CN104406803A - 转向架构架强度试验的辅助加载装置 - Google Patents

Abstract

转向架构架强度试验的辅助加载装置属于铁路车辆转向架构架强度试验的辅助加载装置领域，该装置包括四个垂向扭转载荷加载座、两个垂向载荷加载座、两组螺母垫块、横向载荷加载装置、四个制动载荷加载座、两个抗蛇形摇摆载荷加载座、两个齿轮箱载荷加载座、两个纵向载荷及横向约束加载梁、两个电机载荷加载座、纵向约束牵引座和两个测试用牵引拉杆。本发明的有益效果是：该装置通过多个具有延长结构的承力载荷加载部件扩展了原有的布局空间，使构架强度试验不必简化受力加载点的个数，并且各施力驱动部件或承力部件之间的布局空间充足，彼此不会发生干涉和冲突，其仿真构架动态综合承力状态时的试验结果更为真实准确。

Description

转向架构架强度试验的辅助加载装置

技术领域

本发明属于铁路车辆转向架构架强度试验的辅助加载装置领域，具体涉及一种转向架构架强度试验的辅助加载装置。

背景技术

如图1和图2所示的铁路车辆转向架，其构架是由两个纵梁2、两个横梁1及固连于横梁1两端的侧梁3焊接而成的H型结构，每个横梁1均包括齿轮箱吊座1-2、电机吊座1-3和一组牵引拉杆座1-4，两个无缝钢管1-1彼此平行，其二者的间距分别通过两个平行的纵梁2跨接和固定。齿轮箱吊座1-2和电机吊座1-3均位于横梁1的外侧，一组牵引拉杆座1-4固连于横梁1中段的上方并位于齿轮箱吊座1-2和电机吊座1-3之间。纵梁2的两端分别与两个横梁1固连，纵梁2的上端中段设有构架横向止挡2-1，在纵梁2一端设有一个横向减震器座2-2。两个横梁1以构架的垂向旋转轴z为旋转对称中心，彼此按180°的圆周角旋转对称，两个纵梁2以同样的旋转中心和圆周角彼此旋转对称。

侧梁3包括空气弹簧座3-1和两条悬臂，两条悬臂分别位于空气弹簧座3-1的两端，并向两侧伸展形成翼形的结构。每一条悬臂均包括制动吊座3-4、一系弹簧座3-3、翼桥段3-2、轮轴定位座3-5，一系弹簧座3-3通过翼桥段3-2与空气弹簧座3-1连接，制动吊座3-4固连于翼桥段3-2的内侧，轮轴定位座3-5固连于翼桥段3-2的下方。制动吊座3-4由制动吊座悬臂3-4-1和制动吊座基座3-4-2共同构成。

如图1所示，空气弹簧座3-1的外侧壁还分别固连有一个抗蛇形减震器吊座3-6和一个抗侧滚扭杆座3-7。两个侧梁3关于转向架整体结构的x轴对称，并分别通过各自的空气弹簧座3-1固连于两个横梁1的两端，整个构架通过焊接一体成型。

由于铁路车辆的转向架构架是承载车体重量、传递牵引力和制动动力的核心部件，在其理论设计完成后，通常还需对初产的转向架构架进行载荷强度试验。构架强度试验包括静强度试验和疲劳强度试验，静强度试验通过对构架进行静态应力加载测试来检验构架在最大理论载荷的复合作用下是否会产生永久变形，而疲劳强度试验则是连续模拟列车在正常运行环境下所承受的综合受力环境，以便验证转向架构架力学结构的合理性，通过获取关键部件的动态受力数据和检查构架是否会产生疲劳裂纹，进一步识别静强度试验中未被发现的疲劳风险点，并为改进设计提供参考依据。

