轨道车辆转向架测试台的制作方法

1.本发明涉及一种用于测试轨道车辆转向架的测试台，包括用于对待测转向架产生线性作用力的载荷施加装置，具有活塞杆的液压缸和用于将作用力传递到转向架的传动装置。传动装置可操作地连接到活塞杆的一端。本发明还涉及一种用于测试转向架的方法。


背景技术：

2.转向架测试台用于测量和测试轨道车辆转向架的各种参数。特别地，载荷施加装置将力沿着一条线性轴线或多条线性轴线施加到转向架，以便模拟由于车辆重量以及静态和动态影响而在操作中预期的冲击力。可以测试和缺点各种功能和参数，例如车轮载荷、轴距、挠度等。根据测试台的装置，可以全自动测试轴距、轴平行度、悬架、车轮偏摇度、车轮直径等。
3.所有值在测试后都存储在数据库中，并可以作为测试报告打印出来。数据可以传输到更高级别的系统。
4.为了能够测试不同类型的转向架，例如发动机和行驶转向架、轨距不同的转向架、2轴和3轴转向架，可以通过手动或自动调整测试台各个部件的尺寸来适应不同的要求。
5.载荷施加装置在转向架上施加线性力，通常是竖直向下的力。为此，通过直接路径测量的方式来接近确定的位置。随后，以受力控制的方式逼近力设定值。通常，在横梁上设置有两个载荷施加装置，两个载荷施加装置能够沿水平轴线相对于彼此移位以适应不同的转向架尺寸或几何形状。通过这种方式，可以在产生力时进行模拟，例如，模拟弯道行驶。
6.已知的载荷施加装置包括液压或电动载荷缸。液压载荷缸被设计成例如包括伺服阀的差动液压缸。例如，通过工业计算机控制它们。这种液压缸对作用在活塞杆上的侧向力很敏感。因此通常提供所谓的辅助轭来吸收横向力。因此，尽管液压缸实际上并不昂贵，但这导致整体设计的成本相对较高，维护和维修成本也相对较高。
7.电动载荷缸是一种替代方案。例如，它们设计带有滚珠丝杠驱动的螺旋千斤顶，由同步电机驱动，通常由特定的驱动放大器控制。然而，这种驱动器和相应的备件成本相对昂贵。
8.液压和电动载荷缸在操作期间也需要相对大量的(电)能量。


