CN102628782B - 一种电机悬吊板弹簧仿真疲劳试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机悬吊板弹簧仿真疲劳试验装置，由构架14，联接在构架横梁上的垂直加载机构、固定在基座上的水平加载机构、传力单元4及板弹簧夹持机构20组成。本发明装置模拟了实际运行工况对电机悬吊板弹簧进行疲劳试验,电机悬吊板弹簧受到垂向交变载荷的同时，在横向有一定的位移。水平加载机构和垂直加载机构分别是两个液压油缸，在水平方向与垂直方向加载时，实现互不干扰。适用于高速机车转向架悬挂装置用电机悬吊板弹簧实物疲劳性能的评价。
Description
技术领域
本发明属于特种机械性能测试设备，尤其是仿真疲劳试验装置制造领域。
背景技术
目前我国高速铁路飞速发展，对于关键的零部件急需开发我国自主知识产权的制造技术。电机悬吊板弹簧是350公里/小时以上高速机车转向架的关键部件。在高速机车运行时，该部件主要经受横向与垂向两个方向的交变载荷，疲劳性能是板弹簧最关键的力学性能。如何模拟实际运行工况，对电机悬吊板弹簧进行疲劳试验，目前国内尚无成熟的技术规范。对电机悬吊板弹簧进行仿真疲劳试验，在国外均属于关键核心技术，严格进行保密。
发明内容
鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是设计一种高速机车电机悬吊板弹簧双向仿真疲劳试验装置，模拟电机悬吊板弹簧实际使用状态运行工况，实现对电机悬吊板弹簧进行仿真疲劳试验，以克服现有技术的以上缺点。
本发明的目的是通过如下的手段实现的。
一种电机悬吊板弹簧仿真疲劳试验装置，其特征在于，由构架14，联接在构架横梁上的垂直加载机构、固定在基座上的水平加载机构、传力单元4及板弹簧夹持机构20组成；所述垂直加载机构为竖直油缸3，竖直油缸3的活塞端通过连接板406和传力单元4的连接板联接；水平加载机构为水平油缸2，水平油缸2的活塞端与传力单元4的轴力板405固连；所述传力单元4上设置有用于联接被测板弹簧耳孔端103的销轴408，传力单元4的框板401上设置有四个滚轮，所述四个滚轮与轴力板405相的内侧相靠接。
采用本发明的结构，可准确地模拟实际运行工况对电机悬吊板弹簧进行疲劳试验,电机悬吊板弹簧受到垂向交变载荷的同时，在横向有一定的位移。水平加载机构和垂直加载机构分别是两个液压油缸，在水平方向与垂直方向加载时，实现互不干扰。适用于高速机车转向架悬挂装置用电机悬吊板弹簧实物疲劳性能的评价。
附图说明
图1是被测的电机悬吊板弹簧的示意图
图2是本发明装置的外观局部剖视图。
图3为图2的右视图。
图4是图1的A部放大图。
图5是本发明传力单元部分的立体图。
图6是本发明传力单元部分的立体图。
下面结合附图对本发明的结构作进一步的详述。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示为电机选吊板弹簧结构。具有孔101的平板端102和耳孔端103。试验时将电机悬吊板弹簧的平板端固定在图2所示的平板端夹台20上，平板端宽度80mm，厚度20mm。
为模拟机车运行过程中的实际情况，板弹簧100被固定为悬臂梁状态。在承受轴向交变载荷的同时，还承受按对称循环规律变化的横向位移，发生弯曲变形。工作状态下必须保证板弹簧在预期寿命内不得发生疲劳损坏。图2和图3中所示的轴向载荷是列车实际运行时的垂直方向、所示的横向载荷是列车实际运行时的横向。
