高速列车制动盘的制动噪声试验台

1.一种高速列车制动盘的制动噪声试验台，其特征在于：底座(20)的左侧安装有变频电机(1)，变频电机(1)输出轴依次通过电磁离合器(2)、飞轮轴(4)、扭矩传感器(5)与制动轴(18)相连；所述的制动轴(18)的右端连接制动盘(6)，飞轮轴(4)上固定有飞轮组(3)，扭矩传感器(5)通过传感器基座(19)固定在底座(20)上；
底座(20)的右侧安装有能够前后移动的滑台(14)，滑台(14)右侧安装有气缸(13)；气缸(13)左端的输出轴依次通过弹簧(12)、压电式单向力传感器(11)、导杆(10)与夹持制动闸片(7)的夹具(8)连接；导杆(10)的中部通过直线轴承(9)支撑在滑台(14)上；夹具(8)的侧面安装有三维加速度传感器(15)；
制动闸片(7)的左面与制动盘(6)的右面相对；声音传感器(17)通过安装支架(16)固定在底座(20)上，其感应端位于制动盘(6)附近；
变频电机(1)、电磁离合器(2)、气缸(13)与控制系统电连接；扭矩传感器(5)、压电式单向力传感器(11)、三维加速度传感器(15)、声音传感器(17)与信号采集分析系统电连接；
所述的飞轮组(3)的具体组成为：飞轮轴(4)中间固定法兰；两内侧飞轮(3a)分别通过螺栓连接固定在法兰上，两外侧飞轮(3b)分别与对应内侧飞轮(3a)通过螺栓相连；
所述的飞轮轴(4)以法兰为中心至外侧飞轮(3b)的外缘处呈逐渐缩小的锥形；飞轮轴(4)在该外缘处以外部位的正下方的底座(20)上安装有支撑内侧飞轮(3a)与外侧飞轮(3b)的V型飞轮座(21)；
所述的滑台(14)的具体组成为：滑台底座(14b)固定在底座(20)右侧，滑台底座(14b)上安装三个纵向的滑轨(14c)；滑台板(14d)底部的滑块(14e)与滑轨(14c)配合；滑台板(14d)底部与纵向的滚珠丝杠(14a)的螺母连接，滚珠丝杠(14a)的两端通过轴承安装在滑台底座(14b)上。

高速列车制动盘的制动噪声试验台\n技术领域\n[0001] 本发明属于高速列车制动盘的制动噪声试验测试技术领域。\n背景技术\n[0002] 高速列车在制动时，制动盘与制动闸片发生相对旋转运动产生制动噪声，影响乘客乘车的舒适性，并对沿线产生噪声污染。目前主要是通过沿线安装声屏障来减少噪声污染，很少有从减少噪声源的途径来减少噪声的。为了从源头上减少制动噪声，需要通过专用试验设备对制动盘及制动闸片的材料、结构、界面特性、列车速度、载重等因素与噪声的关系进行试验和分析，但至今没有高速列车制动盘的制动噪声的专用试验设备。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是提供一种高速列车制动盘的制动噪声试验台。该试验台能模拟高速列车制动盘的制动工况，进行不同工况及不同制动材料条件的制动噪声试验，进而找出制动工况、制动材料与制动噪声之间的关系，为减少高速列车制动盘的制动噪声提供试验依据。\n[0004] 本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种高速列车制动盘的制动噪声试验台，其结构特点是：底座的左侧安装有变频电机，变频电机输出轴依次通过电磁离合器、飞轮轴、扭矩传感器与制动轴相连；所述的制动轴的右端连接制动盘，飞轮轴上固定有飞轮组，扭矩传感器通过传感器基座固定在底座上；\n[0005] 底座的右侧安装有能够前后移动的滑台，滑台右侧安装有气缸；气缸左端的输出轴依次通过弹簧、压电式单向力传感器、导杆与夹持制动闸片的夹具连接；导杆的中部通过直线轴承支撑在滑台上；夹具的侧面安装有三维加速度传感；\n[0006] 制动闸片的左面与制动盘的右面相对；声音传感器通过安装支架固定在底座上，其感应端位于制动盘附近；\n[0007] 变频电机、电磁离合器、气缸与控制系统电连接；扭矩传感器、压电式单向力传感器、三维加速度传感器、声音传感器与信号采集分析系统电连接。\n[0008] 本发明的工作过程和原理是：\n[0009] 移动滑台用于调节制动闸片与制动盘的径向制动位置。在控制系统的控制下，变频电机启动、电磁离合器结合，飞轮组及制动盘达到设定转速；随后，电磁离合器分离，变频电机停止；与此同时，导杆在气缸的作用下伸出，推动制动闸片与制动盘接触，直到接触力达到设定值；保持气缸输出力稳定，直到制动盘停止转动；最后，导杆复位，试验结束。