悬挂单轨车车间减振器加载试验装置及方法

摘要

悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，包括提供水平加载力的横向加力装置、由横向加力装置带动而做水平往复运动的横向加载装置和垂向偏摆加载装置，车间减振器沿垂向连接在横向加载装置和垂向偏摆加载装置之间，随横向加载装置的水平往复运动带动垂向偏摆加载装置上下摆动。本发明实现对车间减振器的横向和垂向协调加载，模拟单轨车过曲线时车间减振器的运动和承载，测试车间减振器的疲劳性能，能够在正式装车应用前获得车间减振器的疲劳寿命和各项性能参数，指导产品结构优化设计，为研究车间减振器的疲劳性能和改善悬挂式单轨车曲线通过性能提供可靠，有效的试验数据。本发明还提供一种悬挂单轨车车间减振器加载试验方法。

权利要求

1.悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，其特征在于包括提供水平加载力的横向加力装置（1）、由横向加力装置（1）带动而做水平往复运动的横向加载装置（2）和垂向偏摆加载装置（3），车间减振器（4）沿垂向连接在横向加载装置（2）和垂向偏摆加载装置（3）之间，随横向加载装置（2）的水平往复运动带动垂向偏摆加载装置（3）上下摆动；

所述的垂向偏摆加载装置（3）包括沿垂向设置的支座（31）、水平设置且可转动的装在支座（31）上的摆动横梁（32）和可拆卸的装在摆动横梁（32）上的质量块（33），所述的摆动横梁（32）的中点位置与支座（31）连接，车间减振器（4）与摆动横梁（32）连接，质量块（33）位于车间减振器（4）与摆动横梁（32）连接位置的正上方；

所述的支座（31）上端固定有转动轴（31.1），摆动横梁（32）的中心安装与转动轴（31.1）配装的轴承，转动轴（31.1）的两端装在端盖（31.2）中，端盖（31.2）固定在支座（31）中，车间减振器（4）与摆动横梁（32）的连接位置可调，质量块（33）在摆动横梁（32）上的安装位置可调；

所述的摆动横梁（32）具有沿长度方向开设的定位槽（32.1），车间减振器（4）与定位槽（32.1）底部可拆卸连接，质量块（33）与定位槽（32.1）顶部可拆卸连接，沿定位槽（32.1）可调整车间减振器（4）和质量块（32）的连接位置。

2.根据权利要求1所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，其特征在于所述的横向加载装置（2）包括与横向加力装置（1）水平连接的滑板（21）和对滑板（21）的水平运动进行导向的导向组件（22），所述的滑板（21）装在导向组件（22）中，滑板（21）的上下左右四个侧面均与导向组件（22）导向接触配合，车间减振器（4）与滑板（21）连接。

3.根据权利要求2所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，其特征在于所述的导向组件（22）包括与滑板（21）的上、下侧面均接触的双层滚动导向架（23）和装在双层滚动导向架（23）上与滑板（21）的左、右侧面均接触的侧导向组合（24），双层滚动导向架（23）和侧导向组合（24）与滑板（21）均形成滚动摩擦副。

4.根据权利要求3所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，其特征在于所述的双层滚动导向架（23）包括底座（23.1）、可转动的装在底座（23.1）上且水平设置的下滚棒（23.2）和装在滑板（21）上方且与下滚棒（23.2）平行的上滚棒（23.3），所述的上滚棒（23.3）位于滑板（21）的左右两侧且分别与滑板（21）的上侧面滚动接触，下滚棒（23.2）与滑板（21）的下侧面滚动接触，侧导向组件（24）包括位于滑板（21）左右两侧的侧导向板（24.1）和位于侧导向板（24.1）两端且沿垂向设置的侧滚棒（24.2），侧导向板（24.1）固定在底座（23.1）上，侧滚棒（24.2）可转动的装在底座（23.1）和侧导向板（24 .1）之间，侧导向板（24.1）与滑板（21）间隙配合，侧滚棒（24.2）与滑板（21）左、右侧面均滚动接触。

