實施方案是一種電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗方法，將電機冷卻風道放置于一個模擬動力轉向架系統(tǒng)中，再將模擬動力轉向架系統(tǒng)安裝在試驗平臺上，通過電機冷卻風道將加壓裝置、垂向偏轉加載裝置和橫向復合加載裝置聯(lián)結在一起；模擬動力轉向架系統(tǒng)又分別與一個垂向偏轉施力裝置和橫向復合施力裝置相連，其中，所述的垂向偏轉施力裝置從垂直方向與模擬動力轉向架系統(tǒng)相接觸，并對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加垂向和偏轉試驗力；所述的橫向復合施力裝置是水平布置的，橫向復合施力裝置從水平方向與模擬動力轉向架系統(tǒng)相接觸，采用液壓傳動與曲柄連桿機構相結合的方式，繞一個支點沿水平方向做弧線運動，對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加橫向縱向扭轉復合試驗力。所述的加壓裝置是從側面與風道接觸，并對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加空氣壓力；由模擬動力轉向架系統(tǒng)、加壓裝置、垂向偏轉加載試驗裝置和橫向復合加載試驗裝置實現對風道同時進行加壓狀態(tài)下垂向、偏轉、橫向、縱向、扭轉五向加載試驗。根據上述試驗方法所提出的試驗裝置，包括一臺由垂向油缸和水平油缸組合形成的二通道組合加載試驗機；試驗裝置分別設有垂向偏轉部分、橫向縱向扭轉部分和通風加壓部分。其中所述的垂向偏轉部分由垂向油缸、上固定裝置、下固定裝置組成。上固定裝置安裝在垂向加載油缸中心位置的下面，下固定裝置安裝在橫向縱向扭轉部分的滾動導向裝置上，被測電機冷卻風道被固定在上固定裝置與下固定裝置之間。上固定裝置為一個有偏轉角度且具有通風功能的上固定架與緊固件組合裝置，被測電機冷卻風道的上法蘭盤通過緊固件與上固定裝置的上固定架偏轉風口連接在一起，上固定架冷卻空氣從上固裝置側面進風口進入，從底部出風口進入風道內。下固裝置由下固定底板、緊固件、壓條組成，其中下固定底板中間位置設有出風口，電機冷卻風道的下法蘭盤通過緊固件及壓條與下固定裝置的出風口連接。通過裝配將整個被測電機冷卻風道、上固定裝置、下固定裝置組合一個成具有偏轉角度且具有通風功能的連通器。當垂向油缸向上拉伸時，側支撐裝置的上滑條將約束力臂，使其不產生彎曲變形，當垂向油缸向下壓縮時，由滾動導向裝置承載，從而實現垂向和偏轉兩向復合加載。所述的橫向縱向扭轉部分包括水平油缸、支撐座、側支撐座、力臂裝置、滾動導向裝置、滾動臺、連桿裝置、試驗平臺；橫向縱向扭轉部分安裝在垂向偏轉部分的下固定裝置下面，通過滾動導向裝置與下固定裝置結合在一起，滾動臺安裝在滾棒上，滾棒固定在試驗 平臺上；力臂裝置一端與支撐座的轉動桿裝置，另一端通過銷子與連桿裝置裝配在一起，形成一個繞支撐座的轉動桿中心為支點，沿水平方向做弧線運動的曲柄連桿機構；滾動導向裝置安裝在一滾動臺上，在力臂兩側對稱位置安裝有側支撐座，當力臂裝置轉動時，通過力臂裝置的橫向固定桿帶動滾動導向裝置在滾動臺的滾棒上來回滾動，側支撐座主要是起水平導向和防止垂向拉伸時力臂產生彎曲變形的作用，滾動導向裝置、滾動臺主要是起垂向承載，防止平臺側翻，保持加載穩(wěn)定性的作用。上述的曲柄連桿機構可實現橫向、縱向和扭轉向復合加載。所述的通風加壓部分是在上固定裝置的上固定架旁設有通風加壓部分，所述的通風加壓部分由風機固定架、離心風機、硬風管(白鐵皮制做)、軟風管組成，離心風機安裝在風機固定架上，離心風機通過硬風管和軟風管與上固定裝置的上固定架偏轉風口連接。由離心風機產生的具有一定流量和壓力的冷卻空氣，通過硬風管、軟風管、上固定裝置進行風道內，最后從下固定板上出氣口排出，軟風管主要起通風和吸收垂向油缸壓縮和拉伸時所產生的變形，其中硬風管設計成喇叭形狀，可以使冷卻空氣快速進入風道并產生一定的壓力，實現在壓力的情況下進行五向試驗。