專利名稱：一種鐵路牽引機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于牽引電機(jī)系統(tǒng)試驗(yàn)及控制領(lǐng)域，具體涉及一種鐵路牽引機(jī)車(chē)整車(chē)牽引與制動(dòng)的試驗(yàn)裝置，采用飛輪作為主要設(shè)備。

背景技術(shù)：
為了確保鐵路機(jī)車(chē)正常安全的運(yùn)行，在機(jī)車(chē)經(jīng)過(guò)大、中修后均需要進(jìn)行整車(chē)測(cè)試試驗(yàn)，我國(guó)現(xiàn)有鐵路機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)一般采用兩種方式進(jìn)行。
一種是以電機(jī)作為對(duì)拖負(fù)載，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)輸出功率改變機(jī)車(chē)負(fù)載進(jìn)行整車(chē)試驗(yàn)；當(dāng)負(fù)載電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)車(chē)處于牽引狀態(tài)，通過(guò)改變負(fù)載電機(jī)輸出的電功率調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)牽引功率大小，測(cè)量在給定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速下的牽引特性；當(dāng)負(fù)載電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，負(fù)載電機(jī)需由外部電源供電，此時(shí)機(jī)車(chē)處于電制動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)改變制動(dòng)功率和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，測(cè)試機(jī)車(chē)的制動(dòng)特性。這種方式的特點(diǎn)是，對(duì)應(yīng)關(guān)系明顯，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但也存在明顯的不足。首先無(wú)論采用何種形式的電機(jī)作為負(fù)載，其供電容量必須大于機(jī)車(chē)牽引功率的總?cè)萘?，以六軸交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)為例，每個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)功率為1600kw，則電機(jī)總?cè)萘啃璐笥?×1600kw＝9600kw，并且電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置容量也必須與電機(jī)的容量相對(duì)應(yīng)，過(guò)大的容量導(dǎo)致整體投入過(guò)大；其次，進(jìn)行牽引試驗(yàn)時(shí)，必須提供與電機(jī)配套的電機(jī)負(fù)載，若采用能耗方式，必須具備能耗泄放裝置，若采用電回饋方式，則調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置必須具備電回饋功能并取得相關(guān)電力配套認(rèn)可，而進(jìn)行制動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)還需單獨(dú)配置電源系統(tǒng)；再次，用電負(fù)載模擬慣性負(fù)載，不僅容易造成轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，在低速區(qū)域還存在死區(qū)的問(wèn)題。因此，對(duì)拖方式在試驗(yàn)過(guò)程中，一方面單純用電負(fù)載模擬慣性負(fù)載，不能盡善地模擬列車(chē)動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況，連接電網(wǎng)時(shí)還會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊；另一方面由于對(duì)電機(jī)、電控、電源的功率等級(jí)要求都很高，導(dǎo)致建設(shè)成本、運(yùn)行維護(hù)過(guò)高，整套系統(tǒng)對(duì)電能的需求較大，牽引時(shí)采用能耗方式時(shí)還造成功率的浪費(fèi)。