结合图2至图6可看到，电机悬吊板弹簧仿真疲劳试验装置，由构架14，联接在构架横梁上的垂直加载机构、固定在基座上的水平加载机构、传力单元4及板弹簧夹持机构20组成。所述垂直加载机构由竖直油缸3担任，竖直油缸3的活塞端通过连接板406与传力单元4联接。水平加载机构由水平油缸2担任，水平油缸2的活塞端与轴力板405固连。传力单元4上设置有用于联接被测板弹簧耳孔端103的销轴408。传力单元4上与水平油缸2的活塞端邻近端设置有四个滚轮（图中仅标出其中一个404），结合图5和图6可看到，该四个滚轮对称分置于平油缸2的活塞端的两侧，各滚轮实际上是固定在传力单元框板401上的摩擦滑轮，所述轴力板405的内侧靠接在所述四个滚轮的表面。水平油缸的轴向拉力使轴力板与四个滚轮之间保持足够大的接触压力，在竖直油缸对被试悬吊板弹簧施以竖向周期载荷使框板401产生上下位移时，轴力板405在四个滚轮的滚动支撑下形成竖向的周期滑移，这样的结果，使得被试悬吊板弹簧同时得到轴向的拉载荷和竖向的周期位移载荷，与悬吊板弹簧在机车上的受力情况基本一致。
在实际的测试中，在悬吊板弹簧的耳孔端103施加轴向和横向两个方向的载荷，所述轴向的载荷为上载荷量与下载荷量区间的拉-拉交变载荷，下载荷=10KN，上载荷为35KN。所述横向的载荷为恒定载荷量状态下的交变位移，位移幅度正负5mm。
实际施载荷与位移是通过图4和图5表达的传力单元予以实现的。
轴向载荷通过电脑控制的水平油缸实现。如图所示，销轴408穿过试件耳孔103与传力单元4形成铰链连接。水平油缸2施加轴向载荷时，由于轴向力下载荷始终保持10KN的拉力，保证了滚轮与轴力板405始终接触，水平油缸2的交变载荷就通过轴力板405、四个滚轮和传力单元4作用于板弹簧100，使板弹簧在耳孔103处承受轴向交变载荷。板弹簧垂向位移（耳孔端103在竖直方向的位移）并不影响板弹簧横向施加的载荷。传感器8和403分别测出垂向和横向载荷代数量值（用正或负表示方向）传入电脑，电脑显示位移量，同时记录时间和次数。
在传力单元4还可以设置配重机构，如图2中410所示，实际上就是在传力单元4上固定一丝杆，具有内螺纹孔的加重块便于旋转调整其在丝杆上的位置并固定，使带有滚轮和丝杆的传力单元与配重块的总重心上，可以随时调整位置以确保轴力板与传力单元上的四个滚轮都能形成接触。水平油缸使轴力板与四个滚轮之间保持足够大的接触压力。
在实际检测时，在上述条件下板弹簧经过1000万次试验不发生断裂，可判断电机悬吊板弹簧为合格产品。
Claims (3)
1.一种电机悬吊板弹簧仿真疲劳试验装置，其特征在于，由构架（14），联接在构架横梁上的垂直加载机构、固定在基座上的水平加载机构、传力单元（4）及板弹簧夹持机构（20）组成；所述垂直加载机构为竖直油缸（3），竖直油缸的活塞端通过连接板（406）与传力单元（4）联接；水平加载机构为水平油缸（2），水平油缸的活塞端与传力单元的轴力板（405）固连；所述传力单元（4）上设置有用于联接被测板弹簧耳孔端（103）的销轴（408），传力单元（4）的框板（401）上设置有四个滚轮，所述四个滚轮与轴力板（405）的内侧相靠接。
2.根据权利要求1所述之一种电机悬吊板弹簧仿真疲劳试验装置，其特征在于，所述竖直油缸（3）和水平油缸（2）的活塞端分别设置有第一力度传感器（8）和第二力度传感器（403）。
3.根据权利要求1所述之一种电机悬吊板弹簧仿真疲劳试验装置，其特征在于，所述传力单元（4）设置有由置于传力单元上的丝杆和具有内螺纹的配重块构成的配重机构（410）。
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