CN103837419B - 铁路弹条疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路弹条疲劳试验机，该试验机包括：底座、千斤顶、立轴、立轴导套、电机、工作台、驱动带轮、传动带、加载块、螺母、直线轴承、弹簧、销、带轮、键、轴承、轴承座、主轴、双列轴承座、双列轴承、轴承偏心套、轴偏心套、螺钉、圆螺母、支架、导杆等，其解决了现阶段没有一种能够准确测出铁路弹条疲劳寿命的试验装置的问题。

Description

铁路弹条疲劳试验机

技术领域

本发明涉及材料疲劳试验技术，特别涉及一种铁路弹条疲劳试验机。

背景技术

疲劳试验，是测定材料或结构疲劳应力或应变循环数的过程。疲劳是循环加载条件下，发生在材料某点处局部的、永久性的损伤递增过程。经足够的应力或应变循环后，损伤积累可使材料发生裂纹，或是裂纹进一步扩展至完全断裂。出现可见裂纹或完全断裂统称疲劳破坏。

近年来，我国的高速铁路发展迅速，一条条高速铁路的开通，解决了我国由于幅域辽阔带来的出行问题，但也给铁路的维护工作带来了压力。由于火车的承重量和运行速度的不同，对铁轨的冲击也不同，承重量越大，速度越快，对铁轨的冲击越大。弹条就是把铁轨固定在路枕上的弹性扣件，路枕可以看作是固定不变的基础，则铁轨的安全稳定性与弹条的安全稳定性息息相关；对铁轨的冲击越大，对弹条的标准要求越高。由于铁轨的固定需要巨大数量的弹条，所以一个一个的实地实物的试验是不可能的。为了达到国家的严格要求，必须建立起一套完善的试验机构，即试验它的安全可靠性。目前，并没有一种可靠的试验方法或装置能够满足铁路弹条试验标准的要求，因此提出一种铁路弹条试验装置是解决弹条安全可靠性迫在眉睫的问题。

发明内容

发明目的：本发明提供一种铁路弹条疲劳试验机，其目的是解决现阶段没有一种能够准确测出铁路弹条疲劳寿命的试验装置的问题。

技术方案：

一种铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：该试验机包括底座、工作台、加载块和支架；支架设置在底座上，在支架上设置有轴承座，两个轴承座之间设置有主轴，主轴架在两个轴承座上并且一端穿过轴承座，主轴穿过轴承座的一端设置有带轮；带轮通过传动带连接至电机的驱动带轮；主轴通过轴承固定在轴承座上；底座为中空结构，在底座的内部设置有千斤顶，千斤顶通过穿过底座上表面的立轴与工作台连接；在主轴上套有与主轴轴心产生偏心距的轴偏心套，在轴偏心套外套有与轴偏心套轴心产生偏心距的轴承偏心套，轴承偏心套外套有双列轴承座，双列轴承座通过连接导杆连接加载块，加载块在工作台的上方并与工作台相对应，导杆穿过直线轴承座，直线轴承座设置在支架上。

主轴与轴偏心套之间通过键固定；双列轴承座与轴承偏心套之间设置有双列轴承。

在导杆上部穿过穿过直线轴承座的部分设置有弹簧，弹簧的上端与导杆固定，下端与直线轴承座顶触。

在直线轴承座内设置有直线轴承，导杆穿过直线轴承。

立轴穿过工作台的位置设置有立轴导套。

轴偏心套为带法兰的套状结构，该套状结构的内壁圆心D ₂与外壁圆心D ₁之间存在偏心距；该套状结构的内孔的内壁圆心为D ₂，且在内孔上开有键槽；在法兰上设有弧形的长条孔，且弧形长条孔中心弧线的圆心与外壁圆心D ₁重合；在法兰的外圆面上均布4个扳手孔，并且在法兰边缘上标有刻度。