5.根据权利要求4所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，其特征在于所述的上滚棒（23.3）可转动的装在侧导向板（24.1）中，上滚棒（23.2）和下滚棒（23.3）均沿滑板（21）运动方向均匀间隔设置，滑板（21）运动方向的两端分别可拆卸的连接与底座（23.1）抵靠的定位板（21.1）。

6.根据权利要求1所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，其特征在于所述的横向加力装置（1）包括反力座（11）、与反力座（11）连接的水平油缸（12）和装在水平油缸（12）伸出端的载荷传感器（13），水平油缸（12）的伸出端通过连接杆与横向加载装置（2）连接。

7.悬挂单轨车车间减振器加载试验方法，采用权利要求1至6任一项所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置进行加载试验，其特征在于将车间减振器（4）连接在横向加载装置（2）和垂向偏摆加载装置（3）之间，通过横向加力装置（1）带动横向加载装置（2）水平往复运动对车间减振器（4）施加横向大位移，车间减振器（4）的垂向偏摆带动垂向偏摆加载装置（3）上下摆动，增加垂向偏摆加载装置（3）与车间减振器连接位置的质量，形成车间减振器（4）在垂向偏摆过程中的负载，实现对车间减振器（4）的横向和垂向协调加载，模拟单轨车过曲线时车间减振器（4）的运动和承载。

说明书

悬挂单轨车车间减振器加载试验装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种悬挂单轨车车间减振器加载试验装置及方法，用于对悬挂单轨车车间减振器进行加载试验。

背景技术

[0002] 单轨交通是一种轨道为单根T形梁体，轨道梁由支撑柱支撑，车辆跨坐于梁上或悬挂于梁下的交通模式，分为跨座式和悬挂式2种。悬挂式单轨车作为单轨交通的主要形式之
一已经发展了一百余年，具有造价低、占地面积小及对城市景观影响较小的特点。车间减振
器安装在车箱连接的底部，提供适当的横向和纵向位移，缓冲车辆过弯道时产生的振动和
冲击，确保车辆运行的平稳舒适。车间减振器在使用前必须对其力学性能进行检测，尤其是
曲线通过性能、疲劳性能和极限性能，为确保车辆的舒适性和安全性，更需要对其进行合
理、全面的试验。

[0003] 相比传统的橡胶减振器，车间减振器的结构与功能都比较独特，他是一种由橡胶止档、金属构件和液压减振器复合而成的新型减振部件，试验时需同时施加垂向扭摆和横
向剪切两个方向的载荷。

[0004] 目前车间减振器疲劳性能主要通过3种方法获得。第一种是装车考核法，这种方法就是将车间减振器直接安装到车辆转两车体之间，通过运营一段时间来观察产品的疲劳性
能，验证疲劳怀能是否满足装车要求，这种方法试验周期长，风险高，难以获得具体的试验
数据，无法指导产品设计和研发。第二种有限元分析法，这种方式比较适合于减振器静态参
数分析，但无法获取减振器的疲劳性能，且分析数据与实际工况存在较大误差。第三种是试
验测试法，将车间减振器安装于专用的试验装置上，通过试验设备施加实际工况的复合载
荷来测试减振器的疲劳性能，能够在正式装车应用前获得减振器的疲劳寿命和各项性能参
数，指导产品结构优化设计，确保装产品质量，大大提高车辆的安全性和舒服性。现有试验
技术的垂向加载试验，一种是采用垂向油缸施加载直线载荷或位移对试样进行压缩或拉伸
性能试验；另一种是通过偏心轮机构的偏心位移带动杠杆机构形成偏转角度对试样进行试
验。这二种加载方式均要通过液压动力或机械动力才能完成对试样的加载试验。现有试验
技术进行横向与垂向双向加载试验，一般在垂向与横向分别采用独立驱动方式，这种加载
方式一般是优先开起垂向加载模式，然后再开起横向加载模式，且垂向加载载荷要远大于
横向加载载荷。而车间减振器的主要作用是消除车辆过曲线时的横向变形，因此其横向载
荷要大于垂向载荷，不适用于这种种加载方式。现有试验技术水平直线加载通常是采用下
置单层滚棒结构的普通滑台来实现水平大位移剪切试验，这种结构的滑台装置只适用于压
剪式试验，无法满足有垂向拉压载荷的水平剪切试验。

