一种用于模拟列车荷载的移动式激振器及其加载方法技术

本发明专利技术公开了一种用于模拟列车荷载的移动式激振器及其加载方法，包括轨道机构、牵引装置及振动装置；牵引装置及振动装置均移动设置在轨道机构上，牵引装置的后端与振动装置的前端铰接连接，牵引装置用于带动振动装置在轨道机构上移动，振动装置用于对轨道机构产生变频激振力；本发明专利技术通过在轨道机构上设置牵引装置及振动装置，通过牵引装置带动振动装置在轨道机构上移动，利用振动装置在移动过程对轨道机构产生变频激振力，其加载过程能够有效模拟真实的列车荷载，并分析其对路基的影响，根据路基的动力响应结果反馈可对工程建设提供指导，能够较好的模拟列车荷载，难度较小，模拟真实度较高，更加接近实际情况。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟列车荷载的移动式激振器及其加载方法
本专利技术属于高速铁路工程
，特别涉及一种用于模拟列车荷载的移动式激振器及其加载方法。
技术介绍
高速铁路相较于传统的公路、水路和航空运输，具有大运量、高速度、低能耗和安全性等方面的突出优势，高速铁路的大力发展标志着传统的铁路交通运输进入到一个新时期。截止目前，中国高速铁路的运营总里程数突破3.5万公里，占世界总里程数的十分之七，稳居世界第一。在可预见的未来，我国高速铁路建设仍将继续保持高速发展，未来几十年将是高速铁路建设的黄金时期。安全性是高速铁路建设中需要重点关注的问题，研究高铁路基动力特性对评价行车安全舒适有着重要的意义；动力特性是反映轨道路基振动强弱的重要指标，目前的研究主要涉及三个方面：数值模拟、现场测试及模型试验；其中，数值模拟局限性较大，不能完全反映列车通过时的真实情况，只是一种理想状态下的推算；现场试验一般需要测量轨道和路基的振动，但难度较大且成本较高，亦可能影响线路的正常运营；物理模型试验具有较大的灵活性，科学有效，也是目前采用较多的分析方法；但现有的模型试验中，难以较为真实的模拟列车荷载，且现有的激振装置对其模拟输出的激振力无法进行变频调节；因此，如何在试验中模拟出较为真实的列车荷载是急需解决的一大难题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种用于模拟列车荷载的移动式激振器及其加载方法，以解决现有模拟列车荷载难度较大，真实度较低的技术问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供了一种用于模拟列车荷载的移动式激振器，包括轨道机构、牵引装置及振动装置；牵引装置及振动装置均移动设置在轨道机构上，牵引装置的后端与振动装置的前端铰接连接；牵引装置用于带动振动装置在轨道机构上移动，振动装置用于对轨道机构产生变频激振力。进一步的，振动装置包括变频振动电机、振动车板及振动偏心块；振动车板水平滑动设置在轨道机构的上方，振动车板的前端与牵引装置的后端铰接；变频振动电机固定设置在振动车板上，变频振动电机的输出轴水平设置，振动偏心块固定套设在变频振动电机的输出轴上。进一步的，振动偏心块的质量与对轨道机构产生的激振力相匹配。进一步的，振动装置还包括振动车轮轴及振动车轮，振动车轮轴水平设置在振动车板的下方，振动车轮轴与轨道机构的轴线方向垂直；振动车轮轴的两端设置有振动车轮，振动车轮滑动设置在轨道机构中。进一步的，轨道机构包括两个导轨、若干轨枕、水平齿条及传动齿轮；两个导轨水平平行设置，若干轨枕均匀设置在导轨的下方，通过轨枕将导轨固定设置在路基上；水平齿条平行设置在导轨的一侧，传动齿轮固定安装在牵引装置的输出端，传动齿轮与水平齿条相互啮合。进一步的，轨道机构还包括限位器，限位器固定设置在两个导轨之间，且置于导轨的两侧端部。进一步的，牵引装置包括传动电机、牵引车板、牵引车轮轴及牵引车轮；牵引车板水平设置在导轨的上方，牵引车板的后端与振动装置的前端铰接；传动电机固定设置在牵引车板的上方；牵引车轮轴水平设置在牵引车板的下方，牵引车轮轴与导轨垂直；牵引车轮轴的两端设置有牵引车轮，牵引车轮配合安装在导轨上；传动电机的输出轴水平设置，传动齿轮固定安装在传动电机的输出轴上。进一步的，牵引装置与振动装置之间通过铰链连接块连接；铰链连接块包括关节轴承和连接板，关节轴承的一端与连接板转动连接，另一端与振动装置固定连接，连接板固定设置在牵引装置上。进一步的，路基中设置有压力盒及加速度传感器，压力盒及加速度传感器的输出端通过数据线与外部采集装置连接。本专利技术还提供了一种用于模拟列车荷载的加载方法，具体包括以下步骤：步骤1、根据待模拟的高铁列车原型，确定所述移动式激振器的结构尺寸；步骤2、根据待模拟的高铁列车原型的车速，确定振动装置产生的激振力大小；步骤3、启动所述移动式激振器，使其在轨道机构上移动运行，产生模拟的列车荷载；并在所述移动式激振器运行过程，检测路基的动力特性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种用于模拟列车荷载的移动式激振器，通过在轨道机构上设置牵引装置及振动装置，通过牵引装置带动振动装置在轨道机构上移动，利用振动装置在移动过程对轨道机构产生变频激振力，能够较好的模拟列车荷载，难度较小，模拟真实度较高，更加接近实际情况。进一步的，通过变频振动电机带动振动偏心块转动产生激振力，通过控制变频振动电机的频率，实现对激振力的变频调节，实现对行进中列车激振力的模拟输出，模拟结果接近或符合真实的列车荷载。进一步的，将振动偏心块的质量与对轨道机构产生的激振力相匹配设置，采用不同质量的偏心块能够得到不同大小的激振力；通过控制调节偏心块的质量，模拟不同高铁列车运行时作用于轨道机构上的激振力；激振力可通过控制偏心块的质量进行大小上的调整，对应不同的列车荷载，可扩展性强，在工程研究领域中有广泛的应用前景。进一步的，通过在振动车板的下方设置振动车轮轴及振动车轮，将振动偏心块产生的激振力通过振动车轮轴及振动车轮传递至轨道机构上，再由轨道机构传递至路基，实现列车荷载对路基影响的真实模拟。进一步的，齿轮设置于牵引装置的传动电机上，与水平齿条连接进行传动，实现对激振器的牵引，激振器通过车轮在轨道上移动，模拟实际列车在铁轨上的移动，使结果更加真实。进一步的，通过在导轨的两侧端部设置限位器，防止激振器车速过快时冲出轨道，对其进行保护。进一步的，传动电机工作可使牵引车轮及轮轴发生转动，通过牵引车板带动振动装置一起移动，实现移动过程中的激振力输出。进一步的，牵引装置与振动装置之间通过铰链连接块连接，可以达到连结、牵引及缓冲的目的，保证装置运行的同步性，并防止牵引装置及振动装置两部分之间的碰撞。本专利技术还提供了一种用于模拟列车荷载的加载方法，通过牵引装置带动振动装置在轨道机构上移动，利用振动装置在移动过程对轨道机构产生变频激振力，能够有效模拟真实的列车荷载，并分析其对路基的影响，根据路基的动力响应结果反馈可对工程建设提供指导；操作过程简单，模拟结果真实度较高。附图说明图1为本专利技术所述的移动式激振器整体结构示意图；图2为本专利技术所述的移动式激振器中的轨道机构结构示意图；图3为本专利技术所述的移动式激振器中的移动荷载加载装置结构示意图；图4为本专利技术所述的移动式激振器中的牵引装置结构示意图；图5为本专利技术所述的移动式激振器中的振动装置结构示意图；图6为本专利技术所述的移动式激振器中的车轮轴结构示意图；图7为本专利技术所述的移动式激振器中的铰链连接块结构示意图。其中，1轨道机构，2牵引装置，3振动装置，4铰链连接块；11导轨，12轨枕，13水平齿条，14固定型钢，15限位器，16传动齿轮；21传动电机，22牵引车板，23牵引车轮轴，24牵引车轮；31变频振动电机，32振动车板，33振动偏心块，34振动车轮轴，35振动车轮；41关节轴承，42连接板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟列车荷载的移动式激振器，其特征在于，包括轨道机构(1)、牵引装置(2)及振动装置(3)；牵引装置(2)及振动装置(3)均移动设置在轨道机构(1)上，牵引装置(2)的后端与振动装置(3)的前端铰接连接；牵引装置(2)用于带动振动装置(3)在轨道机构(1)上移动，振动装置(3)用于对轨道机构(1)产生变频激振力。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟列车荷载的移动式激振器，其特征在于，包括轨道机构(1)、牵引装置(2)及振动装置(3)；牵引装置(2)及振动装置(3)均移动设置在轨道机构(1)上，牵引装置(2)的后端与振动装置(3)的前端铰接连接；牵引装置(2)用于带动振动装置(3)在轨道机构(1)上移动，振动装置(3)用于对轨道机构(1)产生变频激振力。