另一種是以電機(jī)為主要機(jī)車(chē)負(fù)載，以小慣量飛輪為輔助負(fù)載的方式對(duì)機(jī)車(chē)整車(chē)動(dòng)態(tài)平衡進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)。這種試驗(yàn)方式，依然采用電機(jī)作為主要負(fù)載，其容量需與機(jī)車(chē)電機(jī)總?cè)萘肯嘟?，同時(shí)采用小慣量飛輪對(duì)試驗(yàn)機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償，可解決機(jī)車(chē)各軸上牽引電機(jī)調(diào)速時(shí)引起的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，避免了機(jī)車(chē)試驗(yàn)過(guò)程中因各軸的轉(zhuǎn)速差引起的保護(hù)等問(wèn)題，加強(qiáng)機(jī)車(chē)試驗(yàn)過(guò)程中系統(tǒng)的穩(wěn)定性。總體延續(xù)了電機(jī)對(duì)拖方式簡(jiǎn)單明了的特點(diǎn)，解決電力負(fù)載模擬慣性負(fù)載帶了轉(zhuǎn)速波動(dòng)等問(wèn)題，但是由于電機(jī)作為主要負(fù)載，仍然有大功率帶來(lái)的問(wèn)題，存在較大功率的浪費(fèi)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鐵路牽引機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置，解決現(xiàn)有機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置存在的能耗問(wèn)題，特別是機(jī)車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)需要大量外部能量供應(yīng)的問(wèn)題；同時(shí)更真實(shí)地模擬機(jī)車(chē)的牽引/制動(dòng)過(guò)程中的慣性負(fù)載特性，使檢測(cè)結(jié)果更加真實(shí)可靠。
本發(fā)明的一種鐵路牽引機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置，由N套單軸組件組成，每套單軸組件包括依次連接的軌道輪、萬(wàn)向連軸節(jié)、同步變速箱、扭力傳感器和飛輪，N＝4、6或8，其特征在于 各套單軸組件的同步變速箱，其縱向連接部分為變速部分，通過(guò)變速保證各組飛輪運(yùn)行在可滿足負(fù)載特性的高轉(zhuǎn)速下與單軸相連，其變速比同步變速箱橫向連接部分為同步部分，根據(jù)需要采用，N軸間通過(guò)該連接確保各單軸組件輸出軸同步誤差滿足試驗(yàn)要求； 各套單軸組件中，所述飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J由負(fù)載總動(dòng)能E和飛輪最高轉(zhuǎn)速ωmax決定 負(fù)載總動(dòng)能E由機(jī)車(chē)最高速度Vmax、牽引重量M決定
所述飛輪最高轉(zhuǎn)速ωmax由機(jī)車(chē)最高速度Vmax、機(jī)車(chē)輪對(duì)的半徑RL和同步變速箱的轉(zhuǎn)速比i限定 ωmax＝i×Vmax/RL， 所述飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與飛輪材料密度ρ、半徑R、厚度D的關(guān)系為 所述飛輪的半徑R與飛輪材料比強(qiáng)度σh/ρ的限定關(guān)系為 所述的鐵路牽引機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置，其特征在于 所述每套單軸組件中，扭力傳感器和飛輪之間連接有補(bǔ)償電機(jī)，所述補(bǔ)償電機(jī)的功率P2由機(jī)車(chē)恒功率P1和飛輪的等效功率P3決定 P2＝P1/N-P3， 所述飛輪的等效功率P3由機(jī)車(chē)最高速度Vmax、機(jī)車(chē)持續(xù)速度VN、牽引重量M、機(jī)車(chē)恒功率運(yùn)行的時(shí)間t或距離S決定 本發(fā)明中，軌道輪的作用是取代鋼軌承受機(jī)車(chē)軸重并傳遞牽引力，其外緣形狀與鋼軌頭部相同。軌道輪的直徑D與國(guó)內(nèi)電力機(jī)車(chē)整體輪直徑相等，D＝1250mm。軌道輪的制造工藝與機(jī)車(chē)動(dòng)輪相同。利用本發(fā)明進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，機(jī)車(chē)置于本發(fā)明之上，機(jī)車(chē)車(chē)輪的各軸的車(chē)輪壓在對(duì)應(yīng)的軌道輪上。
萬(wàn)向連軸節(jié)作為傳動(dòng)聯(lián)結(jié)件，一端與軌道輪的輸出端相聯(lián)，另一端與同步變速箱相聯(lián)。