强度试验通常采用液压作动器作为受力点直线往复运动的施力驱动元件，如图3所示，驱动元件前端的活塞杆连接座分为多种形式，比如，基于关节球头的横向连轴型连接座a-1、基于关节球头的端面型连接座a-2、基于法兰的轴连型连接座b-1等。按照额定推力的指标，液压作动器还可分为多种类型，如常见的50KN型作动器A、100KN型作动器B、150KN作动器C、250KN型作动器D、500KN型作动器E，另外，做为阻尼元件的气动反力杆F和两端均带有万向节的支撑杆G也经常被使用。通常这些施力驱动元件或阻尼支撑元件的一端均与龙门框架的横梁、立柱或水平地面固定，另一端通过加载装置连接在待测试的转向架上。

为了较为真实地再现列车在运行中所承受的综合受力环境，就要求在疲劳强度试验中尽可能地模拟构架与其它全部关联部件的受力情况，以求充分仿真构架在同时受到载重、挤压、拉伸、晃动、扭转和翻滚等合力作用下的承力状态。然而，由于转向架构架上的承力点众多、受力方向各异，而构架的整体结构又复杂而紧凑，这使得加载施力驱动元件的总体空间非常有限，作动器布局空间严重不足，甚至存在彼此冲突和干涉，无法按常规方式实现全部加载，因此，现有的载荷强度试验不得不放弃部分施力驱动元件的加载，仅对经过力学简化后的少数构架受力节点进行受力加载，这导致载荷强度试验的模拟结果与实际情况存在较大偏差，不能很好地反应构架的真实受力情况，所取得力学数据的有效性也存在一定误差，给构架结构强度的风险检测带来盲点，成为车辆安全化设计的一个障碍。

发明内容

为了解决现有转向架构架强度试验仅对经过力学简化后的少数构架受力节点进行受力加载，无法充分仿真构架在同时受到载重、挤压、拉伸、晃动、扭转和翻滚等合力作用下的承力状态，致使试验的模拟结果与实际情况存在较大偏差，所取得力学数据的有效性也存在一定误差，不能全面反应构架的真实受力情况并带来设计风险隐患的技术问题，本发明提供一种转向架构架强度试验的辅助加载装置。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

转向架构架强度试验的辅助加载装置包括四个垂向扭转载荷加载座、两个垂向载荷加载座、两组螺母垫块、横向载荷加载装置、四个制动载荷加载座、两个抗蛇形摇摆载荷加载座、两个齿轮箱载荷加载座、两个纵向载荷及横向约束加载梁、两个电机载荷加载座、纵向约束牵引座和两个测试用牵引拉杆；垂向扭转载荷加载座包括垂向扭转座上端板、垂向扭转座下端板、球头固定筒、球窝圆盘和四个第一螺杆，所述球头固定筒的上端面中心设有第一球头，其下端面与垂向扭转座下端板固连，球窝圆盘的下端面设有第一球窝腔，球窝圆盘与球头固定筒通过第一球头滑动连接并共同构成第一自定球面副；垂向扭转座上端板与垂向扭转座下端板通过四个第一螺杆固连；垂向载荷加载座包括球头连杆、垂向载荷球窝座、垂向载荷加载座连接板和芯轴，球头连杆的下端设有第二球头；垂向载荷球窝座的上端设有第二球窝腔，其下端设有芯轴定位腔，球头连杆的第二球头嵌入第二球窝腔内，其二者共同形成第二自定心球面副；垂向载荷球窝座的下端与垂向载荷加载座连接板上端固连，芯轴中段的圆台被垂向载荷加载座连接板限位于芯轴定位腔内，芯轴的下段从垂向载荷加载座连接板中心的通孔伸出，形成一个定位杆；每一组螺母垫块均包括两个完全相同的垫块，其垫块的中心设有螺孔。