作為本發(fā)明的進一步改進，在力臂裝置的力臂固定端設有U型槽，可實現半徑無級可調，滿足不同加載工況的要求。本發(fā)明的優(yōu)點在于利用一個模擬動力轉向架系統(tǒng)中，再將模擬動力轉向架系統(tǒng)安裝在試驗平臺上，通過電機冷卻風道將加壓裝置、垂向偏轉加載裝置和橫向復合加載裝置聯(lián)結在一起，實現電機冷卻風道的加壓狀態(tài)下五向加載試驗；具有試驗的實際模擬性強，試驗方法可靠，結構簡單等優(yōu)點，完全具備滿足電機冷卻風道產品同時進行加壓狀態(tài)下五向加載試驗的要求。


圖I是本發(fā)明的結構示意主視 圖2是本發(fā)明的結構示意左視圖；圖3是附圖I的A-A首I]視不意圖。圖中1_上固定裝置；2_下固定裝置；3_支撐座；4_側支撐座；5_力臂裝置；6-滾動導向裝置；7_滾動臺；8_連桿裝置；9_橫向固定桿；10_試驗平臺部件；11_風機固定架；12-離心風機；13_硬風管；14_軟風管；15_垂向油缸；16_水平油缸。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步的描述。附圖給出了本發(fā)明一個實施例，通過附圖可以看出，本發(fā)明涉及一種電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗方法，將電機冷卻風道放置于一個模擬動力轉向架系統(tǒng)中，再將模擬動力轉向架系統(tǒng)安裝在試驗平臺上，通過電機冷卻風道將加壓裝置、垂向偏轉加載裝置和橫向復合加載裝置聯(lián)結在一起；模擬動力轉向架系統(tǒng)又分別與一個垂向偏轉施力裝置和橫向復合施力裝置相連，其中，所述的垂向偏轉施力裝置從垂直方向與模擬動力轉向架系統(tǒng)相接觸，并對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加垂向和偏轉試驗力；所述的橫向復合施力裝置 是水平布置的，橫向復合施力裝置從水平方向與模擬動力轉向架系統(tǒng)相接觸，采用液壓傳動與曲柄連桿機構相結合的方式，繞一個支點沿水平方向做弧線運動，對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加橫向縱向扭轉復合試驗力。所述的加壓裝置是從側面與風道接觸，并對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加空氣壓力；由模擬動力轉向架系統(tǒng)、加壓裝置、垂向偏轉加載試驗裝置和橫向復合加載試驗裝置實現對風道同時進行加壓狀態(tài)下垂向、偏轉、橫向、縱向、扭轉五向加載試驗。根據上述試驗方法所提出的試驗裝置，包括一臺由垂向油缸和水平油缸組合形成的二通道組合加載試驗機；試驗裝置分別設有垂向偏轉部分、橫向縱向扭轉部分和通風加壓部分。其中所述的垂向偏轉部分由垂向油缸、上固定裝置、下固定裝置組成。上固定裝置安裝在垂向加載油缸中心位置的下面，下固定裝置安裝在橫向縱向扭轉部分的滾動導向裝置上，被測電機冷卻風道被固定在上固定裝置與下固定裝置之間。上固定裝置為一個有偏轉角度且具有通風功能的上固定架與緊固件組合裝置，被測電機冷卻風道的上法蘭盤通過緊固件與上固定裝置的上固定架偏轉風口連接在一起，上固定架冷卻空氣從上固裝置側面進風口進入，從底部出風口進入風道內。下固裝置由下固定底板、緊固件、壓條組成，其中下固定底板中間位置設有出風口，電機冷卻風道的下法蘭盤通過緊固件及壓條與下固定裝置的出風口連接。通過裝配將整個被測電機冷卻風道、上固定裝置、下固定裝置組合一個成具有偏轉角度且具有通風功能的連通器。當垂向油缸向上拉伸時，側支撐裝置的上滑條將約束力臂，使其不產生彎曲變形，當垂向油缸向下壓縮時，由滾動導向裝置承載，從而實現垂向和偏轉兩向復合加載。