同步變速箱，一方面通過(guò)其同步作用，確保本發(fā)明各單軸組件輸出軸同步誤差滿足試驗(yàn)要求，提高整車(chē)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)的可靠性；另一方面通過(guò)其變速作用，調(diào)速保證各組飛輪運(yùn)行在可滿足負(fù)載特性的高轉(zhuǎn)速下。
扭矩傳感器用來(lái)檢測(cè)本發(fā)明各單軸組件輸出軸的速度及傳遞的力矩，為試驗(yàn)控制提供數(shù)據(jù)。
補(bǔ)償電機(jī)可以模擬列車(chē)不同的運(yùn)行工況下存在的不同阻力特性。
飛輪作為機(jī)車(chē)試驗(yàn)中的主要慣性負(fù)載，模擬真實(shí)運(yùn)行時(shí)列車(chē)所遇到的負(fù)載特性。
機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)最重要的兩大試驗(yàn)項(xiàng)目是機(jī)車(chē)的牽引試驗(yàn)和制動(dòng)試驗(yàn)。機(jī)車(chē)牽引特性試驗(yàn)過(guò)程中的控制曲線如圖1所示，橫坐標(biāo)為速度、縱坐標(biāo)為牽引力，圖中標(biāo)記為1N～13N的13條曲線分別代表機(jī)車(chē)牽引時(shí)的13個(gè)擋位(各級(jí)間的速度變化值可根據(jù)具體機(jī)車(chē)牽引電機(jī)的型號(hào)進(jìn)行設(shè)定)。每擋位曲線分為兩個(gè)階段，恒牽引力加速階段和恒功率加速階段。在牽引的初期，靜止的飛輪表現(xiàn)出與靜止機(jī)車(chē)啟動(dòng)相應(yīng)的大慣量、高慣性的負(fù)載特性。此時(shí)機(jī)車(chē)以恒牽引力啟動(dòng)，相應(yīng)飛輪以恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速迅速上升，飛輪達(dá)到持續(xù)轉(zhuǎn)速，即機(jī)車(chē)達(dá)到持續(xù)速度。此時(shí)的飛輪具備一定轉(zhuǎn)速，其阻力特性D近似飛輪轉(zhuǎn)速ω的二次方關(guān)系，與機(jī)車(chē)在線路上運(yùn)行時(shí)空氣阻力近似一致，隨速度的上升，阻力呈2次方上升。此時(shí)機(jī)車(chē)切換到恒功率階段，速度繼續(xù)上升，但是牽引力逐漸下降，牽引轉(zhuǎn)矩隨之下降，并由于阻力隨速度快速上升，所以加速度快速下降，直到飛輪在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，近似于列車(chē)行駛時(shí)的惰行，此時(shí)牽引力矩很小主要用于克服飛輪空氣阻力和傳動(dòng)摩擦阻力(類似于牽引力克服機(jī)車(chē)阻力)。
機(jī)車(chē)制動(dòng)特性試驗(yàn)過(guò)程中的控制曲線如圖2所示，橫坐標(biāo)為速度、縱坐標(biāo)為牽引力，圖中標(biāo)記為1N～12N的12條曲線分別代表機(jī)車(chē)制動(dòng)時(shí)的12個(gè)擋位(各級(jí)間的速度變化值可根據(jù)具體機(jī)車(chē)牽引電機(jī)的型號(hào)進(jìn)行設(shè)定)。類似機(jī)車(chē)的牽引特性試驗(yàn)，可采用恒制動(dòng)力、準(zhǔn)恒速特性控制方式對(duì)機(jī)車(chē)機(jī)型制動(dòng)試驗(yàn)檢測(cè)。由于在之前牽引試驗(yàn)時(shí)，飛輪積累了大量的機(jī)械能，此時(shí)，可針對(duì)機(jī)車(chē)的不同制動(dòng)牽引力將飛輪上的動(dòng)輪通過(guò)機(jī)車(chē)上的能量回饋設(shè)備回饋給鐵路電網(wǎng)。
由上述飛輪的負(fù)載特性和機(jī)車(chē)牽引電機(jī)牽引/制動(dòng)試驗(yàn)可知，飛輪在恒牽引力和恒功率輸出范圍內(nèi)均可良好的反映列車(chē)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性。因此，通過(guò)合理的選用飛輪的材料、完善飛輪的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)、保證足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和最高轉(zhuǎn)速、并滿足在不同工況下飛輪的強(qiáng)度要求。采用飛輪作為儲(chǔ)能設(shè)備的機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置可有效地解決機(jī)車(chē)電氣制動(dòng)試驗(yàn)所需的電能供應(yīng)問(wèn)題。在機(jī)車(chē)牽引試驗(yàn)過(guò)程中，鐵路電網(wǎng)中的電能通過(guò)機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)化為飛輪中的機(jī)械能，在機(jī)車(chē)的電氣制動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，由飛輪帶動(dòng)機(jī)車(chē)的牽引電機(jī)，通過(guò)電制動(dòng)的方式將其中的大部分機(jī)械能由機(jī)車(chē)回饋到鐵路電網(wǎng)中。這種機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置，可大大減小試驗(yàn)過(guò)程中電能的消耗，并將極大的提高電能的使用效率，減小運(yùn)行、維護(hù)和管理費(fèi)用。
