一種風道系統模擬運行試驗臺和試驗測試方法技術方案

本申請提供了一種風道系統模擬運行試驗臺和試驗測試方法，所述風道系統模擬運行試驗臺包括：試驗風道為風機風道系統的試驗主體；冷卻風機安裝在所述試驗風道上，用于提供整個風機風道系統的風量來源；硬風道連接所述試驗風道和牽引風機，同時通過調整內部旋轉蓋板改變所述硬風道內的氣體流通量，從而模擬所述牽引風機的出風口不同堵塞程度的工況；軟風道用于完善所述風機風道系統的完整性，體現車輛實裝時所述風機風道系統的真實情況；牽引風機通過所述硬風道和所述軟風道連接在所述試驗風道的對應位置處。通過所述風道系統模擬運行試驗臺和試驗測試方法，為冷卻風機選型、風道結構系統的設計驗證提供數據支撐，促進高速動車組車輛的安全運營。組車輛的安全運營。組車輛的安全運營。

【技術實現步驟摘要】
一種風道系統模擬運行試驗臺和試驗測試方法


[0001]本申請涉及電機設計
，具體而言，涉及一種風道系統模擬運行試驗臺和試驗測試方法。

技術介紹

[0002]高速動車組存在不同類型的車載設備，這些設備具備不同的功能，以滿足車輛高速、安全及平穩的運行需求。牽引電機冷卻風機與風道系統就是典型的車載附屬功能設備，其主要功能是源源不斷地給安裝在走形部件上高速旋轉的電機輸送冷卻風，以保證其安全工作。由于冷卻風機是有源振動設備，附屬電機的高速旋轉會產生振動。同時，壓縮機形成的高壓氣流在風道中的流通又產生氣流波動，其波動頻率與風道內部結構形式相關。因此，牽引電機冷卻風機與風道系統是高速動車組車體不可忽視的振動源之一。
[0003]在傳統的車輛設計及驗證過程中，由于風道結構被固定在車體與轉向架結構中間，所有位置均有較高的密封要求，很難在狹窄的風道結構內部或外部布置傳感器以監控實際運營過程中的風道結構振動及強度情況，僅能通過仿真分析手段預測風機在正常工作狀態下的風道內部壓力分布情況，但無法準確評估結構振動和強度是否滿足要求。同時，傳統的冷卻風機試驗臺一般僅考慮風機自身的負載變化，并沒有將具有實車結構特征的風道引入到試驗平臺中，故不能真實模擬風機在車上的實際負載變化。然而，近年來，相繼有高速動車組車輛在行駛過程中，風道上方位置的地板出現幅值較高的異常振動，更為甚者，部分車輛的風道結構在落車檢查時被發現有裂紋產生。在面對上述問題時，無法通過現有的仿真分析手段或線路測試得到的非風道裂紋位置的振動或應力數據進行分析并查找原因，更不易準確、合理地提出解決措施。