所述横向载荷加载装置包括横向加载梁、吊装横梁、两个吊杆、四个第二螺杆、横向载荷加载板和两个承力止挡，所述吊装横梁位于横向加载梁的上方，其二者平行；吊杆的两端均为螺柱，可以通过旋转吊杆调整其总长度；一个吊杆的两端均通过一个关节轴承分别与吊装横梁和横向加载梁的一个端部转动连接，另一个吊杆用同样的方式同时与吊装横梁和横向加载梁的另一个端部转动连接；横向载荷加载板通过四个第二螺杆固连于横向加载梁的前端，所述四个第二螺杆的间隙形成第一矩形框架；所述的两个垂向载荷加载座中的一个位于第一矩形框架内。

所述制动载荷加载座包括制动载荷加载座连接座、两个制动载荷加载座夹板、制动载荷加载座第一销轴和制动载荷加载座第二销轴,所述制动载荷加载连接座的上端面和两个侧面均分别设有两个螺孔；制动载荷加载座夹板的后端设有两个螺孔，其中段和前端分别设有第一销孔和第二销孔；两个制动载荷加载座夹板的后端分别通过螺栓同制动载荷加载连接座的两侧固连，制动载荷加载座第二销轴的两端分别同两个制动载荷加载座夹板上的第二销孔转动连接；制动载荷加载座第一销轴按同样的方式与两个制动载荷加载座夹板上的第一销孔转动连接。

所述抗蛇形摇摆载荷加载座包括抗蛇形摇摆载荷加载端板和凸字形定位块，凸字形定位块的双肩端面上分别设有一个螺孔，抗蛇形摇摆载荷加载端板上设有四个螺孔，所述凸字形定位块的底端固连于抗蛇形摇摆载荷加载端板的中部。

所述齿轮箱载荷加载座包括齿轮箱加载座竖板、齿轮箱加载座水平横板，所述齿轮箱加载座竖板的侧壁上设有四个螺孔，齿轮箱加载座水平横板的上端面设有四个螺孔，齿轮箱加载座竖板与齿轮箱加载座水平横板固连并形成一个直角三角形，其直角三角形的斜边方向通过加强筋固连加固。

所述纵向载荷及横向约束加载梁包括横梁、两个模拟轴箱、两个橡胶节点、纵向载荷加载座、垂向支撑垫板和两个横向约束加载座；模拟轴箱前端设有轴孔，橡胶节点压装并固连于模拟轴箱的轴孔内；两个模拟轴箱均水平放置并分别固连于横梁同一侧壁的两端，纵向载荷加载座是由两块纵向载荷加载端板与四个第三螺杆固连而共同形成的四棱柱结构，其第三螺杆的间隙形成第二矩形框架；所述第二矩形框架跨过横梁的中段，其二者滑动连接。

两个横向约束加载座分别固连于横梁的两端，垂向支撑垫板的上端面与横梁的中段的下端面连接，垂向支撑垫板位于第二矩形框架内部。

所述电机载荷加载座包括上盖板、竖直连接板、侧盖板、两个斜向加强夹板、下盖板和第三矩形框架，第三矩形框架是由斜向载荷前端板和斜向载荷加载板通过四个第四螺杆固连而共同形成的四棱柱结构；所述下盖板为矩形板，其上开有斜向的矩形缺口，上盖板、竖直连接板、侧盖板和下盖板彼此固连并合围形成一个带有侧向开口的方盒结构；两个斜向加强夹板彼此平行放置并与矩形缺口上平行的两条长边对齐，斜向加强夹板的两端分别与上盖板和下盖板固连；斜向载荷前端板位于所述的方盒结构内部，其前端面与矩形缺口的短边侧壁固连，其左、右的两个侧端面分别与两个斜向加强夹板以及矩形缺口上两条平行的长边的侧壁固连，斜向载荷前端板的上端面与上盖板的下端面固连；上盖板的前端从所述方盒结构的上方探出并呈屋檐状，其屋檐状结构下端面设有定位槽，定位槽上设有两个垂向定位螺孔。

