一种轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验方法及装置

摘要

一种轨道交通用空气弹簧或类似产品扭摆疲劳试验的方法及装置，通过垂向、横向、扭转多维加载系统对空气弹簧进行模拟实际工作状态的扭摆疲劳试验。扭摆疲劳试验机包括机架、工作台和电气控制柜等部份，机架为四立柱框架式结构，在机架的上部安有活动架，在机架工作台的侧面安装有摇摆机构。摇摆机构可以是曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构可带动工作台作以摆臂长度为半径的圆弧摆动运动。被测空气弹簧安装于工作台与活动架之间，活动架上有垂向调节活动架位置的梯形螺杆，活动架上还有横向调节螺杆。通过活动架上的横向调节螺杆调节横向偏移，通过调节曲柄长度来调节振动幅度，通过调节摆臂长度来调节摆动半径，通过变频器调节振动频率。

权利要求

1.一种轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验的方法，所述试验方法是通过垂向、横向、扭转多维加载系统对空气弹簧进行模拟实际工作状态的扭摆疲劳试验；其特征在于：所述的垂向、横向、扭转多维加载系统中包括一套垂向加载系统、一套横向加载系统和一套扭转加载系统；由垂向加载系统对空气弹簧进行垂向加载，横向加载系统对空气弹簧进行横向加载，扭转加载系统对空气弹簧进行扭转加载，并组合形成对空气弹簧的垂向、横向、圆弧摆动多维复合作用的多维加载系统，使空气弹簧产生模拟实际使用状态的扭摆运动，从而完成空气弹簧的扭摆疲劳试验。

2.一种实现权利要求1所述轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验方法的轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验机，包括机架、工作台和电气控制柜，其特征在于：所述的机架为四立柱框架式结构，在机架的上部安有活动架，在工作台的侧面安装有摇摆机构；所述的摇摆机构是曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构由连杆、曲轮盘、曲柄销、摇摆机构的摆臂构成，呈水平布置，曲柄摇杆机构可带动工作台作以摆臂长度为半径的圆弧摆动运动；曲轮盘安装在立式向上输出的减速装置的输出轴上，工作台安装在摆臂与连杆的铰接处，位于机架下部；被测空气弹簧安装于工作台与活动架之间，活动架上有垂向调节活动架位置的垂向调节螺杆，以保证空气弹簧标准工作高度，并提供空气弹簧在试验中所需的垂向载荷；活动架上还有横向调节螺杆。

3.如权利要求2所述的轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验机，其特征在于：工作台的下面装有带滚动轴承的滚动装置，在曲柄摇杆机构的驱动下工作台在滑道上以摆臂长度为半径作圆弧摆动。

4.如权利要求2所述的轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验机，其特征在于：所述的垂向调节螺杆由蜗轮蜗杆减速装置电动驱动，横向调节螺杆为手轮操作结构。

说明书

一种轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轨道交通用空气弹簧的试验方法及装置，具体说是一种轨道交通用空气弹簧或类似产品同时进行垂向、横向、扭转多维加载扭摆疲劳试验的方法及装置。

背景技术

[0002] 随着经济的发展，轨道交通运输速度越来越高，人们对出乘工具的舒适度和环境质量的要求也越来越高。为适应上述要求，铁路车辆和城市轨道车辆普遍安装了空气弹簧作为减振降噪的弹性元件。空气弹簧作为一种重要的减振降噪元件，为了保证使用性能，必须进行疲劳试验。目前，一般的空气弹簧疲劳试验机是让被测试件在轴向或横向单个方向产生直线往复运动来进行疲劳试验，但是实际用于轨道交通运输设备上的空气弹簧是在垂向、横向、扭转多个方向受力产生变形的扭摆运动，因此现有的试验机在进行疲劳试验时不能全面、真实地模拟空气弹簧的实际受力和变形状态，试验结果的准确性很低。

[0003] 为了提高空气弹簧的质量和可靠性，市场迫切需要能真实模拟轨道交通用空气弹簧实际工作状态的试验设备，尤其需要能够适用于各种规格和结构的空气弹簧的疲劳试验设备，并且该试验设备长期运行稳定可靠、精度高、维护方便、运行成本低。

发明内容

[0004] 本发明提供一种多维加载的扭摆疲劳试验方法及实现这一方法的轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验机。