在機(jī)車(chē)的實(shí)際線路運(yùn)行過(guò)程中，存在上坡和下坡等多種路面情況，且在不同的運(yùn)行工況下還存在不同的阻力特性。例如，機(jī)車(chē)爬坡時(shí)，機(jī)車(chē)輸出的能量不僅給機(jī)車(chē)加速，轉(zhuǎn)換為機(jī)車(chē)的動(dòng)能，同時(shí)克服重力做功。而飛輪設(shè)計(jì)時(shí)，是以平地行駛為基準(zhǔn)，按機(jī)車(chē)的動(dòng)能進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)法模擬重力做功部分。所以單一的飛輪對(duì)于這些實(shí)際的運(yùn)行工況，是無(wú)法真實(shí)模擬、無(wú)法滿足機(jī)車(chē)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)檢測(cè)的要求。因此，本發(fā)明提出利用電機(jī)對(duì)試驗(yàn)機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償，并且根據(jù)給定的特性要求對(duì)電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型和控制。補(bǔ)償電機(jī)可針對(duì)不同的路面情況和不同的阻力特性，在對(duì)其分析和建模的基礎(chǔ)上，將此類工況真實(shí)模擬并反饋到整車(chē)試驗(yàn)中。
本發(fā)明可真實(shí)模擬列車(chē)的負(fù)載特性，可完成機(jī)車(chē)的牽引特性和制動(dòng)特性等試驗(yàn)，并將牽引特性試驗(yàn)過(guò)程中的電能通過(guò)飛輪存儲(chǔ)起來(lái)，在制動(dòng)特性試驗(yàn)中，經(jīng)制動(dòng)裝置回饋到路網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能量地高效利用。通過(guò)補(bǔ)償電機(jī)的補(bǔ)償作用，真實(shí)的模擬線路運(yùn)行過(guò)程中的多種路面情況和不同工況下的阻力特性，使得機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)結(jié)果更加真實(shí)可靠。



圖1.機(jī)車(chē)牽引特性控制曲線； 圖2.機(jī)車(chē)制動(dòng)特性控制曲線； 圖3.單軸獨(dú)立飛輪形式機(jī)構(gòu)示意圖； 圖4.單軸補(bǔ)償電機(jī)與飛輪串聯(lián)形式結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5.六軸交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中標(biāo)記軌道輪1、萬(wàn)向連軸節(jié)2、同步變速箱3、扭力傳感器4、補(bǔ)償電機(jī)5、飛輪6、電控柜7、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源8、電阻柜9。

具體實(shí)施例方式 圖3所示為本發(fā)明的一個(gè)單軸組件實(shí)施例，單軸組件由軌道輪1、萬(wàn)向連軸節(jié)2、同步變速箱3、扭力傳感器4、飛輪6順序相連組成。
下面對(duì)單軸組件上連接的飛輪6進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)。假設(shè)機(jī)車(chē)的持續(xù)運(yùn)行速度為65km/h，最高速度為120km/h，單軸牽引電機(jī)功率為1600kw，單軸牽引電機(jī)所分擔(dān)的列車(chē)牽引負(fù)載質(zhì)量為1000T，設(shè)最高速度對(duì)應(yīng)的飛輪最高轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，則相同傳動(dòng)比下持續(xù)速度的轉(zhuǎn)速約為1600轉(zhuǎn)/分。按公式計(jì)算飛輪慣量約為11270kg·m2/s2。若采用密度ρ＝7.85×103kg/m3，拉伸強(qiáng)度為σh＝1200MPa，比強(qiáng)度σh/ρ＝1.529×105Pa/(kg/m3)的高強(qiáng)度鋼為材料時(shí)，飛輪采用實(shí)心圓盤(pán)結(jié)構(gòu)，則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與其質(zhì)量為m、半徑為R、厚度為D的關(guān)系取半徑R＝1m(該參數(shù)可根據(jù)具體情況選取)，則厚度D＝0.915m，相應(yīng)質(zhì)量m＝πρR2D＝22540(kg)。