所述的橫向縱向扭轉部分包括水平油缸、支撐座、側支撐座、力臂裝置、滾動導向裝置、滾動臺、連桿裝置、試驗平臺；橫向縱向扭轉部分安裝在垂向偏轉部分的下固定裝置下面，通過滾動導向裝置與下固定裝置結合在一起，滾動臺安裝在滾棒上，滾棒固定在試驗平臺上；力臂裝置一端與支撐座的轉動桿裝置，另一端通過銷子與連桿裝置裝配在一起，形成一個繞支撐座的轉動桿中心為支點，沿水平方向做弧線運動的曲柄連桿機構；滾動導向裝置安裝在一滾動臺上，在力臂兩側對稱位置安裝有側支撐座，當力臂裝置轉動時，通過力臂裝置的橫向固定桿帶動滾動導向裝置在滾動臺的滾棒上來回滾動，側支撐座主要是起水平導向和防止垂向拉伸時力臂產生彎曲變形的作用，滾動導向裝置、滾動臺主要是起垂向承載，防止平臺側翻，保持加載穩(wěn)定性的作用。上述的曲柄連桿機構可實現橫向、縱向和扭轉向復合加載。所述的通風加壓部分是在上固定裝置的上固定架旁設有通風加壓部分，所述的通風加壓部分由風機固定架、離心風機、硬風管(白鐵皮制做)、軟風管組成，離心風機安裝在風機固定架上，離心風機通過硬風管和軟風管與上固定裝置的上固定架偏轉風口連接。由離心風機產生的具有一定流量和壓力的冷卻空氣，通過硬風管、軟風管、上固定裝置進行風道內，最后從下固定板上出氣口排出，軟風管主要起通風和吸收垂向油缸壓縮和拉伸時所產生的變形，其中硬風管設計成喇叭形狀，可以使冷卻空氣快速進入風道并產生一定的壓力，實現在壓力的情況下進行五向試驗。作為本發(fā)明的進一步改進，在力臂裝置的力臂固定端設有U型槽，可實現半徑無級可調，滿足不同加載工況的要求。一個具體的試驗方法是· I、根據風道的裝車要求，通過實際路況測試，得出風道在動力轉向架系統(tǒng)中的受力工況,如圖I :垂向V1: ±30mm ;偏轉C1:10°保持不變；橫向Dy: ± 143mm;縱向Dx :3mm;扭轉Drz :±4· 2。。2、根據勾股定律Dy2 + Dx2 = Dxyl2,其中Dy = 143mm, Dx = 3mm,得出水平合成位移 Dxyl= 143. 03mm ;根據正弦定律(Dxyl/2)/Rd = sin(Drz),其中Dxyl =143. 03mm, Drz = 4. 2° ,得出圓弧半徑(臂長)Rd = 1592mm,具體計算詳見圖I和公式
Io3、具體試驗參數將半徑為1592mm的力臂于支撐點位置固定，沿風道水平方向施加位移±143. 03mm，頻率1Hz，垂向施加位移±30mm，頻率1Hz，循環(huán)加載120萬次)。橫向、縱向、扭轉變形計算公式
Dx1 D.1 =Dt 2 Dt-/2s
~———=sill <￡),.-2 )
% ' ‘ I
Dx ~3*￡). = 143.￡)fT = 4,2_
Rrs = 1952
表I:風道復加.載試驗參數
垂向偏轉橫向縱向扭轉
'h cDyD:;Dfz
/mm Γ/mm/mmΓ
±30 10± 1433±4.2
其中=Dx2為橫向位移，Dy2為縱向位移，Dra為扭轉角度，Dxyl2為合成位移即水平油缸輸出位移，Rllxy為臂長(圓弧半徑)。
根據上述試驗方法所提出的試驗裝置，包括一臺二通道組合加載試驗機(垂向油缸15和水平油缸16)，且水平油缸16后端裝配套鉸鏈，試驗裝置主要由上固定裝置I、下固定裝置2、支撐座3、側支撐座4、力臂裝置5、滾動導向裝置6、滾動臺7、連桿裝置8、橫向固定桿9、試驗平臺部件10、風機固定架11、離心風機12、硬風管13、軟風管14組成。分為垂向偏轉、橫向縱向扭轉、無級可調、通風加壓四部分。所述的垂向偏轉部分由垂向油缸15、上固定裝置I、下固定裝置2組成。其上固定裝置由加工有10°偏轉角度且具有通風功能的上固定架、開槽沉頭螺釘M8X40、六角螺母M8組成，冷卻空氣從上固裝置側面進風口進入，從底部出風口進行風道內。固裝置由下固定底板、開槽沉頭螺釘M10x40、壓條組成，其中下固定底板中位置加工有出風口，電機冷卻風道的下法蘭盤通過2個開槽沉頭螺釘M10x40及壓條與下固定裝置連接，安裝于力臂裝置的承載平臺上，上法蘭盤通過上固定裝置安裝在垂向加載油缸中心位置，通過裝配整個風道、上固定裝置、下固定裝置組合一個成10°偏轉角度且具有通風功能的連通器。