本发明涉及受电弓测试技术领域，尤其涉及一种动车组受电弓工作模态试验装置。
背景技术：
高速列车运行过程中，弓网故障时有发生，其中很多故障都是在列车运行过程中由于受电弓与接触网振幅过大导致的。在列车运行时，共振会使受电弓和接触网振幅加大，产生弓网分离，从而导致受流质量变差。受电弓与接触网的剧烈振动还会损坏受电弓与接触网，甚至造成钻弓事故。在弓网系统的设计及运用时，应尽量避免发生弓网共振，因此，获得受电弓的固有频率及对应的模态振型非常重要。
受电弓整个结构主要靠底座上的三个陶瓷绝缘子紧固于动车组车顶，在进行工作模态试验时存在的主要问题包括：第一，绝缘子的造价昂贵且重量较大不易直接拿来进行试验，使试验成本增大；第二，在列车实际运行过程中，经过不同路段时受电弓会呈现不同的升弓高度，所以在进行工作模态试验时受电弓也会有三个不同的升弓高度，而通过人力或者简单地机械装置实现升降难以稳定维持受电弓，容易失去受力突然降落，增加危险，而且通过米尺等传统工具测量受电弓升弓高度比较难已实行且准确度不够；第三，受电弓弓头与接触网接触从而传输电流，接触网的电缆对受电弓弓头会有一个向下的压力，且针对受电弓的不同升弓高度，接触网的高度也需要及时改变，这就徒增了试验装置的体积。
因此需要设计一种动车组受电弓工作模态试验装置。
技术实现要素：
根据上述提出的技术问题，而提供一种动车组受电弓工作模态试验装置。本发明主要利用将受电弓架起通过气囊驱动受电弓，从而起到在满足实验需求的前提下体积更小，精度更高，试验步骤更为简洁省力。本发明采用的技术手段如下：
一种动车组受电弓工作模态试验装置，包括：受电弓和实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：支撑结构、驱动结构、测量结构和重物结构，所述支撑结构包括支撑底座和支撑柱，所述支撑柱设置在所述支撑座上，所述受电弓设置在所述支撑柱上；所述驱动结构为气囊结构，所述气囊结构设置在所述受电弓的受电弓桁架前；所述测量结构为测量管，所述测量管设置在所述支撑底座上；所述重物结构为砝码，所述砝码设置在所述受电弓的弓头处。
进一步地，所述支撑柱包括至支撑柱ⅰ、支撑柱ⅱ和支撑柱ⅲ，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ之间呈三角形排布，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ通过螺栓与所述受电弓的底座相连。
进一步地，所述支撑底座上设有气泵，所述气泵通过导气管与所述气囊结构相连接。
进一步地，所述测量管包括测量管ⅰ、测量管ⅱ和测量管ⅲ，所述测量管ⅰ的前端与所述支撑底座相连，所述测量管ⅱ的前端通过螺母与所述测量管ⅰ的后端相连，所述测量管ⅲ的前端通过螺母与所述测量管ⅱ的后端相连。
进一步地，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ的结构相同，所述支撑柱ⅰ为截面呈阶梯状的圆管结构，所述支撑柱ⅰ的下端设有固定孔，所述固定孔均布在所述支撑柱ⅰ的下端。
进一步地，所述测量管ⅰ为截面阶梯状的圆管结构，所述测量管ⅰ的下端设有安装孔，所述安装孔均布在所述测量管ⅰ的下端，所述测量管ⅰ的上端螺纹结构；所述测量管ⅱ为圆管结构，所述测量管ⅱ的两端设有螺纹结构，所述测量管ⅲ为圆管结构，所述测量管ⅲ的前端设有螺纹结构。
一种动车组受电弓工作模态试验装置的试验方法，其特征在于试验方法包括：
步骤s1：安装受电弓工作模态试验装置：试验开始前将所述支撑结构中所述支撑柱与所述支撑底座连接，并将受电弓整体通过所述受电弓底座上的螺栓孔固定在所述支撑结构上；所述重物结构通过固定钩设置在所述受电弓弓头上；所述气囊结构设置在受电弓桁架前，所述导气管两端分别连接所述气囊结构与所述气泵；所述测量结构中取搜书测量管ⅰ置于所述支撑底座上；所述支撑柱高度为400mm，用于模拟在动车组实际运行过程中，所述受电弓下方绝缘子的高度；所述重物结构重8kg，用于模拟接触网对所述受电弓弓头产生的向下80n的压力，且所述重物结构可随所述受电弓弓头上下移动，保持对所述受电弓弓头的压力方向恒向下，且力的大小不变；