轴承偏心套为带法兰的套状结构，法兰的端面上有4个均布的螺纹孔，螺纹孔的中心与轴承偏心套内壁的圆心C ₂重合，轴承偏心套的外壁的圆心C ₁与轴承偏心套内壁的圆心C ₂存在偏心距，在法兰的外圆面上均布4个扳手孔，在法兰的套端面上还设有螺纹孔。

轴承偏心套和轴偏心套之间通过螺钉相连接，螺钉穿过轴偏心套法兰上的弧形长条孔伸进轴承偏心套法兰上的螺纹孔内旋紧，轴承偏心套和轴偏心套之间为能通过螺钉在轴偏心套上的长条孔内滑动而实现相对转动的结构。

导杆通过销与双列轴承座连接，导杆的底端还设置有用于锁紧加载块的螺母。

轴偏心套和主轴通过传递动力的键连接。

优点及效果：本发明提供一种铁路弹条试验机，该试验机包括：底座、千斤顶、立轴、立轴导套、电机、工作台、驱动带轮、传动带、加载块、螺母、直线轴承、弹簧、销、带轮、键、轴承、轴承座、主轴、双列轴承座、双列轴承、轴承偏心套、轴偏心套、螺钉、圆螺母、支架、导杆等。

本发明的有益效果是：

（1）通过调整轴承偏心套和轴偏心套的相对位置，可以调整导杆的上下滑动位移，即调整试验机加载量的大小；

（2）千斤顶可以承受较大的载荷，同时千斤顶对高度的调节可以进行不同型号的弹条疲劳试验；

（3）采用直线轴承进行导向，能够很好的保证导杆在垂直方向的运动，减小加载块在径向方向与弹条的相互摩擦。。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中轴偏心套的结构图；

图3为图2的侧视图；

图4为本发明中轴承偏心套的结构图；

图5为图4的侧视图；

图6为本发明中轴偏心套与轴承偏心套偏心量之间的关系图；

图7为本发明中轴偏心套与轴承偏心套偏心量之间的另一种状态的关系图；

图8为本发明中双列轴承座的结构图；

图9为图8的侧视图；

图10为本发明中工作台的结构图；

图11为图10的侧面剖视图；

图12为本发明中加载块的结构图；

图13为图12的侧面剖视图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，一种铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：铁路弹条疲劳试验机，该试验机包括底座1、工作台6、加载块9和支架27；支架27设置在底座1上，在支架27上设置有轴承座18，两个轴承座18之间设置有主轴19，主轴19架在两个轴承座18上并且一端穿过轴承座18，主轴19穿过轴承座18的一端设置有带轮15；带轮15通过传动带8连接至电机5的驱动带轮7；电机5也设置在底座1上，底座1为中空结构，在底座1的内部设置有千斤顶2，千斤顶2通过穿过底座1上表面的立轴3与工作台6连接；在主轴19上套有与主轴轴心产生偏心距的轴偏心套24，在轴偏心套24外套有与轴偏心套24轴心产生偏心距的轴承偏心套22，轴承偏心套22外套有双列轴承座20，双列轴承座20通过连接导杆28连接加载块9，加载块9在工作台6的上方并与工作台6相对应，导杆28穿过直线轴承座11，直线轴承座11设置在支架27上。

主轴19与轴偏心套24之间通过键23固定；双列轴承座20与轴承偏心套22之间设置有双列轴承21。

在导杆28上部穿过穿过直线轴承座11的部分设置有弹簧13，弹簧13的上端与导杆28固定，下端与直线轴承座11顶触。

在直线轴承座11内设置有直线轴承12，导杆28穿过直线轴承12。采用直线轴承12来对导杆28进行导向。

立轴3穿过工作台6的位置设置有立轴导套4。

轴偏心套24为带法兰的套状结构，该套状结构的内壁圆心D ₂与外壁圆心D ₁之间存在偏心距；该套状结构的内孔的内壁圆心为D ₂，且在内孔上开有键槽；套的外圆面的外壁的圆心为D ₁，在法兰上设有弧形的长条孔，且弧形长条孔中心弧线的圆心与外壁圆心D ₁重合；在法兰的外圆面上均布4个扳手孔，并且在法兰边缘上标有刻度。