當垂向油缸向上拉伸時，側支撐裝置的上滑條將約束力臂，使其不產生彎曲變形，當垂向油缸向下壓縮時，由滾動導向裝置和下滑條承載，從實現垂向偏轉2向復合加載。 所述的橫向縱向扭轉部分由水平油缸16、支撐座3、側支撐座4、力臂裝置5、滾動導向裝置6、滾動臺7、連桿裝置8、橫向固定桿9、試驗平臺10組成，其中支撐座由下底板、加強脛、轉動桿組成；側支撐座由下固定板、中間板、套筒、上滑條組成，力臂裝置由力臂(熱扎槽鋼)、橫梁、承載平臺組成；滾動導向裝置由導向桿一、導向桿二組成；滾動臺由Φ28的滾桿、框架一、框架二組成；連桿裝置由銷子、連桿、開口銷組成。其中力臂裝置一端與支撐座轉動桿裝置，另一端通過銷子與連桿裝配，形成一個繞支點沿水平方向做弧線運動曲柄連桿機構。在力臂兩側對稱位置安裝側支撐座，當力臂轉動時，通過力臂裝置的橫梁帶動滾動導向裝置在滾動臺的滾棒上來回滾動，側支撐座主要是起水平導向和防止垂向拉伸時力臂產生彎曲變形的作用，滾動導向裝置、滾動臺主要是起垂向承載，防止平臺側翻，保持加載穩(wěn)定性的作用。上述的曲柄連桿機構可實現橫向縱向扭轉3向復合加載。所述的無級可調部分是通過在力臂固定端加工有U型槽，可實現半徑無級可調，滿足不同加載工況的要求。所述的通風加壓部分由風機固定架11、離心風機12、硬風管(白鐵皮制做)13、軟風管14組成，由離心風機產生的具有一定流量和壓力的冷卻空氣，通過硬風管、軟風管、上固定裝置進行風道內，最后從下固定板上出氣口排出，軟風管主要起通風和吸收垂向油缸壓縮和拉伸時所產生的變形，其中硬風管設計成喇叭形狀，可以使冷卻空氣快速進入風道并產生一定的壓力。
權利要求
1.一種電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗方法，其特征在于將電機冷卻風道放置于一個模擬動力轉向架系統(tǒng)中，再將模擬動力轉向架系統(tǒng)安裝在試驗平臺上，通過電機冷卻風道將加壓裝置、垂向偏轉加載裝置和橫向復合加載裝置聯(lián)結在一起；模擬動力轉向架系統(tǒng)又分別與一個垂向偏轉施力裝置和橫向復合施力裝置相連，其中，所述的垂向偏轉施力裝置從垂直方向與模擬動力轉向架系統(tǒng)相接觸，并對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加垂向和偏轉試驗力；所述的橫向復合施力裝置是水平布置的，橫向復合施力裝置從水平方向與模擬動力轉向架系統(tǒng)相接觸，采用液壓傳動與曲柄連桿機構相結合的方式，繞一個支點沿水平方向做弧線運動，對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加橫向縱向扭轉復合試驗力；所述的加壓裝置是從側面與風道接觸，并對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加空氣壓力；由模擬動力轉向架系統(tǒng)、力口壓裝置、垂向偏轉加載試驗裝置和橫向復合加載試驗裝置實現對風道同時進行加壓狀態(tài)下垂向、偏轉、橫向、縱向、扭轉五向加載試驗。
2.一種如權利要求I所述電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗方法的試驗裝置，包括一臺由垂向油缸和水平油缸組合形成的二通道組合加載試驗機；其特征在于試驗裝置分別設有垂向偏轉部分、橫向縱向扭轉部分和通風加壓部分；其中所述的垂向偏轉部分由垂向油缸、上固定裝置、下固定裝置組成； 上固定裝置安裝在垂向加載油缸中心位置的下面，下固定裝置安裝在橫向縱向扭轉部分的滾動導向裝置上，被測電機冷卻風道被固定在上固定裝置與下固定裝置之間；所述的橫向縱向扭轉部分包括水平油缸、支撐座、側支撐座、力臂裝置、滾動導向裝置、滾動臺、連桿裝置、試驗平臺；橫向縱向扭轉部分安裝在垂向偏轉部分的下固定裝置下面，通過滾動導向裝置與下固定裝置結合在一起，滾動臺安裝在滾棒上，滾棒固定在試驗平臺上；所述的通風加壓部分是在上固定裝置的上固定架旁設有通風加壓部分，所述的通風加壓部分由風機固定架、離心風機、硬風管、軟風管組成，離心風機安裝在風機固定架上，離心風機通過硬風管和軟風管與上固定裝置的上固定架偏轉風口連接。