[0005] 为解决现有技术的不足，从工程实践的角度出发，研制一种能同时实现对车间减振器施加模拟车辆实际工况载荷的复合加载试验方案，研究车间减振器的疲劳性能，对改
善悬挂式单轨车曲线通过性能具有非常重要的意义。

发明内容

[0006] 本发明提供的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置及方法，实现对车间减振器的横向和垂向协调加载，模拟单轨车过曲线时车间减振器的运动和承载，测试车间减振器的
疲劳性能，能够在正式装车应用前获得车间减振器的疲劳寿命和各项性能参数，指导产品
结构优化设计，为研究车间减振器的疲劳性能和改善悬挂式单轨车曲线通过性能提供可
靠，有效的试验数据。

[0007] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0008] 悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，其特征在于包括提供水平加载力的横向加力装置、由横向加力装置带动而做水平往复运动的横向加载装置和垂向偏摆加载装置，车
间减振器沿垂向连接在横向加载装置和垂向偏摆加载装置之间，随横向加载装置的水平往
复运动带动垂向偏摆加载装置上下摆动。

[0009] 优选的，所述的横向加载装置包括与横向加力装置水平连接的滑板和对滑板的水平运动进行导向的导向组件，所述的滑板装在导向组件中，滑板的上下左右四个侧面均与
导向组件导向接触配合，车间减振器与滑板连接。

[0010] 优选的，所述的导向组件包括与滑板的上、下侧面均接触的双层滚动导向架和装在双层滚动导向架上与滑板的左、右侧面均接触的侧导向组合，双层滚动导向架和侧导向
组合与滑板均形成滚动摩擦副。

[0011] 优选的，所述的双层滚动导向架包括底座、可转动的装在底座上且水平设置的下滚棒和装在滑板上方且与下滚棒平行的上滚棒，所述的上滚棒位于滑板的左右两侧且分别
与滑板的上侧面滚动接触，下滚棒与滑板的下侧面滚动接触，侧导向组件包括位于滑板左
右两侧的侧导向板和位于侧导向板两端且沿垂向设置的侧滚棒，侧导向板固定在底座上，
侧滚棒可转动的装在底座和侧导向板之间，侧导向板与滑板间隙配合，侧滚棒与滑板左、右
侧面均滚动接触。

[0012] 优选的，所述的上滚棒可转动的装在侧向导向板中，上滚棒和下滚棒均沿滑板运动方向均匀间隔设置，滑板运动方向的两端分别可拆卸的连接与底座抵靠的定位板。

[0013] 优选的，所述的垂向偏摆加载装置包括沿垂向设置的支座、水平设置且可转动的装在支座上的摆动横梁和可拆卸的装在摆动横梁上的质量块，所述的摆动横梁的中点位置
与支座连接，车间减振器与摆动横梁连接，质量块位于车间减振器与摆动横梁连接位置的
正上方。

[0014] 优选的，所述的支座上端固定有转动轴，摆动横梁的中心安装与转动轴配装的轴承，转动轴的两端装在端盖中，端盖固定在支座中，车间减振器与摆动横梁的连接位置可
调，质量块在摆动横梁上的安装位置可调。

[0015] 优选的，所述的摆动横梁具有沿长度方向开设的定位槽，车间减振器与定位槽底部可拆卸连接，质量块与定位槽顶部可拆卸连接，沿定位槽可调整车间减振器和质量块的
连接位置。