所述纵向约束牵引座包括升降滑道、升降杆和两块牵引拉杆连接板，升降滑道和升降杆都是横截面为矩形的空心棱柱结构，其前、后两个竖板均设有沿垂向的长条孔，升降滑道的下端设有水平基座，升降滑道的左、右两个竖板均通过加强筋板与基座固连；所述升降杆的前、后两个端面分别沿竖直方向设有多个高度定位螺孔；所述牵引拉杆连接板的左侧设有牵引拉杆连轴座安装槽、其右侧设有半圆形的牵引拉杆通孔，在牵引拉杆连轴座安装槽的上方和下方分别设有牵引拉杆连轴固定孔；所述的两块牵引拉杆连接板与升降杆上端的左、右端面分别固连，两块牵引拉杆连接板以升降杆的垂向中轴线为旋转轴彼此旋转对称；升降杆与升降滑道配合并可通过高度定位螺栓固定其升降的高度。

所述测试用牵引拉杆包括两个牵引拉杆端座、两个牵引拉杆连轴、拉力传感器、两个长螺钉和两个短螺钉，牵引拉杆端座的一端是带有内螺纹的连杆，其另一端设有垂直于连杆径向的牵引拉杆连轴座；牵引拉杆连轴的两端分别设有螺孔，牵引拉杆连轴的中段与牵引拉杆连轴座轴连；拉力传感器两端的螺杆分别与两个牵引拉杆端座上带有内螺纹的连杆螺纹连接；所述两个长螺钉均沿着同一方向分别与一个牵引拉杆连轴上的螺孔螺纹连接，两个短螺钉均沿与长螺钉相同的方向分别与另一个牵引拉杆连轴上的螺孔螺纹连接。

所述第三矩形框架的螺杆垂向间距大于第二矩形框架的高度，电机载荷加载座通过其第三矩形框架斜向跨过纵向载荷及横向约束加载梁。

本发明的有益效果是：该转向架构架强度试验的辅助加载装置通过多个具有延长结构的承力载荷加载部件扩展了原有的布局空间，使构架强度试验不必简化受力加载点的个数，并且各施力驱动部件或承力部件之间的布局空间充足，彼此不会发生干涉和冲突，其仿真构架动态综合承力状态时的试验结果更为真实准确。多个具有自定心功能的球面副结构能确保所需的力的施加方向符合试验需求，此外该装置还具有操作方便，成本低廉等优点。

附图说明

图1是铁路车辆转向架构架的俯视图；

图2是图1翻转后的立体图；

图3是现有施力驱动元件的三种连接座的示意图；

图4是本发明转向架构架强度试验的辅助加载装置的立体图；

图5是图4的爆炸装配示；

图6是本发明垂向扭转载荷加载座的装配示意图；

图7是本发明垂向载荷加载座和螺母垫块的应用示意图；

图8是本发明垂向载荷加载座的轴向剖视图；

图9是本发明横向载荷加载装置的立体图；

图10是本发明垂向载荷加载座和横向载荷加载装置的应用示意图；

图11是本发明制动载荷加载座的立体图；

图12是本发明抗蛇形摇摆载荷加载座的立体图；

图13是本发明制动载荷加载座和抗蛇形摇摆载荷加载座的应用示意图；

图14是本发明纵向载荷及横向约束加载梁的爆炸装配示意图图；

图15是本发明纵向载荷及横向约束加载梁的应用示意图；

图16是本发明电机载荷加载座的爆炸装配示意图；

图17是本发明齿轮箱载荷加载座和电机载荷加载座的应用示意图；

图18是本发明齿轮箱载荷加载座、电机载荷加载座和纵向载荷及横向约束加载梁的装配应用示意图；

图19是本发明纵向约束牵引座和测试用牵引拉杆的爆炸装配示意图；

图20是本发明测试用牵引拉杆的立体图；

图21是本发明纵向约束牵引座和测试用牵引拉杆的应用示意图；

图22是本发明转向架构架强度试验的辅助加载装置的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图4至图5所示，本发明的转向架构架强度试验的辅助加载装置包括四个垂向扭转载荷加载座4、两个垂向载荷加载座5、两组螺母垫块6、横向载荷加载装置7、四个制动载荷加载座8、两个抗蛇形摇摆载荷加载座9、两个齿轮箱载荷加载座10、两个纵向载荷及横向约束加载梁11、两个电机载荷加载座12、纵向约束牵引座13和两个测试用牵引拉杆14。