步骤s2:安装试验所需辅助软件、设备以及设备调试：将多个加速度传感器布设于所述受电弓各个结构表面，传感器数量可根据试验精度要求自行调整，通过传输线将加速度传感器与力锤连接到数字采集仪上，同时将数字采集仪与电脑连接传输数据；在对应的计算机软件中调试连接端口，使其正常传输传感器和力锤获取的数据，同时设置采集频率、传感器类型等；
步骤s3:进行受电弓工作模态锤击试验：试验设备就绪之后，启动所述气泵推动所述受电弓缓缓抬起，升弓至所述测量管所示高度时停止升弓；待所述受电弓高度稳定后，选取所述受电弓各个结构上的多个位置，通过所述力锤进行多次敲击并在计算机软件上观察试验数据的优劣，当软件显示数据质量较高时表示此处敲击的效果较好，试验数据相对可靠；
试验数据采集完毕后，通过所述螺母连接所述测量管ⅰ和所述测量管ⅱ，以改变所述测量管的高度并立在所述支撑底座上，启动所述气泵使所述受电弓继续升弓至所述测量管所示高度，重复上述激振试验并采集数据。同理，进行下一步试验时，连接所述测量管ⅰ、所述测量管ⅱ和所述测量管ⅲ并启动所述气泵再次改变升弓高度，步骤也是如此；
步骤s4:拆卸试验设备，清理现场：通过所述气泵释放所述气囊结构的压力，使所述受电弓缓缓降落至最低高度，依照安装顺序的倒序依次拆卸各个试验设备。
本发明具有以下优点：
1、本发明提供的一种动车组受电弓工作模态试验装置，成本较低，在进行工作模态试验时，主要是对受电弓整体的振动频率、振型进行探究，不需要考虑电流的作用，金属立柱可充分模拟出实际绝缘子的高度，砝码的使用也避免了接触网的架设，较大的降低了试验支出。
2、本发明提供的一种动车组受电弓工作模态试验装置，试验装置结构简单，可靠安全，设置一个砝码模拟接触网的电缆在不同升弓高度下对弓头产生的向下的压力，使得试验结构更加紧凑；配置气泵与管道通过气囊充气带动桁架运动实现受电弓升降动作，给予了受电弓内部的张力，其升降运动更加平缓，使得升降动作更易操作且更加稳定。
3、本发明提供的一种动车组受电弓工作模态试验装置，拆卸、运输更加方便，金属立柱形状规则、与试验台设计成非一体结构，便于拆卸和运输；测量管结构简单，其下方有圆盘可直接立在试验台上，使用便捷，节省了试验时间的同时也保证了试验精度。
基于上述理由本发明可在受电弓测试技术等领域广泛推广，
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种动车组受电弓工作模态试验装置的示意图。
图2为本发明一种动车组受电弓工作模态试验装置的支撑柱示意图。
图3为本发明一种动车组受电弓工作模态试验装置的测量管示意图。
图4为本发明一种动车组受电弓工作模态试验装置的示意图ⅱ。
图5为本发明一种动车组受电弓工作模态试验装置的示意图ⅲ。
图中：1、支撑柱；2、砝码；3、气泵；4、导气管；5、气囊结构；6、测量管ⅰ；7、测量管ⅱ；8、测量管ⅲ；9、螺母；10、支撑底座；11、受电弓底座；12、受电弓弓头。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-5所示，本发明提供了一种动车组受电弓工作模态试验装置，包括：受电弓和实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：支撑结构、驱动结构、测量结构和重物结构，所述支撑结构包括支撑底座10和支撑柱1，所述支撑柱1设置在所述支撑座上，所述受电弓设置在所述支撑柱1上，所述支撑柱1包括至支撑柱ⅰ、支撑柱ⅱ和支撑柱ⅲ，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ之间呈三角形排布，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ通过螺栓与所述受电弓的底座相连，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ的结构相同，所述支撑柱ⅰ为截面呈阶梯状的圆管结构，所述支撑柱ⅰ的下端设有固定孔，所述固定孔均布在所述支撑柱ⅰ的下端；所述驱动结构为气囊结构5，所述气囊结构5设置在所述受电弓的受电弓桁架前，所述支撑底座10上设有气泵3，所述气泵3通过导气管4与所述气囊结构5相连接；所述测量结构为测量管，所述测量管设置在所述支撑底座10上，所述测量管包括测量管ⅰ6、测量管ⅱ7和测量管ⅲ8，所述测量管ⅰ6的前端与所述支撑底座10相连，所述测量管ⅱ7的前端通过螺母9与所述测量管ⅰ6的后端相连，所述测量管ⅲ8的前端通过螺母9与所述测量管ⅱ7的后端相连，所述测量管ⅰ6为截面阶梯状的圆管结构，所述测量管ⅰ6的下端设有安装孔，所述安装孔均布在所述测量管ⅰ6的下端，所述测量管ⅰ6的上端螺纹结构；所述测量管ⅱ7为圆管结构，所述测量管ⅱ7的两端设有螺纹结构，所述测量管ⅲ8为圆管结构，所述测量管ⅲ8的前端设有螺纹结构；所述重物结构为砝码2，所述砝码2设置在所述受电弓的弓头处。
一种动车组受电弓工作模态试验装置的试验方法，其特征在于试验方法包括：
步骤s1：安装受电弓工作模态试验装置：试验开始前将所述支撑结构中所述支撑柱1与所述支撑底座10连接，并将受电弓整体通过所述受电弓底座11上的螺栓孔固定在所述支撑结构上；所述重物结构通过固定钩设置在所述受电弓弓头12上；所述气囊结构5设置在受电弓桁架前，所述导气管4两端分别连接所述气囊结构5与所述气泵3；所述测量结构中取搜书测量管ⅰ6置于所述支撑底座10上；所述支撑柱1高度为400mm，用于模拟在动车组实际运行过程中，所述受电弓下方绝缘子的高度；所述重物结构重8kg，用于模拟接触网对所述受电弓弓头12产生的向下80n的压力，且所述重物结构可随所述受电弓弓头12上下移动，保持对所述受电弓弓头12的压力方向恒向下，且力的大小不变；
步骤s2:安装试验所需辅助软件、设备以及设备调试：将多个加速度传感器布设于所述受电弓各个结构表面，传感器数量可根据试验精度要求自行调整，通过传输线将加速度传感器与力锤连接到数字采集仪上，同时将数字采集仪与电脑连接传输数据；在对应的计算机软件中调试连接端口，使其正常传输传感器和力锤获取的数据，同时设置采集频率、传感器类型等；
步骤s3:进行受电弓工作模态锤击试验：试验设备就绪之后，启动所述气泵3推动所述受电弓缓缓抬起，升弓至所述测量管所示高度时停止升弓；待所述受电弓高度稳定后，选取所述受电弓各个结构上的多个位置，通过所述力锤进行多次敲击并在计算机软件上观察试验数据的优劣，当软件显示数据质量较高时表示此处敲击的效果较好，试验数据相对可靠；
试验数据采集完毕后，通过所述螺母9连接所述测量管ⅰ6和所述测量管ⅱ7，以改变所述测量管的高度并立在所述支撑底座10上，启动所述气泵3使所述受电弓继续升弓至所述测量管所示高度，重复上述激振试验并采集数据。同理，进行下一步试验时，连接所述测量管ⅰ6、所述测量管ⅱ7和所述测量管ⅲ8并启动所述气泵3再次改变升弓高度，步骤也是如此；
步骤s4:拆卸试验设备，清理现场：通过所述气泵3释放所述气囊结构5的压力，使所述受电弓缓缓降落至最低高度，依照安装顺序的倒序依次拆卸各个试验设备。
实施例1