[0016] 优选的，所述的横向加力装置包括反力座、与反力座连接的水平油缸和装在水平油缸伸出端的载荷传感器，水平油缸的伸出端通过连接杆与横向加载装置连接。

[0017] 悬挂单轨车车间减振器加载试验方法，采用以上所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置进行加载试验，其特征在于将车间减振器连接在横向加载装置和垂向偏摆加载
装置之间，通过横向加力装置带动横向加载装置水平往复运动对车间减振器施加横向大位
移，车间减振器的垂向偏摆带动垂向偏摆加载装置上下摆动，增加垂向偏摆加载装置与车
间减振器连接位置的质量，形成车间减振器在垂向偏摆过程中的负载，实现对车间减振器
的横向和垂向协调加载，模拟单轨车过曲线时车间减振器的运动和承载。

[0018] 本发明的有益效果是：

[0019] 1.本发明的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置用横向加力装置作为加载动力源，车间减振器连接横向加载装置和垂向偏摆加载装置，通过车间减振器自身的位移转换
形成垂向偏转位移，使垂向偏摆加载装置随横向加载装置的水平往复运动而上下摆动，通
过横向加力装置带动横向加载装置水平往复运动对车间减振器施加横向大位移，车间减振
器的垂向偏摆带动垂向偏摆加载装置上下摆动，增加垂向偏摆加载装置与车间减振器连接
位置的质量，形成车间减振器在垂向偏摆过程中的负载，实现对车间减振器的横向和垂向
协调加载，模拟单轨车过曲线时车间减振器的运动和承载，测试车间减振器的疲劳性能，能
够在正式装车应用前获得车间减振器的疲劳寿命和各项性能参数，指导产品结构优化设
计，为研究车间减振器的疲劳性能和改善悬挂式单轨车曲线通过性能提供可靠，有效的试
验数据。

[0020] 2.横向加载装置中通过滑板带动车间减振器运动，通过导向组件对滑板的运动进行导向，导向组件中利用双层滚动导向架和侧导向组件对滑板的运动进行精准定位，双层
滚动导向架防止滑板因车间减振器的垂向偏摆而上翘，侧导向组件防止滑板因量间减振器
的运动而左右窜动，横向加载装置的运动精准性高，对车间减振器施加横向位移的可靠性
和有效性高。

[0021] 3.垂向偏摆加载装置中摆动横梁与支座的可转动连接，车间减振器在水平位移的作用下产生上下的偏摆位移，带动摆动横梁上下摆动，在车间减振器在上下偏摆过程中始
终要承受质量块所产生的载荷，这种方式不仅消除了垂向加载所需的动力源，而且解决了
垂向与横向互相干涉不能横向和垂向协调加载的技术问题，通过减振器车间自身的位移转
换形成垂向偏转位移，使垂向偏摆加载装置随横向加载装置的水平往复运动而上下摆动，
通过车间减振器垂向偏摆的位移和负载来模拟车间在通过曲线轨道时的偏摆位移和载荷，
实现对车间减振器的垂向偏摆加载试验。

附图说明

[0022] 图1为悬挂单轨车车间减振器加载试验装置的结构示意图。

[0023] 图2为图1的局部放大示意图。

[0024] 图3为图1的主视图。

[0025] 图4为图3的局部放大示意图。

具体实施方式

[0026] 下面结合图1至图4对本发明的实施例做详细说明。

[0027] 悬挂单轨车车间减振器加载试验装置，其特征在于包括提供水平加载力的横向加力装置1、由横向加力装置1带动而做水平往复运动的横向加载装置2和垂向偏摆加载装置
3，车间减振器4沿垂向连接在横向加载装置2和垂向偏摆加载装置3之间，随横向加载装置2
的水平往复运动带动垂向偏摆加载装置3上下摆动。

[0028] 如图所示的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置用横向加力装置1作为加载动力源，车间减振器4连接横向加载装置2和垂向偏摆加载装置3，通过车间减振器4自身的位移
转换形成垂向偏转位移，使垂向偏摆加载装置3随横向加载装置2的水平往复运动而上下摆
动，通过横向加力装置1带动横向加载装置2水平往复运动对车间减振器4施加横向大位移，
通过车间减振器4的垂向偏摆带动垂向偏摆加载装置3的上下摆动，增加垂向偏摆加载装置
3与车间减振器4连接位置的质量，模拟车间减振器在垂向偏摆过程中的负载，实现对车间
减振器的横向和垂向协调加载，模拟单轨车过曲线时车间减振器的运动和承载，测试车间
减振器的疲劳性能，能够在正式装车应用前获得车间减振器的疲劳寿命和各项性能参数，
指导产品结构优化设计，为研究车间减振器的疲劳性能和改善悬挂式单轨车曲线通过性能
提供可靠，有效的试验数据。