技术实现要素：

9.本发明的任务是提供一种用于测试转向架的测试台，属于开头提到的技术领域，具有成本和能源效率。
10.任务的解决方案由权利要求1的特征限定。根据本发明，测试台的载荷施加装置包括具有活塞杆的液压缸，其中液压缸是双作用缸，液压缸的缸室由双向轴向柱塞泵用液压流体加压。
11.在最简单的情况下，传动装置是活塞杆的端面。可以携带一个传动件，也可以使用更复杂的传动装置，例如，它们以期望的方式将载荷施加装置的力分配到转向架上的一个
和/或多个施加表面。传动装置可以直接作用于转向架或专门设置在转向架上用于测试的传动元件。
12.轴向柱塞泵内漏非常少，而且在非常低的速度下运行。这会带来高效率：驱动泵所需的能量可以大部分转化为液压缸的功输出。这会降低能源成本。
13.与电动载荷缸相比，本发明的制造成本较低。与液压载荷缸相比，本发明在运行中的动态性能显著提高，如下所述，这对于转向架测试台的某些应用是有利的。
14.有利地，轴向柱塞泵包括斜盘，斜盘在两侧分别与多个柱塞相配合。这种泵可从例如德国克莱特高-格里森的bucher hydraulics获得，型号为axfm。它们是4象限泵，可以以低于1rpm的速度运行。它们的另一个特点是内漏特别少。最初，这些泵经提议用于电池驱动的移动机械(例如采矿业)。
15.有利地，轴向柱塞泵和液压缸与补偿储液器一起形成封闭的液压系统。补偿储液器(蓄压器)用于补偿任何泄漏并为系统排气。封闭系统的设计简单紧凑，组件数量最少。相应地降低了制造和维护成本。
16.封闭的液压系统中可以提供更多的部件，特别是减压阀、调节阀和控制阀。
17.有利地，活塞杆在活塞的两侧延伸，并且不论是否处于延伸状态，所述活塞杆都始终支撑在液压缸壳体的两个纵向末端。
18.这意味着与之前的液压缸不同，当液压缸伸展时，不需要辅助轭来吸收作用在液压缸上的横向力。这会降低制造成本。
19.此外，液压缸因此可以设计为同步缸，液压流体的整个体积可以用作摆量。
20.尤其地，轴向柱塞泵由伺服电机驱动，优选地，是直接驱动泵的同步电机。这种电机经久耐用，可实现精确且节能的运行。或者，可以使用异步电动机或直流电动机。原则上也可以使用马达，例如带有一个单独的编码器的带变频器的三相电机。
21.特别优选地，根据本发明的测试台的载荷施加装置包括：
[0022]-具有连续活塞杆的双作用液压缸，并且不论是否处于延伸状态，所述活塞杆都始终支撑在液压缸壳体的两个纵向末端，
[0023]-双向轴向柱塞泵，可实现4象限操作，特别是在低速下运行，由此液压缸的两个缸室室由轴向柱塞泵用液压流体加压，
[0024]-补偿储液器，它与液压缸和轴向柱塞泵形成封闭的液压系统，以及
[0025]-用于驱动轴向柱塞泵的电动机。
[0026]
与已知的具有液压或电动载荷缸的载荷施加装置相比，除了维护和备件成本低之外，这种载荷施加装置在能量消耗和噪音方面也具有优势，下面会详细解释。
[0027]
有利地，液压缸上设置有测长装置和测力装置，并设置有驱动控制装置，驱动控制装置与测长装置和测力装置连接以接收测量信号，并与伺服电机连接以传输控制信号，驱动控制装置的控制方式是根据测量信号产生控制信号。
[0028]
由于伺服驱动，根据本发明的测试台的载荷施加装置可以被精确地控制并且反应时间很短，特别地，这还能进行模拟对转向架快速变化的影响的测试。
[0029]
在根据本发明的转向架测试台中，特别地，在横梁上设置有两个用于产生竖直作用力的载荷施加装置，两个载荷施加装置能够沿水平轴线相对于彼此移位。这使得模拟力成为可能，例如在转向架上行驶通过曲线或其他单边载荷时产生的力。结合前面提到的快
速控制，这会令定义测试循环拥有高度自由。
[0030]
本发明还涉及一种用于测试转向架的方法，在测试步骤之前，通过载荷施加装置的作用力使所述转向架来回偏转多次，从而将弹簧和/或阻尼元件调节到待测试状态。测试步骤可以包括几个子步骤，例如，第一子步骤或第一组子步骤用于测试转向架几何形状，第二子步骤或第二组子步骤用于测试悬架。调节对于测试带有由弹性材料制成的弹簧和/或阻尼元件的转向架特别有利，例如天然或合成橡胶基材料，调节可以使这些元件达到与转向架在不同条件操作下的实际操作温度相对应。
[0031]
特别地，根据本发明的转向架测试台适合该过程，因为可以高动态改变施加力。因此，高频率的偏转和压缩是可能的，这大大减少了调节所需的时间。
[0032]
因此，来回偏转的弹入和弹出的发生频率为1hz或更高。这允许在短时间内调节相应的元件，并且测试周期的持续时间不会因调节而显著延长。此外，当以这样的频率调节时，元件的中间冷却没有意义。
[0033]
为了确保在测试步骤之前有充分的调节，优选地进行至少10次弹入和弹出操作。在至少部分调节过程中，用于弹入和弹出的作用力至少为后续测试步骤中的最大作用力的70％。
[0034]
根据本发明的装置的可能使用当然不限于具有预处理的特定程序。它还具有在传统测试程序中使用的优势，例如，在这些程序中不需要或不想要对转向架元件进行预处理。
[0035]
本发明的进一步有利的实施例和特征的组合全部从以下详细描述和专利权利要求中产生。
附图说明
[0036]
用于解释实施例的附图显示：
[0037]
图1是根据本发明的转向架测试台的示意性前视图；
[0038]
图2为转向架测试台的横梁设置有载荷施加装置的斜视图；
[0039]
图3是根据本发明的载荷施加装置的侧视图；
[0040]
图4是载荷施加装置的立体图；
[0041]
图5是载荷施加装置的液压图；以及
[0042]
图6表示在使用根据本发明的转向架测试台进行测试过程中的力曲线。
[0043]
原则上，图中相同的部件具有相同的附图标记。
具体实施方式
[0044]
图1是根据本发明的转向架测试台的示意性前视图。图2为转向架测试台的横梁设置有载荷施加装置的斜视图。测试台1包括用于转向架50的支撑件11、12，转向架50可以设计为用于轨道的车轮的类似轨道的方式或作为单独的装置。测试台1还包括具有两个支撑件21、22的门架20，横梁25安装在门架上以便可沿着线性导轨竖直移动。每个支撑件21、22包括两个竖直梁21.1、21.2；22.1、22.2相互平行排列。横梁25的外端在相应竖直梁21.1、21.2之间的空间内移动；21.1和21.2线性导轨包括竖直导轨和在每种情况下可在其上移动的滑架23.1、23.2，横梁25附接到其上。用于主轴27.1、27.2的驱动马达26.1、26.2设置在每个滑架23.1、23.2上。两个主轴27.1、27.2从各自的滑架23.1、23.2水平向内延伸，平行于横