如图6所示，垂向扭转载荷加载座4包括垂向扭转座上端板4-2、垂向扭转座下端板4-1、球头固定筒4-3、球窝圆盘4-4和四个第一螺杆4-5，所述球头固定筒4-3的上端面中心设有第一球头4-3-1，其下端面与垂向扭转座下端板4-1固连；球窝圆盘4-4的下端面设有第一球窝腔，球窝圆盘4-4与球头固定筒4-3通过第一球头4-3-1滑动连接并共同构成第一自定球面副；垂向扭转座上端板4-2与垂向扭转座下端板4-1通过四个第一螺杆4-5固连。具体应用时，将每个垂向扭转载荷加载座4上的第一自定球面副均从下方嵌入一系弹簧座3-3的空腔中，再将垂向扭转座上端板4-2和垂向扭转座下端板4-1通过四个第一螺杆4-5固连，使整个垂向扭转载荷加载座4套在一系弹簧座3-3上并从下方对其进行支撑。分别用四个250KN型作动器D通过基于关节球头的端面型连接座a-2固连于每一个垂向扭转座上端板4-2的上端面，并将整个转向架构架悬吊在龙门框架上，它们向转向架构架的四个一系弹簧座3-3分别施加非同步的上、下往复运动载荷，以模拟列车行进中的颠簸和侧翻运动。所述的四个250KN型作动器D中的至多三个均可以用气动反力杆F代替。

如图8所示，垂向载荷加载座5包括球头连杆5-1、垂向载荷球窝座5-2、垂向载荷加载座连接板5-3和芯轴5-4，球头连杆5-1的下端设有第二球头5-1-1；垂向载荷球窝座5-2由两个分体结构扣合而成，它们通过螺栓固连，垂向载荷球窝座5-2内部的上端设有第二球窝腔5-2-1，其下端设有芯轴定位腔5-2-2，球头连杆5-1的第二球头5-1-1嵌入第二球窝腔5-2-1内，其二者共同形成第二自定心球面副。垂向载荷球窝座5-2的下端与垂向载荷加载座连接板5-3上端固连，芯轴5-4中段的圆台被垂向载荷加载座连接板5-3限位于芯轴定位腔5-2-2内，芯轴5-4的下段从垂向载荷加载座连接板5-3中心的通孔伸出，形成一个定位杆。如图7或图10所示，具体应用时，两个垂向载荷加载座5分别通过基于法兰的轴连型连接座b-1同500KN型作动器E同轴连接，每个芯轴5-4的下端均插入到一个对应的空气弹簧座3-1中心的轴孔中，起到对500KN型作动器E的径向约束作用。500KN型作动器E的上端与龙门框架固连，其通过垂向载荷加载座连接板5-3向空气弹簧座3-1的上端面施加沿竖直方向的压力，以模拟列车转向架构架承受的负重载荷。

如图5或图7所示，每一组螺母垫块6均包括两个完全相同的垫块，其垫块的中心设有螺孔。每一组螺母垫块6的下端均固连于一个对应的抗侧滚扭杆座3-7上，两个100KN型作动器B分别通过基于关节球头的横向连轴型连接座a-1与一组螺母垫块6的上端面固连，具体应用时，两个100KN型作动器B的上端分别与龙门框架固连，其通过抗侧滚扭杆座3-7向转向架构架的两侧施加往复的推力和拉力载荷，以模拟列车行进中的侧滚摆动。