[0029] 其中，所述的横向加载装置2包括与横向加力装置1水平连接的滑板21和对滑板21的水平运动进行导向的导向组件22，所述的滑板21装在导向组件22中，滑板21的上下左右
四个侧面均与导向组件22导向接触配合，车间减振器4与滑板21连接。滑板21用于带动车间
减振器4水平往复运动，对车间减振器4施加横向大位移，导向组件22对滑板21的运动进行
精确定位，防止滑板21因车间减振器4的运动而向上翘起以及左右窜动。

[0030] 其中，所述的导向组件22包括与滑板21的上、下侧面均接触的双层滚动导向架23和装在双层滚动导向架21上与滑板21的左、右侧面均接触的侧导向组合24，双层滚动导向
架23和侧导向组合24与滑板21均形成滚动摩擦副。通过滚动摩擦的接触方法，即减少滑板
21运动过程中的摩擦力，也通过接触的方式精准限定滑板21的运动方向，保证滑板21的运
动方向精准性。

[0031] 其中，所述的双层滚动导向架23包括底座23.1、可转动的装在底座23.1上且水平设置的下滚棒23.2和装在滑板21上方且与下滚棒23.2平行的上滚棒23.3，所述的上滚棒
23.3位于滑板21的左右两侧且分别与滑板21的上侧面滚动接触，下滚棒23.2与滑板21的下
侧面滚动接触，即将滑板21夹在双层滚动导向架23中，滑板21位于上滚棒23.3和下滚棒
23.2之间，与滑板21的上、下侧面分别滚动接触，减少滑板21上、下侧面的摩擦系数，也防止
滑板21随车间减振器4的垂向偏摆而向上翘起，对滑板21的水平运动进行有效定位，上滚棒
23.3位于滑板21的左右两侧，便于滑板21中间位置与车间减振器4连接；侧导向组件24包括
位于滑板21左右两侧的侧导向板24.1和位于侧导向板24.1两端且沿垂向设置的侧滚棒
24.2，侧导向板24.1固定在底座23.1上，侧滚棒24.1可转动的装在底座23.1和侧导向板
23.1之间，侧导向板24.1与滑板21间隙配合，侧滚棒24.2与滑板21左、右侧面均滚动接触。
侧导向组件24用于防止滑板21在运动过程中左右窜动，通过侧导向板24.1防止滑板21偏
移，用侧滚棒24.2与滑板21左、右侧面的接触，来定位滑板21的运动方向，使滑板21始终沿
同一方向往复运动。横向加载装置的运动精准性高，对车间减振器施加横向位移的可靠性
和有效性高。

[0032] 其中，所述的上滚棒23.3可转动的装在侧向导向板24.1中，保证上滚棒23.3的安装结构的稳定性，避免上滚棒23.3因滑板21的向上力而产生偏移，提高横向加载装置的结
构可靠性；上滚棒23.2和下滚棒23.3均沿滑板21运动方向均匀间隔设置，滑板21运动方向
的两端分别可拆卸的连接与底座23.1抵靠的定位板21，定位板21用于定位滑板21，限制未
启动横向加力装置1时滑板21的水平运动，当车间减振器安装完毕在进行加载试验前，拆下
定位板21，即可使滑板21进行水平往复运动。