轴承偏心套22为带法兰的套状结构，法兰的端面上有4个均布的螺纹孔，螺纹孔的中心与轴承偏心套内壁的圆心C ₂重合，轴承偏心套22的外壁的圆心C ₁与轴承偏心套内壁的圆心C ₂存在偏心距，在法兰的外圆面上均布4个扳手孔，在法兰的套端面上还设有螺纹孔。

轴承偏心套22和轴偏心套24之间通过螺钉25相连接，螺钉25穿过轴偏心套24法兰上的弧形长条孔伸进轴承偏心套22法兰上的螺纹孔内旋紧，轴承偏心套22和轴偏心套24之间为能通过螺钉25在轴偏心套24上的长条孔内滑动而实现相对转动的结构。

导杆28通过销14与双列轴承座20连接，导杆28的底端还设置有用于锁紧加载块9的螺母10。

电机5安装在底座1的上面上，驱动带轮7安装在电机5的输出轴上，通过传动带8将动力传递到安装在主轴19上的带轮15；主轴19通过轴承17固定在轴承座18上；双列轴承21套在轴承偏心套22上，轴承偏心套22套在轴偏心套24上，并通过螺钉25将轴承偏心套22和轴偏心套24固定在一起，轴偏心套24安装在主轴19上，并用圆螺母26固定轴向位置，轴偏心套24和主轴19通过键23传递动力，然后双列轴承21这一整体安装到双列轴承座20的内孔中。

如图2和3所示，轴偏心套24为带法兰的套状结构，内孔的圆心为D ₂，且在内孔上开有键槽；套的外圆面的圆心为D ₁，在法兰上设有弧形的长条孔，且长条孔中心弧线的圆心与外圆面的圆心D ₁重合；在法兰的外圆面上均布4个扳手孔，便于调整轴偏心套的角度，并且在法兰边缘上标有刻度，便于识别轴承偏心套22和轴偏心套24的总体偏心量。

如图4和5所示，轴承偏心套22为带法兰套状结构，内孔的圆心为C ₂；法兰的端面上有4个均布的螺纹孔，螺纹孔的中心线的圆心为C ₂；套的外圆面的圆心为C ₁；在法兰的外圆面上均布4个扳手孔，便于调整轴偏心套的角度，在法兰的另一侧的套端面上设有用于安装端盖的螺纹孔。

轴承偏心套22和轴偏心套24之间通过螺钉25相连接，并且螺钉25可以在轴偏心套24上的长条孔内滑动，使轴承偏心套22和轴偏心套24产生相对转动，即有不同的总体偏心量，从而达到不同的加载量。

如图6和7所示，轴偏心套24相对于的主轴19的偏心量为e ₁，轴承偏心套22的相对于轴偏心套24偏心量为e ₂。轴承偏心套22和轴偏心套24进行安装时，轴偏心套24的内孔圆心D ₂与主轴19的圆心O重合，轴偏心套24的外圆面圆心D ₁与轴承偏心套22的内孔圆心C ₂重合为P点，轴承偏心套22的外圆面的圆心C ₁在图4中为Q点。当轴承偏心套22和轴偏心套24为图6所示位置时，试验机有最大加载量e ₁+e ₂；当轴承偏心套22和轴偏心套24为图7所示位置时，试验机有最小加载量e ₂-e ₁。

如图8和9所示，双列轴承座20为套装结构，在其下端有两个耳环，且在耳环上设有销孔。

如图10和11所示，工作台6为圆饼状结构，在其下方有一方形块，在方形块的中心设有与立轴3相连的螺纹孔。

如图12和13所示，加载块9为阶梯轴状结构，在直径较小的轴中心设有与导杆28相连的螺纹孔。

在进行试验之前，调节千斤顶2的位置，使弹条试样处在合适的高度，然后放松螺钉25和圆螺母26，通过轴承偏心套22和轴偏心套24上的扳手孔调节两者的相对位置，使试验机设置在要求的加载量。