[0005] 本发明采用的技术方案是：一种轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验的方法，试验方法是通过一种垂向、横向、扭转多维加载系统对空气弹簧进行模拟实际工作状态的扭摆疲劳试验。所述的垂向、横向、扭转多维加载系统中至少包括一套垂向加载系统、一套横向加载系统和一套扭转加载系统。由垂向加载系统对空气弹簧进行垂向加载，横向加载系统对空气弹簧进行横向加载，扭转加载系统对空气弹簧进行扭转加载，并组合形成对空气弹簧的垂向、横向、圆弧摆动多维复合作用的多维加载系统。再通过电气控制系统的变频器调节电动机转速来调节振动频率，使空气弹簧产生模拟实际使用状态的扭摆运动，并设定记录循环次数，达到设定的总次数自动停机，从而完成空气弹簧的扭摆疲劳试验。

[0006] 所述的扭摆疲劳试验机包括机架、工作台和电气控制柜等部份，其特点在于：所述的机架为四立柱框架式结构，在机架的上部安有活动架，在机架工作台的侧面安装有摇摆机构。摇摆机构可以是曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构由连杆、曲轮盘、曲柄销、摇摆机构的摆臂等构成，呈水平布置，曲柄摇杆机构可带动工作台作以摆臂长度为半径的圆弧摆动运动。曲轮盘安装在立式向上输出的减速装置的输出轴上，工作台安装在摆臂与连杆的铰接处，位于机架下部。被测空气弹簧安装于工作台与活动架之间，活动架上有垂向调节活动架位置的梯形螺杆，以保证空气弹簧标准工作高度，并提供空气弹簧在试验中所需的垂向载荷。
活动架上还有横向调节螺杆，通过活动架上的横向调节螺杆调节应急弹簧安装销的横向偏移。曲柄摇杆机构带动工作台作以摆臂长度为半径的圆弧摆动运动。垂向、横向、圆弧摆动多维复合作用使空气弹簧产生模拟实际使用状态的扭摆运动。通过调节曲柄长度来调节振动幅度，通过调节摆臂长度来调节摆动半径，通过电气控制系统的变频器调节电动机转速来调节振动频率，设定并记录循环次数，达到设定的总次数自动停机。

[0007] 本发明的有益效果是：可以全面、真实地模拟空气弹簧的实际应用工况，进行垂向、横向、扭转多维加载扭摆疲劳试验，较为真实地反映空气弹簧的扭摆性能和使用寿命。试验机采用机械结构进行加载和参数调节，运行稳定、可靠，控制系统简单、方便，维护简易，运行成本低。

附图说明

[0008] 图1是本发明的结构示意图主视图。

[0009] 图2是本发明的结构示意图俯视图。

[0010] 图3是本发明的结构示意图左视图。

[0011] 图4是本发明的A-A剖视图。

[0012] 图5是本发明的滚动装置布置示意图。

[0013] 图中：1.机架 2.活动架 3.工作台 4.摇摆机构 5.摆臂 6.导柱 7.顶板 8.蜗轮蜗杆减速装置 9.垂向螺杆 10.支撑螺杆 11.导柱锁紧螺母 12.滑动块13.手轮 14.横向调节螺杆 15.被测空气弹簧 16.滑道板 17.嵌块 18.调节块19.变频电机 20.电气控制柜 21.减速机 22.曲轮盘 23.曲柄销 24.连杆25.滚动装置 26.压缩空气进气管

具体实施方式

[0014] 下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

[0015] 从附图中可以看出，本发明是一种轨道交通用空气弹簧扭摆疲劳试验装置，这种装置的试验方法是通过垂向、横向、扭转多维加载系统对空气弹簧进行模拟实际工作状态的扭摆疲劳试验。所述的垂向、横向、扭转多维加载系统中至少包括一套垂向加载系统、一套横向加载系统和一套扭转加载系统。由垂向加载系统对空气弹簧进行垂向加载，横向加载系统对空气弹簧进行横向加载，扭转加载系统对空气弹簧进行扭转加载，并组合形成对空气弹簧的垂向、横向、圆弧摆动多维复合作用的多维加载系统。再通过电气控制系统的变频器调节电动机转速来调节振动频率，使空气弹簧产生模拟实际使用状态的扭摆运动，并设定记录循环次数，达到设定的总次数自动停机，从而完成空气弹簧的扭摆疲劳试验。