[0033] 其中，所述的垂向偏摆加载装置3包括沿垂向设置的支座31、水平设置且可转动的装在支座31上的摆动横梁32和可拆卸的装在摆动横梁32上的质量块33，所述的摆动横梁32
的中点位置与支座31连接，车间减振器4与摆动横梁32连接，质量块33位于车间减振器4与
摆动横梁4连接位置的正上方。质量块33用于增加垂向偏摆加载装置3与车间减振器4连接
位置的质量，模拟车间减振器在垂向偏摆过程中的负载，在车间减振器4在上下偏摆过程中
始终要承受质量块所产生的载荷，这种方式不仅消除了垂向加载所需的动力源，而且解决
了垂向与横向互相干涉不能横向和垂向协调加载的技术问题，通过减振器车间自身的位移
转换形成垂向偏转位移，使垂向偏摆加载装置3随横向加载装置2的水平往复运动而上下摆
动，通过车间减振器垂向偏摆的位移和负载来模拟车间在通过曲线轨道时的偏摆位移和载
荷，实现对车间减振器的垂向偏摆加载试验。

[0034] 其中，所述的支座31上端固定有转动轴31.1，摆动横梁32的中心安装与转动轴31.1配装的轴承，转动轴31.1的两端装在端盖31.2中，端盖31.2固定在支座31中，通过端板
31.2防止转动轴31.1窜动，定位转动轴31.1，保证转动有效性，车间减振器4与摆动横梁32
的连接位置可调，以便调节摆动横梁32的摆动半径，从而调节车间减振器4的垂向偏摆半
径，便于模拟不同曲线工况下车间减振器4的运动和承载，质量块33在摆动横梁32上的安装
位置可调，质量块33的位置随车间减振器4在摆动横梁32上的位置调整而调整，以便形成有
效垂向载荷。

[0035] 其中，所述的摆动横梁32具有沿长度方向开设的定位槽32.1，车间减振器4与定位槽32.1底部可拆卸连接，质量块33与定位槽32.1顶部可拆卸连接，沿定位槽32.1可调整车
间减振器4和质量块32的连接位置。沿定位槽32.1改变车间减振器4和质量块33的连接位
置，实现车间减振器4与摆动横横梁32的连接位置可调以及质量块33在摆动横梁32上的安
装位置可调。

[0036] 其中，所述的横向加力装置1包括反力座11、与反力座11连接的水平油缸12和装在水平油缸12伸出端的载荷传感器13，水平油缸12的伸出端通过连接杆与横向加载装置2连
接。通过水平油缸12施加横向大，带动滑板21水平运动，载荷传感器13实时感应水平油缸12
输出的横向力值。

[0037] 本发明还保护一种悬挂单轨车车间减振器加载试验方法，采用以上所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验装置进行加载试验，其特征在于将车间减振器4连接在横向加载
装置2和垂向偏摆加载装置3之间，通过横向加力装置1带动横向加载装置2水平往复运动对
车间减振器4施加横向大位移，车间减振器4的垂向偏摆带动垂向偏摆加载装置3上下摆动，
增加垂向偏摆加载装置3与车间减振器连接位置的质量，形成车间减振器4在垂向偏摆过程
中的负载，实现对车间减振器4的横向和垂向协调加载，模拟单轨车过曲线时车间减振器4
的运动和承载。

[0038] 以上所述的悬挂单轨车车间减振器加载试验方法用横向加力装置1作为加载动力源，车间减振器4连接横向加载装置2和垂向偏摆加载装置3，通过车间减振器4自身的位移
转换形成垂向偏转位移，使垂向偏摆加载装置3随横向加载装置2的水平往复运动而上下摆
动，通过横向加力装置1带动横向加载装置2水平往复运动对车间减振器4施加横向大位移，
通过垂向偏摆加载装置3的上下摆动实现车间减振器的垂向偏摆，增加垂向偏摆加载装置3
与车间减振器4连接位置的质量，模拟车间减振器在垂向偏摆过程中的负载，实现对车间减
振器的横向和垂向协调加载，模拟单轨车过曲线时车间减振器的运动和承载，测试车间减
振器的疲劳性能，能够在正式装车应用前获得车间减振器的疲劳寿命和各项性能参数，指
导产品结构优化设计，为研究车间减振器的疲劳性能和改善悬挂式单轨车曲线通过性能提
供可靠，有效的试验数据。

[0039] 以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。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的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。