如图1-5所示，本发明提供了一种动车组受电弓工作模态试验装置，包括：受电弓和实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：支撑结构、驱动结构、测量结构和重物结构，所述支撑结构包括支撑底座10和支撑柱1，所述支撑柱1设置在所述支撑座上，所述受电弓设置在所述支撑柱1上，所述支撑柱1包括至支撑柱ⅰ、支撑柱ⅱ和支撑柱ⅲ，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ之间呈三角形排布，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ通过螺栓与所述受电弓底座11相连，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ的结构相同，所述支撑柱ⅰ为截面呈阶梯状的圆管结构，所述支撑柱ⅰ的下端设有固定孔，所述固定孔均布在所述支撑柱ⅰ的下端；所述驱动结构为气囊结构5，所述气囊结构5设置在所述受电弓的受电弓桁架前，所述支撑底座10上设有气泵3，所述气泵3通过导气管4与所述气囊结构5相连接；所述测量结构为测量管，所述测量管设置在所述支撑底座10上，所述测量管包括测量管ⅰ6、测量管ⅱ7和测量管ⅲ8，所述测量管ⅰ6的前端与所述支撑底座10相连，所述测量管ⅱ7的前端通过螺母9与所述测量管ⅰ6的后端相连，所述测量管ⅲ8的前端通过螺母9与所述测量管ⅱ7的后端相连，所述测量管ⅰ6为截面阶梯状的圆管结构，所述测量管ⅰ6的下端设有安装孔，所述安装孔均布在所述测量管ⅰ6的下端，所述测量管ⅰ6的上端螺纹结构；所述测量管ⅱ7为圆管结构，所述测量管ⅱ7的两端设有螺纹结构，所述测量管ⅲ8为圆管结构，所述测量管ⅲ8的前端设有螺纹结构；所述重物结构为砝码2，所述砝码2设置在所述受电弓弓头12处。
测试前通过螺栓将所述支撑结构中的所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ牢固连接在所述支撑底座10上并平放于地面，同时通过螺栓将所述受电弓底座11的对应位置与所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ上端连接，以固定受电弓整体结构，所述砝码2上设置两个固定钩，通过螺丝、螺帽可轻易悬挂在所述受电弓弓头12上。所述砝码2重8kg，用来模拟接触网对所述受电弓弓头12产生的向下80n的压力，且所述砝码2可随所述受电弓弓头12上下移动，保持对弓头的压力方向恒向下，且力的大小不变。
所述受电弓升弓之前，将所述导气管4一端连接所述气泵3，另一端连接所述受电弓的所述气囊5，当所述受电弓需要升弓操作时，开启所述气泵3，压缩空气从所述导气管4进入所述气囊结构5，所述气囊结构5推动所述受电弓桁架前移，使受电弓下臂上的绳索受力带动受电弓下臂旋转从而使所述受电弓缓缓抬起。
如图4-5所示，所述受电弓升弓至对应高度，则需要组合相应高度的所述测量管并通过底座立于试验台上作为高度标准。当需要升弓至1010mm高度时，所述弓头顶部距离试验台高度为1410mm，则只使用所述测量管ⅰ6；当需要升弓至1600mm，所述弓头顶部距离试验台高度为2000mm，则用所述螺母9组合所述测量管ⅰ6和所述测量管ⅱ7，长度共为2000mm；当需要升弓至2974mm时，所述弓头顶部距离试验台高度为3374mm，则用两个述螺母9组合三根所述测试管，长度共为3374mm。
以上装置保证了动车组受电弓工作模态试验的稳定、安全进行。
试验完成后可以获得受电弓各个工作状况下的固有振动频率和模态振型等试验结果，依据试验结果可以评估受电弓实际运行过程中的位移大点与共振频率，帮助提高受电弓使用寿命和使用安全性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
1.一种动车组受电弓工作模态试验装置，包括：受电弓和实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：支撑结构、驱动结构、测量结构和重物结构，所述支撑结构包括支撑底座和支撑柱，所述支撑柱设置在所述支撑座上，所述受电弓设置在所述支撑柱上；所述驱动结构为气囊结构，所述气囊结构设置在所述受电弓的受电弓桁架前；所述测量结构为测量管，所述测量管设置在所述支撑底座上；所述重物结构为砝码，所述砝码设置在所述受电弓的弓头处。