\n[0010] 在试验过程中，压电式单向力传感器实时监测制动过程中的制动压力，制动盘和制动闸片间的制动摩擦力由扭矩传感器测量，安装在夹具侧面的三维加速度传感器采集制动闸片三个方向上的振动加速度信号，制动盘与制动闸片接触界面附近的声音传感器检测制动噪声信号。这些检测信号传送给信号采集分析系统进行分析处理。\n[0011] 给定不同的电机转速、制动压力，即可进行不同工况下的高速列车制动盘的制动噪声试验。\n[0012] 更换不同材料、形状、尺寸的制动盘和制动闸片，即可进行不同的制动盘和制动闸片的试验。\n[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：\n[0014] 一、通过制动闸片与制动盘的径向制动位置(摩擦半径)、电机转速、气缸输出力的控制、调节，可模拟出不同摩擦半径、车速、制动压力工况下的高速列车制动盘的制动，并通过传感器同步测出制动压力、制动摩擦力、三维振动加速度、制动盘附近的声音信号，再经分析处理即可得出不同制动工况与制动噪声等因素之间的关系。\n[0015] 二、更换不同材料、形状、尺寸的制动盘和制动闸片，即可进行不同的制动盘和制动闸片的试验。从而得出不同材料、形状、尺寸的制动盘和制动闸片与制动噪声之间的关系。\n[0016] 总之，本发明能探究车速、制动压力、摩擦半径、制动盘及制动闸片的材料、形状、尺寸对高速列车制动盘噪声的影响及其机理，能为高速列车制动盘系统的设计、制造提供可靠的试验依据，用以有效的减少高速列车制动盘的制动噪声。\n[0017] 上述的飞轮组的具体组成为：飞轮轴中间固定法兰；两内侧飞轮分别通过螺栓连接固定在法兰上，两外侧飞轮分别与对应内侧飞轮通过螺栓相连；\n[0018] 上述的飞轮轴以法兰为中心至外侧飞轮的外缘处呈逐渐缩小的锥形；飞轮轴在该外缘处以外部位的正下方的底座上安装有支撑内侧飞轮与外侧飞轮的V型飞轮座。\n[0019] 这样，可以将内侧飞轮与外侧飞轮之间的螺栓取下，或进一步将内侧飞轮与法兰间的螺栓取下，将外侧飞轮、内侧飞轮置于底座的V型飞轮座上，使其空套在飞轮轴上，实现与飞轮轴同步转动的飞轮个数的调节(0-4个)。调节与飞轮轴同步转动的飞轮个数，即可调节制动的转动惯量，以模拟不同的车重情况，从而探究车重与制动噪声的关系。\n[0020] 上述的滑台的具体组成为：滑台底座固定在底座右侧，滑台底座上安装三个纵向的滑轨；滑台板底部的滑块与滑轨配合；滑台板底部与纵向的滚珠丝杠的螺母连接，滚珠丝杠的两端通过轴承安装在滑台底座上。\n[0021] 这样的滑台结构设计，结构简单、调节方便、精度较高，能很好地满足摩擦半径调节的需要。\n附图说明\n[0022] 图1为本发明实施例的整体结构示意图。\n具体实施方式\n[0023] 实施例\n[0024] 图1示出，一种高速列车制动盘的制动噪声试验台，其结构特点是：底座20的左侧安装有变频电机1，变频电机1输出轴依次通过电磁离合器2、飞轮轴4、扭矩传感器5与制动轴18相连；所述的制动轴18的右端连接制动盘6，飞轮轴4上固定有飞轮组3，扭矩传感器5通过传感器基座19固定在底座20上；\n[0025] 底座20的右侧安装有能够前后移动的滑台14，滑台14右侧安装有气缸13；气缸13左端的输出轴依次通过弹簧12、压电式单向力传感器11、导杆10与夹持制动闸片7的夹具8连接；导杆10的中部通过直线轴承9支撑在滑台14上；夹具8的侧面安装有三维加速度传感器15；\n[0026] 制动闸片7的左面与制动盘6的右面相对；声音传感器17通过安装支架16固定在底座20上，其感应端位于制动盘6附近；\n[0027] 变频电机1、电磁离合器2、气缸13与控制系统电连接；扭矩传感器5、压电式单向力传感器11、三维加速度传感器15、声音传感器17与信号采集分析系统电连接。\n[0028] 本例的飞轮组3的具体组成为：飞轮轴4中间固定法兰；两内侧飞轮3a分别通过螺栓连接固定在法兰上，两外侧飞轮3b分别与对应内侧飞轮3a通过螺栓相连；\n[0029] 所述的飞轮轴4以法兰为中心至外侧飞轮3b的外缘处呈逐渐缩小的锥形；飞轮轴4在该外缘处以外部位的正下方的底座20上安装有支撑内侧飞轮3a与外侧飞轮3b的V型飞轮座21。\n[0030] 本例的滑台14的具体组成为：滑台底座14b固定在底座20右侧，滑台底座14b上安装三个纵向(纵向系指底座的前后方向)的滑轨14c；滑台板14d底部的滑块14e与滑轨14c配合；滑台板14d底部与纵向的滚珠丝杠14a的螺母连接，滚珠丝杠14a的两端通过轴承安装在滑台底座14b上。