技術實現思路

[0004]有鑒于此，本申請的目的在于提供一種風道系統模擬運行試驗臺和試驗測試方法，通過搭建風道系統模擬運行試驗臺，能夠準確模擬高速動車組牽引電機冷卻風機與風道系統在車輛高速運行過程中可能出現的典型工況，同時能夠通過布置傳感器精準的獲得到風機風道系統中所有關鍵位置的振動、氣動載荷、應力實測特征和振動加速度，為冷卻風機選型、風道結構系統的設計驗證提供數據支撐，促進高速動車組車輛的安全運營。
[0005]第一方面，本申請實施例提供了一種風道系統模擬運行試驗臺，所述風道系統模擬運行試驗臺用于對風機風道系統進行模擬，所述風道系統模擬運行試驗臺通過支撐結構固定在地臺上，所述風道系統模擬運行試驗臺包括：
[0006]試驗風道，為所述風機風道系統的試驗主體；
[0007]冷卻風機，安裝在所述試驗風道上，用于提供整個所述風機風道系統的風量來源；
[0008]硬風道，用于連接所述試驗風道和牽引風機，同時通過調整內部旋轉蓋板改變所述硬風道內的氣體流通量，從而模擬所述牽引風機的出風口不同堵塞程度的工況；
[0009]軟風道，用于完善所述風機風道系統的完整性，體現車輛實裝時所述風機風道系
統的真實情況；
[0010]牽引風機，通過所述硬風道和所述軟風道連接在所述試驗風道的對應位置處。
[0011]進一步的，所述風道系統模擬運行試驗臺中還包括：
[0012]多個加速度傳感器，用于測量所述試驗風道中的加速度；
[0013]氣動載荷傳感器，用于測量所述試驗風道中的氣動載荷；
[0014]多個應變片傳感器，用于測量所述試驗風道中的疲勞應力；
[0015]多個振動加速度傳感器，用于測量所述試驗風道、所述牽引風機和所述冷卻風機的振動加速度。
[0016]第二方面，本申請實施例還提供了一種風道系統典型工況的試驗測試方法，所述試驗測試方法利用本申請實施例提供的風道系統模擬運行試驗臺，所述試驗測試方法包括：
[0017]通過對冷卻風機的進風口和/或牽引風機的出風口進行封堵，模擬高速列車在運行過程中的故障工況，生成風道封堵的第一模擬工況；
[0018]對所述風道系統模擬運行試驗臺通電，將所述第一模擬工況應用在所搭建的所述風道系統模擬運行試驗臺中，以開展風道結構模態試驗、風道內部氣動壓力測試、結構應力測試及系統振動測試；
[0019]改變所述冷卻風機的進風口和/或所述牽引風機的出風口的封堵情況，得到第二模擬工況，并將所述第二模擬工況應用在所述風道系統模擬運行試驗臺中，采集布置在所述風道系統模擬運行試驗臺中的傳感器對應的傳感器數據，以對不同封堵程度的模擬工況進行模擬測試。
[0020]進一步的，所述通過對冷卻風機的進風口和/或牽引風機的出風口進行封堵，模擬高速列車在運行過程中的故障工況，生成風道封堵的第一模擬工況，包括：
[0021]針對所述冷卻風機的進風口，利用膠帶進行封堵，得到所述第一模擬工況；
[0022]或者，
[0023]針對所述牽引風機的出風口，通過封堵面積調節機構的翻轉蓋板對所述牽引風機的出風口進行封堵，得到所述第一模擬工況；
[0024]或者，
[0025]針對所述冷卻風機的進風口，利用膠帶進行封堵，得到第一模擬子工況；
[0026]針對所述牽引風機的出風口，通過封堵面積調節機構的翻轉蓋板對所述牽引風機的出風口進行封堵，得到第二模擬子工況；
[0027]將所述第一模擬子工況與所述第二模擬子工況進行結合，得到所述第一模擬工況。
[0028]進一步的，所述試驗測試方法還包括：
[0029]當開展所述風道結構模態試驗時，分別在所述風道系統模擬運行試驗臺的試驗風道的下表面的多個不同位置處布置多個加速度傳感器，采用LMS模態采集及分析系統進行加速度數據采集以及模態頻率與振型分析；
[0030]當開展所述風道內部氣動壓力測試時，通過Starccm+軟件搭建風道結構空氣動力學仿真分析模型，模擬氣流在通過風道結構時的最大氣動載荷及所在的位置，根據仿真分析結果，在風道內部最大氣動載荷點布置氣動載荷傳感器，以測試風道內部氣動載荷；
[0031]當開展所述結構應力測試時，進行結構疲勞載荷仿真，得到所述風道系統模擬運行試驗臺的疲勞應力分布特性，結合所述疲勞應力分布特性以及所述試驗風道中出現疲勞破壞的位置，布置至少一個應變片傳感器以測試所述試驗風道中的疲勞應力；
[0032]當開展所述系統振動測試時，分別在所述試驗風道、所述冷卻風機和所述牽引風機的位置處布置多個振動加速度傳感器，以測試所述風道系統模擬運行試驗臺的振動傳遞特征。