2.根据权利要求1所述的一种用于模拟列车荷载的移动式激振器，其特征在于，振动装置(3)包括变频振动电机(31)、振动车板(32)及振动偏心块(33)；振动车板(32)水平滑动设置在轨道机构(1)的上方，振动车板(32)的前端与牵引装置(2)的后端铰接；变频振动电机(31)固定设置在振动车板(32)上，变频振动电机(31)的输出轴水平设置，振动偏心块(33)固定套设在变频振动电机(31)的输出轴上。


3.根据权利要求2所述的一种用于模拟列车荷载的移动式激振器，其特征在于，振动偏心块(33)的质量与对轨道机构(1)产生的激振力相匹配。


4.根据权利要求2所述的一种用于模拟列车荷载的移动式激振器，其特征在于，振动装置(3)还包括振动车轮轴(34)及振动车轮(35)，振动车轮轴(34)水平设置在振动车板(32)的下方，振动车轮轴(34)与轨道机构(1)的轴线方向垂直；振动车轮轴(34)的两端设置有振动车轮(35)，振动车轮(35)滑动设置在轨道机构(1)中。


5.根据权利要求1所述的一种用于模拟列车荷载的移动式激振器，其特征在于，轨道机构(1)包括两个导轨(11)、若干轨枕(12)、水平齿条(13)及传动齿轮(16)；两个导轨(11)水平平行设置，若干轨枕(12)均匀设置在导轨(11)的下方，通过轨枕(12)将导轨(11)固定设置在路基上；水平齿条(13)平行设置在导轨(11)的一侧，传动齿轮(16)固定安装在牵引装置(21)的输出端，传动齿轮(16)与水平齿条(13)相互啮合。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强兵，苟玉轩，薛力铭，何国辉，杨兆，杨招，刘孟辉，王倩倩，乔拓，乔锦安，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61