2.根据权利要求1所述的一种动车组受电弓工作模态试验装置，其特征在于，所述支撑柱包括至支撑柱ⅰ、支撑柱ⅱ和支撑柱ⅲ，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ之间呈三角形排布，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ通过螺栓与所述受电弓的底座相连。
3.根据权利要求1所述的一种动车组受电弓工作模态试验装置，其特征在于，所述支撑底座上设有气泵，所述气泵通过导气管与所述气囊结构相连接。
4.根据权利要求1所述的一种动车组受电弓工作模态试验装置，其特征在于，所述测量管包括测量管ⅰ、测量管ⅱ和测量管ⅲ，所述测量管ⅰ的前端与所述支撑底座相连，所述测量管ⅱ的前端通过螺母与所述测量管ⅰ的后端相连，所述测量管ⅲ的前端通过螺母与所述测量管ⅱ的后端相连。
5.根据权利要求1所述的一种动车组受电弓工作模态试验装置，其特征在于，所述支撑柱ⅰ、所述支撑柱ⅱ和所述支撑柱ⅲ的结构相同，所述支撑柱ⅰ为截面呈阶梯状的圆管结构，所述支撑柱ⅰ的下端设有固定孔，所述固定孔均布在所述支撑柱ⅰ的下端。
6.根据权利要求1所述的一种动车组受电弓工作模态试验装置，其特征在于，所述测量管ⅰ为截面阶梯状的圆管结构，所述测量管ⅰ的下端设有安装孔，所述安装孔均布在所述测量管ⅰ的下端，所述测量管ⅰ的上端螺纹结构；所述测量管ⅱ为圆管结构，所述测量管ⅱ的两端设有螺纹结构，所述测量管ⅲ为圆管结构，所述测量管ⅲ的前端设有螺纹结构。
7.根据权利要求1-6任意权利要求所述一种动车组受电弓工作模态试验装置的试验方法，其特征在于试验方法包括：
步骤s1：安装受电弓工作模态试验装置：试验开始前将所述支撑结构中所述支撑柱与所述支撑底座连接，并将受电弓整体通过所述受电弓底座上的螺栓孔固定在所述支撑结构上；所述重物结构通过固定钩设置在所述受电弓弓头上；所述气囊结构设置在受电弓桁架前，所述导气管两端分别连接所述气囊结构与所述气泵；所述测量结构中取搜书测量管ⅰ置于所述支撑底座上；所述支撑柱高度为400mm，用于模拟在动车组实际运行过程中，所述受电弓下方绝缘子的高度；所述重物结构重8kg，用于模拟接触网对所述受电弓弓头产生的向下80n的压力，且所述重物结构可随所述受电弓弓头上下移动，保持对所述受电弓弓头的压力方向恒向下，且力的大小不变；
步骤s2:安装试验所需辅助软件、设备以及设备调试：将多个加速度传感器布设于所述受电弓各个结构表面，传感器数量可根据试验精度要求自行调整，通过传输线将加速度传感器与力锤连接到数字采集仪上，同时将数字采集仪与电脑连接传输数据；在对应的计算机软件中调试连接端口，使其正常传输传感器和力锤获取的数据，同时设置采集频率、传感器类型等；
步骤s3:进行受电弓工作模态锤击试验：试验设备就绪之后，启动所述气泵推动所述受电弓缓缓抬起，升弓至所述测量管所示高度时停止升弓；待所述受电弓高度稳定后，选取所述受电弓各个结构上的多个位置，通过所述力锤进行多次敲击并在计算机软件上观察试验数据的优劣，当软件显示数据质量较高时表示此处敲击的效果较好，试验数据相对可靠；
试验数据采集完毕后，通过所述螺母连接所述测量管ⅰ和所述测量管ⅱ，以改变所述测量管的高度并立在所述支撑底座上，启动所述气泵使所述受电弓继续升弓至所述测量管所示高度，重复上述激振试验并采集数据。同理，进行下一步试验时，连接所述测量管ⅰ、所述测量管ⅱ和所述测量管ⅲ并启动所述气泵再次改变升弓高度，步骤也是如此；
步骤s4:拆卸试验设备，清理现场：通过所述气泵释放所述气囊结构的压力，使所述受电弓缓缓降落至最低高度，依照安装顺序的倒序依次拆卸各个试验设备。
技术总结