按限定公式進(jìn)行驗(yàn)算 滿足強(qiáng)度要求。
當(dāng)飛輪模擬的列車(chē)負(fù)載質(zhì)量增加或列車(chē)運(yùn)行的最高速度增加時(shí)，在飛輪最高轉(zhuǎn)速不變的情況下，相應(yīng)的單軸組件上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量體積將增加，當(dāng)單個(gè)飛輪單元的體積或者單一尺寸無(wú)法滿足試驗(yàn)要求時(shí)，可在總慣量不變的情況下，將單個(gè)飛輪單位拆分成多個(gè)飛輪單元串聯(lián)的形式。
本實(shí)施例中萬(wàn)向連軸節(jié)2、同步變速箱3、扭力傳感器4的轉(zhuǎn)速范圍由給定機(jī)車(chē)的最高速度計(jì)算，其對(duì)應(yīng)最大轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速范圍乘以1.5倍余量，范圍為0～4500轉(zhuǎn)/分。
本實(shí)施例中萬(wàn)向連軸節(jié)2、同步變速箱3、扭力傳感器4的轉(zhuǎn)矩范圍由給定機(jī)車(chē)的最大功率和對(duì)應(yīng)持續(xù)速度計(jì)算，最大轉(zhuǎn)矩531KN，轉(zhuǎn)矩范圍乘以1.5倍余量，范圍為0～800KN。
圖5所示為本發(fā)明另一個(gè)單軸組件實(shí)施例，在圖4所示第一個(gè)實(shí)施例基礎(chǔ)上，增加補(bǔ)償電機(jī)，每套單軸組件由軌道輪1、萬(wàn)向連軸節(jié)2、同步變速箱3、扭力傳感器4、補(bǔ)償電機(jī)5、飛輪6順序相連組成。機(jī)車(chē)參數(shù)設(shè)定同上例一致。
加入補(bǔ)償電機(jī)可模擬列車(chē)上坡及穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的阻力特性。以實(shí)驗(yàn)要求模擬上坡，恒功率行駛10km(速度從65km/h升到120km/h)為例計(jì)算補(bǔ)償電機(jī)的功率。
補(bǔ)償電機(jī)的功率P2由機(jī)車(chē)恒功率P1和飛輪等效功率P3決定 P2＝P1/N-P3； 飛輪等效功率P3為 機(jī)車(chē)最大恒功率功率P1＝9600(KW)， 補(bǔ)償電機(jī)的最大功率P2為 P2＝P1/N-P3＝1600-1040＝560(KW)， 所以選擇額定功率600kw、額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分的補(bǔ)償電機(jī)5即可滿足要求，對(duì)應(yīng)選擇相關(guān)控柜7、勵(lì)磁電源8、電阻箱9。
圖6所示為本發(fā)明用于六軸交流電力機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)臺(tái)，該結(jié)構(gòu)采用6套如圖5所示的單軸組件，每套單軸組件包括軌道輪1、萬(wàn)向連軸節(jié)2、同步變速箱3、扭力傳感器4、補(bǔ)償電機(jī)5、飛輪6；各部件串行連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)。該裝置的其他部分，如電控柜7、勵(lì)磁電源8、電阻箱9等主要用于對(duì)補(bǔ)償電機(jī)5的控制。
整個(gè)試驗(yàn)裝置的工作過(guò)程如下，在機(jī)車(chē)低速牽引試驗(yàn)區(qū)間，由于補(bǔ)償電機(jī)的勵(lì)磁電流的限制，不能對(duì)補(bǔ)償電機(jī)的輸出功率做到良好的調(diào)節(jié)；而飛輪與軌道輪之間屬于硬鏈接，主要依靠飛輪的負(fù)載特性，保證機(jī)車(chē)近似于恒牽引力運(yùn)行；待機(jī)車(chē)速度上升后，通過(guò)補(bǔ)償電機(jī)輸出功率的調(diào)節(jié)作用，保證機(jī)車(chē)在恒牽引力的作用下穩(wěn)定加速運(yùn)行。當(dāng)機(jī)車(chē)加速到某一速度后，機(jī)車(chē)的牽引力將無(wú)法保持恒定，此時(shí)進(jìn)入機(jī)車(chē)恒功率牽引試驗(yàn)區(qū)間，我們依然可以通過(guò)對(duì)補(bǔ)償發(fā)電機(jī)輸出功率的控制，保證機(jī)車(chē)在恒功率牽引作用下逐漸加速，直至完成整個(gè)牽引檢測(cè)試驗(yàn)。