[0016] 试验机包括机架、工作台和电气控制柜等部份，机架1为四立柱框架式结构，活动架2安装在机架1的上部，四角上配有支撑螺杆10，摇摆机构4安装在机架工作台1的侧面，摇摆机构4为曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构由摆臂5、连杆24、曲轮盘22、曲柄销23等构成，为水平布置，曲柄摇杆机构可带动工作台作以摆臂长度为半径的圆弧摆动运动，曲轮盘22安装在立式向上输出的减速装置的输出轴上，所述的减速装置由变频电机19和圆柱圆锥齿轮减速机21组成，变频电机19自带通风装置，通过电气控制柜20中的变频器调节电机转速，进而调节振动频率，滑道板16安装在机架工作台1的上平面，工作台3安装在摆臂5与连杆24的铰接处，工作台3的下面装有10套带有滚动轴承的滚动装置25，当工作台3在曲柄摇杆机构的驱动下作圆弧摆动时，滚动装置25在滑道板16上滚动并承受垂向力。
被测空气弹簧15通过两端的安装销安装于工作台3与滑动块12之间，顶板7上的蜗轮蜗杆减速装置8通过电动机驱动垂向螺杆9带动活动架2沿导柱6上、下移动，横向调节螺杆
14与滑动块12相连。摇摆机构4、滑动块12、曲轮盘22的相应位置均设有刻度尺。减速装置驱动曲柄摇杆机构带动工作台3作以摆臂长度为半径的圆弧摆动运动，垂向、横向、圆弧摆动多维复合作用使空气弹簧15产生模拟实际使用状态的扭摆运动。曲柄销23在曲轮盘22上的径向位置即曲柄长度可调，并与振动幅度一一对应，通过调节摆臂5长度来调节摆动半径，通过电气控制柜20的触摸屏设置循环总次数并显示循环的次数，达到设定的总次数自动停机。

[0017] 具体实施步骤：

[0018] 1.在工作台3上安装被测空气弹簧15，将空气弹簧15底板的下端安装销对准工作台3上的安装孔，启动蜗轮蜗杆减速装置8，垂向螺杆9推动活动架2上、下移动以调整空气弹簧的工作高度。调节到位后，拧紧活动架2的锁紧螺栓，使活动架2夹紧在4根导柱6上以承受侧向力，并调整支撑螺杆10，使它与活动架2接触以承受垂向支反力，并用锁紧螺母锁紧防松。

[0019] 2.调整被测空气弹簧15应急弹簧的偏移量。用手轮13旋转横向调节螺杆14，使滑动块12偏移中心位置，当刻度尺指示的偏移量达到要求后，锁紧活动架2。打开压缩空气进气管26，给被测空气弹簧15充入符合试验要求的压缩空气。

[0020] 3.调整被测空气弹簧15的扭摆幅度。曲柄销23在曲轮盘22上的径向长度即为曲柄长度，扭摆幅度与曲柄长度是一一对应的。将曲柄销23中心刻度线对准曲轮盘22上的刻度尺上对应要求振幅的刻度，曲柄销23下部的齿条与曲轮盘22上的齿条啮合，曲柄销23两侧的锥面与曲轮盘22的锥面接触，然后将曲柄销23紧固在曲轮盘22上。

[0021] 4.调整扭摆半径。将摇摆机构4上的嵌块17中心线对准刻度尺的对应刻度，刻度值是调节块18中心到机架工作台1中心(即被测空气弹簧中心)的距离。此距离为摆臂的长度，也就是被测空气弹簧在轨道车辆上的安装位置到车辆中心销的距离，车辆运行时空气弹簧绕此中心销旋转扭摆，故摆臂长度即为扭摆半径。刻度对准后，锁紧嵌块17，扭摆半径调节完毕。

[0022] 5.设定空气弹簧扭摆频率及总循环次数。扭摆频率的调节是通过变频器调节变频电机19的转速来实现的，所述的变频器安装在电气控制柜20中。通过电气控制柜20面板上的触摸屏直接设置试验所要求的振动频率和总循环次数。

[0023] 6.检查各部位的紧固情况，确认无误后启动变频电机19，进行疲劳试验，达到设定总循环次数后自动停机，并记录保留各项试验数据。