梁25，并且用于通过另一个线性导轨横向调节设置在横梁25上的两个载荷施加装置100.1、100.2。载荷施加装置100.1、100.2具有相同的设计。下面结合图3-5会更详细地描述它们。横梁25还包括具有拖链的供应装置28，用于向载荷施加装置100.1、100.2供应电力和控制信号。来自设置在载荷施加装置100.1、100.2上的传感器的传感器信号也经由供应装置28的拖链被传送到控制站和/或评估站。
[0045]
转向架50在图1中仅示意性地示出。它包括转向架框架51，轮轴54与转向架50的车轮55.1、55.2通过二级弹簧52.1、52.2和车轮轴承53.1安装在该转向架框架上。53.2为主悬架。
[0046]
在载荷施加装置100.1、100.2的活塞杆114.1、114.2的下端，设置传动装置120.1、120.2，可以与转向架50上的两个施加点61、62相互作用。在所示示例中，施加点61、62在转向架框架上纵向居中，并且每个横向位于大致由对应侧的车轮胎面中心限定的平面中。
[0047]
两个载荷施加装置100.1、100.2施加在转向架50上的力可以彼此独立地控制。因此，对称力和非对称力都可以沿横向方向施加在转向架50上。借助本身已知的合适的测量装置，转向架50对作用力的反应可以记录下来。
[0048]
图3是根据本发明的载荷施加装置的侧视图，图4示出了其斜视图。载荷施加装置100包括具有液压缸壳体111的液压缸110，其中带有活塞115(参见图5)的活塞杆114经由轴向设置在端部的轴承112、113密封地安装。缸室116、117形成在活塞的两侧。传动装置120固定设置在活塞115的自由端之一。液压缸壳体111还具有两个连接件118、119，每个连接部通向缸室116、117中的一个。液压缸外壳111是恒定的，因此液压缸110起到恒速缸的作用。
[0049]
载荷施加装置100还具有驱动装置130，其与液压缸110一起安装在底板170上。驱动装置130包括伺服电机131，泵架132通过法兰安装到其输出端。轴向柱塞泵140又通过法兰安装到该泵架132。该泵经由联轴器由伺服电机131直接驱动。最后，轴向柱塞泵140上承载阀块150。上述法兰安装的部件连同被设计为用于液压流体的容器的补偿储液器160安装在l形承载板175上并且平行于液压缸110接连设置。液压缸又用其较短的支撑腿用螺栓固定到底板170上。
[0050]
在所描述的实施例中使用的伺服电机131是来自德国verl的制造商beckhoff automation的am8072型马达。它由来自同一制造商的ax5112驱动放大器控制。
[0051]
在所述实施例中使用的轴向柱塞泵140是axfm/18型泵，来自德国klettgau-griessen的bucher hydraulics。它是一种轴向柱塞泵，斜盘在两侧分别与多个柱塞相配合。它可以在所有四个象限内运行，即使在1rpm或更低的速度下也是如此，它的最大速度为5'000rpm，排量为18cm3/rev。最大标称压力为450bar(每种情况都请参照2019年3月发布的数据表)。
[0052]
液压缸110的活塞直径为150mm，活塞杆直径为100mm，行程为800mm。最大进给速度为20mm/s，最大载荷为250kn。
[0053]
阀块150连接轴向柱塞泵140，液压缸110和补偿储液器160。阀块上面还设置有筒式设计的减压阀(见图5)。
[0054]
图5显示了载荷施加装置100的液压图。轴向柱塞泵140由伺服电机131通过联轴器135驱动。后者由驱动放大器138供给。轴向柱塞泵140通过其压力连接件141、142连接到液压缸110的两个缸室116、117的连接件118、119。在每条连接管路中设置可调节减压阀161、
162。这些限制了从相应的缸室116、117到轴向柱塞泵140的管路中的压力。在相反的方向上，由于与减压阀161、162平行设置的止回阀163、164的设置，液压流体可以自由流动。轴向柱塞泵140的压力连接件141与下缸室116的连接件118之间的管路中还设置有可控阀165，可用于防止从缸室116回流到轴向柱塞泵140。
[0055]
轴向柱塞泵140的压力连接件141、142也同样通过可调节的减压阀166、167连接到补偿储液器160，这限制了从轴向柱塞泵140到补偿储液器160的管路中的压力。由于止回阀168、169与减压阀166、167平行设置，液压流体可以在相反的方向上自由流动。
[0056]
最后，轴向柱塞泵140还可以通过泄漏连接件143连接到补偿储液器160。
[0057]
液压缸110的下端设置有测力装置191，测力装置191测量液压缸110所施加的力，并将其传送至控制系统。在液压缸110上还设置有测长装置192，它可以确定活塞115或活塞杆114的当前位置并将其传输至控制系统。
[0058]
图6是根据本发明的转向架测试台在测试过程中力循环的示意图。所示循环分为以下阶段：
[0059][0060]
在调节过程中，转向架的部件，特别是那些由弹性材料制成的部件，被轧过并达到与在铁路运营中使用期间的正常操作条件相对应的条件。测试的两个子步骤对应于常用测试方法。
[0061]
测试时，液压缸110会基于来自测长装置192的信号移动到限定位置。随后，使用来自测力装置191的信号以力控制的方式逼近力设定点。
[0062]
为了将根据本发明的载荷施加装置与已知的变型进行比较，测试循环使用所描述的循环，其中仅执行三个低频振动作为调节过程的一部分，因为更高的频率应用于纯液压载荷施加装置。一个小时的测试运行结果如下：
[0063][0064]
因此，根据本发明的载荷施加装置具有显著更低的能量需求，同时它还具有噪音
低的特点。
[0065]
本发明不限于所示实施例。特别地，可以按照不同方式设计系统的各个部件，并且也可以按照不同方式设置载荷施加装置的元件的几何设置和载荷施加装置在测试台上的安装方式。
[0066]
总之，本发明创造了一种具有成本和能量效率的用于测试转向架的测试台。