在機(jī)車(chē)的制動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，啟動(dòng)機(jī)車(chē)的電制動(dòng)反饋裝置，將飛輪儲(chǔ)存的機(jī)械能通過(guò)同步變速箱和軌道輪的傳遞，依靠電制動(dòng)反饋裝置，轉(zhuǎn)化為電能反饋回鐵路電網(wǎng)，并在這一過(guò)程中同時(shí)完成對(duì)機(jī)車(chē)制動(dòng)特性的檢測(cè)試驗(yàn)；制動(dòng)時(shí)間將與牽引最大整備重量有關(guān)，制動(dòng)功率與制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)扭矩及牽引最大整備重量有關(guān)。采用該結(jié)構(gòu)的整車(chē)試驗(yàn)裝置，飛輪主要模擬列車(chē)負(fù)載及列車(chē)下坡時(shí)的切向力特性；補(bǔ)償發(fā)電機(jī)主要用于模擬列車(chē)上坡及在加速、減速、穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的阻力特性。
權(quán)利要求
1.一種鐵路牽引機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置，由N套單軸組件組成，每套單軸組件包括依次連接的軌道輪、萬(wàn)向連軸節(jié)、同步變速箱、扭力傳感器和飛輪，N＝4、6或8，其特征在于
各套單軸組件的同步變速箱，其縱向連接部分為變速部分，通過(guò)變速保證各組飛輪運(yùn)行在可滿足負(fù)載特性的高轉(zhuǎn)速下與單軸相連，其變速比同步變速箱橫向連接部分為同步部分，根據(jù)需要采用，N軸間通過(guò)該連接確保各單軸組件輸出軸同步誤差滿足試驗(yàn)要求；
各套單軸組件中，所述飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J由負(fù)載總動(dòng)能E和飛輪最高轉(zhuǎn)速ωmax決定
負(fù)載總動(dòng)能E由機(jī)車(chē)最高速度Vmax、牽引重量M決定
所述飛輪最高轉(zhuǎn)速ωmax由機(jī)車(chē)最高速度Vmax、機(jī)車(chē)輪對(duì)的半徑RL和同步變速箱的轉(zhuǎn)速比i限定
ωmax＝i×Vmax/RL，
所述飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與飛輪材料密度ρ、半徑R、厚度D的關(guān)系為
所述飛輪的半徑R與飛輪材料比強(qiáng)度σh/ρ的限定關(guān)系為
2.如權(quán)利要求1所述的鐵路牽引機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置，其特征在于
所述每套單軸組件中，扭力傳感器和飛輪之間連接有補(bǔ)償電機(jī)，所述補(bǔ)償電機(jī)的功率P2由機(jī)車(chē)恒功率P1和飛輪的等效功率P3決定
P2＝P1/N-P3，
所述飛輪的等效功率P3由機(jī)車(chē)最高速度Vmax、機(jī)車(chē)持續(xù)速度Vn、牽引重量M、機(jī)車(chē)恒功率運(yùn)行的時(shí)間t或距離S決定
全文摘要
一種鐵路牽引機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置，屬于牽引電機(jī)系統(tǒng)試驗(yàn)及控制領(lǐng)域，解決現(xiàn)有機(jī)車(chē)整車(chē)試驗(yàn)裝置存在的牽引與制動(dòng)問(wèn)題，真實(shí)地模擬機(jī)車(chē)牽引/制動(dòng)過(guò)程中的負(fù)載特性。本發(fā)明由N套單軸組件組成，每套單軸組件包括依次連接的軌道輪、萬(wàn)向連軸節(jié)、同步變速箱、扭力傳感器和飛輪，N＝4、6或8；每套單軸組件中，扭力傳感器和飛輪之間可以連接有補(bǔ)償電機(jī)。本發(fā)明可真實(shí)模擬列車(chē)的負(fù)載特性，可完成機(jī)車(chē)的牽引特性和制動(dòng)特性等試驗(yàn)，并將牽引特性試驗(yàn)過(guò)程中的電能通過(guò)飛輪存儲(chǔ)起來(lái)，在制動(dòng)特性試驗(yàn)中，經(jīng)制動(dòng)裝置回饋到路網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能量地高效利用?？刂蒲a(bǔ)償發(fā)電機(jī)可以模擬列車(chē)上、下坡及穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的阻力等特性，使檢測(cè)結(jié)果更加真實(shí)可靠。
文檔編號(hào)G01M17/08GK101825520SQ200910208928
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者韋忠朝, 嚴(yán)志橋, 黃迪 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)