安装完毕后，接通电源，电机5驱动主轴19旋转，在偏心套的带动下，导杆28便会在直线轴承12的导向作用下上下移动，使加载块9往复的挤压和放松弹条，达到试验的目的。通过测定一定次数的挤压和放松过程后，弹条的性能，以及在弹条发生疲劳损伤时，所经历的挤压和放松的次数，就可建立弹条的使用性能和疲劳寿命的关系。

Claims (10)

1.一种铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：该试验机包括底座（1）、工作台（6）、加载块（9）和支架（27）；支架（27）设置在底座（1）上，在支架（27）上设置有轴承座（18），两个轴承座（18）之间设置有主轴（19），主轴（19）架在两个轴承座（18）上并且一端穿过轴承座（18），主轴（19）穿过轴承座（18）的一端设置有带轮（15）；带轮（15）通过传动带（8）连接至电机（5）的驱动带轮（7）；主轴（19）通过轴承（17）固定在轴承座（18）上；底座（1）为中空结构，在底座（1）的内部设置有千斤顶（2），千斤顶（2）通过穿过底座（1）上表面的立轴（3）与工作台（6）连接；在主轴（19）上套有与主轴轴心产生偏心距的轴偏心套（24），在轴偏心套（24）外套有与轴偏心套（24）轴心产生偏心距的轴承偏心套（22），轴承偏心套（22）外套有双列轴承座（20），双列轴承座（20）通过连接导杆（28）连接加载块（9），加载块（9）在工作台（6）的上方并与工作台（6）相对应，导杆（28）穿过直线轴承座（11），直线轴承座（11）设置在支架（27）上。

2.根据权利要求1所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：主轴（19）与轴偏心套（24）之间通过键（23）固定；双列轴承座（20）与轴承偏心套（22）之间设置有双列轴承（21）。

3.根据权利要求1所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：在导杆（28）上部穿过直线轴承座（11）的部分设置有弹簧（13），弹簧（13）的上端与导杆（28）固定，下端与直线轴承座（11）顶触。

4.根据权利要求1所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：在直线轴承座（11）内设置有直线轴承（12），导杆（28）穿过直线轴承（12）。

5.根据权利要求1所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：立轴（3）穿过工作台（6）的位置设置有立轴导套（4）。

6.根据权利要求1所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：轴偏心套（24）为带法兰的套状结构，该套状结构的内壁圆心（D ₂）与外壁圆心（D ₁）之间存在偏心距；该套状结构的内孔的内壁圆心为D ₂，且在内孔上开有键槽；在法兰上设有弧形的长条孔，且弧形长条孔中心弧线的圆心与外壁圆心（D ₁）重合；在法兰的外圆面上均布4个扳手孔，并且在法兰边缘上标有刻度。

7.根据权利要求6所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：轴承偏心套（22）为带法兰的套状结构，法兰的端面上有4个均布的螺纹孔，螺纹孔的中心与轴承偏心套内壁的圆心（C ₂）重合，轴承偏心套（22）的外壁的圆心（C ₁）与轴承偏心套内壁的圆心（C ₂）存在偏心距，在法兰的外圆面上均布4个扳手孔，在法兰的套端面上还设有螺纹孔。

8.根据权利要求7所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：轴承偏心套（22）和轴偏心套（24）之间通过螺钉（25）相连接，螺钉（25）穿过轴偏心套（24）法兰上的弧形长条孔伸进轴承偏心套（22）法兰上的螺纹孔内旋紧，轴承偏心套（22）和轴偏心套（24）之间为能通过螺钉（25）在轴偏心套（24）上的长条孔内滑动而实现相对转动的结构。

9.根据权利要求1所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：导杆（28）通过销（14）与双列轴承座（20）连接，导杆（28）的底端还设置有用于锁紧加载块（9）的螺母（10）。

10.根据权利要求1所述的铁路弹条疲劳试验机，其特征在于：轴偏心套（24）和主轴（19）通过传递动力的键（23）连接。