[0033]進一步的，所述改變所述冷卻風機的進風口和/或所述牽引風機的進風口的封堵情況，得到第二模擬工況，包括：
[0034]對所述冷卻風機的進風口，利用所述膠帶改變所述冷卻風機的進風口的封堵面積，得到所述第二模擬工況；
[0035]或者，
[0036]針對所述牽引風機的出風口，通過所述封堵面積調節機構的所述翻轉蓋板對所述牽引風機的進風口的封堵百分比進行調節，得到所述第二模擬工況；
[0037]或者，
[0038]針對所述冷卻風機的進風口，利用所述膠帶改變所述冷卻風機的進風口的封堵面積，得到第三模擬子工況；
[0039]針對所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種風道系統模擬運行試驗臺，其特征在于，所述風道系統模擬運行試驗臺用于對風機風道系統進行模擬，所述風道系統模擬運行試驗臺通過支撐結構固定在地臺上，所述風道系統模擬運行試驗臺包括：試驗風道，為所述風機風道系統的試驗主體；冷卻風機，安裝在所述試驗風道上，用于提供整個所述風機風道系統的風量來源；硬風道，用于連接所述試驗風道和牽引風機，同時通過調整內部旋轉蓋板改變所述硬風道內的氣體流通量，從而模擬所述牽引風機的出風口不同堵塞程度的工況；軟風道，用于完善所述風機風道系統的完整性，體現車輛實裝時所述風機風道系統的真實情況；牽引風機，通過所述硬風道和所述軟風道連接在所述試驗風道的對應位置處。2.根據權利要求1所述的風道系統模擬運行試驗臺，其特征在于，所述風道系統模擬運行試驗臺中還包括：多個加速度傳感器，用于測量所述試驗風道中的加速度；氣動載荷傳感器，用于測量所述試驗風道中的氣動載荷；多個應變片傳感器，用于測量所述試驗風道中的疲勞應力；多個振動加速度傳感器，用于測量所述試驗風道、所述牽引風機和所述冷卻風機的振動加速度。3.一種風道系統典型工況的試驗測試方法，其特征在于，所述試驗測試方法利用如權利要求1至2任一所述的風道系統模擬運行試驗臺，所述試驗測試方法包括：通過對冷卻風機的進風口和/或牽引風機的出風口進行封堵，模擬高速列車在運行過程中的故障工況，生成風道封堵的第一模擬工況；對所述風道系統模擬運行試驗臺通電，將所述第一模擬工況應用在所搭建的所述風道系統模擬運行試驗臺中，以開展風道結構模態試驗、風道內部氣動壓力測試、結構應力測試及系統振動測試；改變所述冷卻風機的進風口和/或所述牽引風機的出風口的封堵情況，得到第二模擬工況，并將所述第二模擬工況應用在所述風道系統模擬運行試驗臺中，采集布置在所述風道系統模擬運行試驗臺中的傳感器對應的傳感器數據，以對不同封堵程度的模擬工況進行模擬測試。4.根據權利要求3所述的試驗測試方法，其特征在于，所述通過對冷卻風機的進風口和/或牽引風機的出風口進行封堵，模擬高速列車在運行過程中的故障工況，生成風道封堵的第一模擬工況，包括：針對所述冷卻風機的進風口，利用膠帶進行封堵，得到所述第一模擬工況；或者，針對所述牽引風機的出風口，通過封堵面積調節機構的翻轉蓋板對所述牽引風機的出風口進行封堵，得到所述第一模擬工況；或者，針對所述冷卻風機的進風口，利用膠帶進行封堵，得到第一模擬子工況；針對所述牽引風機的出風口，通過封堵面積調節機構的翻轉蓋板對所述牽引風機的出風口進行封堵，得到第二模擬子工況；
將所述第一模擬子工況與所述第二模擬子工況進行結合，得到所述第一模擬工況。5.根據權利要求3所述的試驗測試方法，其特征在于，所述試驗測試方法還包括：當開展所述風道結構模態試驗時，分別在所述風道系統模擬運行試驗臺的試驗風道的下表面的多個不同位置處布置多個加速度傳感器，采用LMS模態采集及分析系統進行加速度數據采集以及模態頻率與振型分析；當開展所述風道內部氣動壓力測試時，通過Starccm+軟件搭建風道結構空氣動力學仿真分析模型，模擬氣流在通過風道結構時的最大氣動載荷及所在的位置，根據仿真分析結果，在風道內部最大氣動載荷點布置氣動載荷傳感器，以測試風道內部氣動載荷；當開展所述結構應力測試時，進行結構疲勞載荷仿真，得到所述風道系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁鑫，張磊，黨鵬，張永勝，
申請(專利權)人：中車長春軌道客車股份有限公司，
類型：發明
國別省市：