技术特征：
1.一种用于测试轨道车辆转向架的测试台，包括：载荷施加装置，所述载荷施加装置用于对待测转向架产生线性作用力，所述载荷施加装置包括具有活塞杆的液压缸，传动装置，所述传动装置用于将所述作用力传递到所述转向架，所述传动装置可操作地连接到所述活塞杆的一端，其中所述液压缸是双作用液压缸，所述液压缸的缸室由双向轴向柱塞泵用液压流体加压。2.根据权利要求1所述的测试台，其特征在于，所述轴向柱塞泵包括斜盘，所述斜盘在两侧分别与多个柱塞相配合。3.根据权利要求1或2所述的测试台，其特征在于，所述轴向柱塞泵和所述液压缸与补偿储液器一起构成封闭的液压系统。4.根据权利要求1至3中任一项所述的测试台，其特征在于，所述活塞杆在活塞的两侧延伸，并且不论是否处于延伸状态，所述活塞杆都始终支撑在液压缸壳体的两个纵向末端。5.根据权利要求1至4中任一项所述的测试台，其特征在于，所述轴向柱塞泵由伺服电机驱动。6.根据权利要求5所述的测试台，其特征在于，所述液压缸上设置有测长装置和测力装置，并设置有驱动控制装置，所述驱动控制装置与所述测长装置和所述测力装置连接以接收测量信号，并与所述伺服电机连接以传输控制信号，所述驱动控制装置的控制方式是根据所述测量信号产生所述控制信号。7.根据权利要求1至6中任一项所述的测试台，其特征在于，在横梁上设置有两个用于产生竖直作用力的载荷施加装置，两个载荷施加装置能够沿水平轴线相对于彼此移位。8.一种测试转向架的方法，特别是使用根据权利要求1至7中任一项所述的测试台测试转向架的方法，其特征在于，在测试步骤之前，通过载荷施加装置的作用力使所述转向架来回偏转多次，从而将弹簧和/或阻尼元件调节到待测试状态。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述来回偏转的弹入和弹出的发生频率为1hz或更高。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述测试步骤之前进行至少10次弹入和弹出操作。11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，用于弹入和弹出的作用力至少为后续测试步骤中的最大作用力的70％。

技术总结
本发明涉及一种用于测试轨道车辆转向架的测试台，包括用于对待测转向架产生线性作用力的载荷施加装置(100)。载荷施加装置(100)包括具有活塞杆(114)的液压缸(110)。液压缸(110)是双作用液压缸，液压缸的缸室由双向轴向柱塞泵(140)用液压流体加压。测试台还包括用于将作用力传递到转向架的传动装置(120)，所述传动装置(120)可操作地连接到活塞杆(114)的一端。(114)的一端。(114)的一端。


技术研发人员：汉斯
受保护的技术使用者：南斯基有限公司
技术研发日：2020.12.10
技术公布日：2023/8/14