3.如權利要求2所述的電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗裝置，其特征在于上固定裝置為一個有偏轉角度且具有通風功能的上固定架與緊固件組合裝置，被測電機冷卻風道的上法蘭盤通過緊固件與上固定裝置的上固定架偏轉風口連接在一起，上固定架冷卻空氣從上固裝置側面進風口進入，從底部出風口進入風道內。
4.如權利要求2所述的電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗裝置，其特征在于下固裝置由下固定底板、緊固件、壓條組成，其中下固定底板中間位置設有出風口，電機冷卻風道的下法蘭盤通過緊固件及壓條與下固定裝置的出風口連接； 通過裝配將整個被測電機冷卻風道、上固定裝置、下固定裝置組合一個成具有偏轉角度且具有通風功能的連通器。
5.如權利要求2所述的電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗裝置，其特征在于力臂裝置一端與支撐座的轉動桿裝置，另一端通過銷子與連桿裝置裝配在一起，形成一個繞支撐座的轉動桿中心為支點，沿水平方向做弧線運動的曲柄連桿機構。
6.如權利要求2所述的電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗裝置，其特征在于滾動導向裝置安裝在一滾動臺上，在力臂兩側對稱位置安裝有側支撐座，當力臂裝置轉動時，通過力臂裝置的橫向固定桿帶動滾動導向裝置在滾動臺的滾棒上來回滾動。
7.如權利要求2所述的電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗裝置，其特征在于由離心風機產生的具有一定流量和壓力的冷卻空氣，通過硬風管、軟風管、上固定裝置進行風道內，最后從下固定板上出氣口排出，軟風管主要起通風和吸收垂向油缸壓縮和拉伸時所產生的變形。
8.如權利要求7所述的電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗裝置，其特征在于硬風管為喇叭形狀。
9.如權利要求1-8所述的電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗裝置，其特征在于在力臂裝置的力臂固定端設有U型槽。
全文摘要
一種電機冷卻風道加壓狀態(tài)五向加載試驗方法及裝置，將電機冷卻風道放置于一個模擬動力轉向架系統(tǒng)中，再將模擬動力轉向架系統(tǒng)安裝在試驗平臺上，通過電機冷卻風道將加壓裝置、垂向偏轉加載裝置和橫向復合加載裝置聯(lián)結在一起；模擬動力轉向架系統(tǒng)又分別與一個垂向偏轉施力裝置和橫向復合施力裝置相連，其中，所述的垂向偏轉施力裝置從垂直方向與模擬動力轉向架系統(tǒng)相接觸，并對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加垂向和偏轉試驗力；所述的橫向復合施力裝置是水平布置的，橫向復合施力裝置從水平方向與模擬動力轉向架系統(tǒng)相接觸，采用液壓傳動與曲柄連桿機構相結合的方式，繞一個支點沿水平方向做弧線運動，對模擬動力轉向架系統(tǒng)施加橫向縱向扭轉復合試驗力。
文檔編號G01M17/08GK102809492SQ20111014341
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者彭立群, 林達文, 王進, 李心 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司