如图9所示，所述横向载荷加载装置7包括横向加载梁7-1、吊装横梁7-2、两个吊杆7-3、四个第二螺杆7-4、横向载荷加载板7-5和两个承力止挡7-6，所述吊装横梁7-2位于横向加载梁7-1的上方，其二者平行。吊杆7-3的两端均为螺柱，可以通过旋转吊杆调整其总长度，一个吊杆7-3的两端均通过一个关节轴承7-3-1分别与吊装横梁7-2和横向加载梁7-1的一个端部转动连接，另一个吊杆7-3用同样的方式同时与吊装横梁7-2和横向加载梁7-1的另一个端部转动连接。横向载荷加载板7-5通过四个第二螺杆7-4固连于横向加载梁7-1的前端，所述四个第二螺杆7-4的间隙形成第一矩形框架7-4-1；所述的两个垂向载荷加载座5中的一个位于第一矩形框架7-4-1内。如图10所示，具体应用时，将吊装横梁7-2水平固连于龙门框架上，横向加载梁7-1通过两个吊杆7-3成为悬吊结构。横向载荷加载板7-5的前端通过基于关节球头的端面型连接座a-2与一个150KN型作动器C固连，横向加载梁7-1下方的两个承力止挡7-6分别同纵梁2上端的两个构架横向止挡2-1固连。150KN型作动器C的水平往复驱动力顺次经第一矩形框架7-4-1、横向加载梁7-1和两个承力止挡7-6施加在两个纵梁2上，其同时模拟列车行进过程中左右摇摆时对转向架构架造成的压力以及由车载横向减震器对横向减震器座2-2施加的阻尼压力。第一矩形框架7-4-1可以避开位于其内部的垂向载荷加载座5，使得与其连接的500KN型作动器E的布置不会与150KN型作动器C发生干涉冲突。

如图11所示，所述制动载荷加载座8包括制动载荷加载座连接座8-1、两个制动载荷加载座夹板8-2和制动载荷加载座第二销轴8-3，所述制动载荷加载连接座8-1的上端面和两个侧面均分别设有两个螺孔；制动载荷加载座夹板8-2的后端设有两个螺孔，其中段和前端分别设有第一销孔8-2-1和第二销孔8-2-2。两个制动载荷加载座夹板8-2的后端分别通过螺栓同制动载荷加载连接座8-1的两侧固连，制动载荷加载座第二销轴8-3的两端分别同两个制动载荷加载座夹板8-2上的第二销孔8-2-2转动连接。如图13所示，具体应用时，用螺栓将制动载荷加载连接座8-1的上端面与制动吊座基座3-4-2的下端面固连，将50KN型作动器A通过基于关节球头的横向连轴型连接座a-1轴连于两个制动载荷加载座夹板8-2上的第一销孔8-2-1内，同时将制动载荷加载座第二销轴8-3穿过制动吊座悬臂3-4-1上的横向螺孔，最后在将两个制动载荷加载座夹板8-2分别固连于制动载荷加载连接座8-1的两侧。四个50KN型作动器A均按相同的方式与制动吊座3-4连接，它们共同模拟列车刹车时由制动装置向转向架构架施加的载荷。

如图12所示，所述抗蛇形摇摆载荷加载座9包括抗蛇形摇摆载荷加载端板9-1和凸字形定位块9-2，凸字形定位块9-2的双肩端面上分别设有一个螺孔，抗蛇形摇摆载荷加载端板9-1上设有四个螺孔，所述凸字形定位块9-2的底端固连于抗蛇形摇摆载荷加载端板9-1的中部。如图13所示，具体应用时，两个100KN型作动器B分别通过基于关节球头的端面型连接座a-2同一个对应的抗蛇形摇摆载荷加载端板9-1固连，作动器B的另一端固连于龙门框架的立柱上，其驱动力用于模拟列车行进过程中转向架构架所承受的、垂直于轮毂平面的蛇形摆动载荷。

如图17所示，所述齿轮箱载荷加载座10包括齿轮箱加载座竖板10-1、齿轮箱加载座水平横板10-2，所述齿轮箱加载座竖板的侧壁上设有四个螺孔，齿轮箱加载座水平横板的上端面设有四个螺孔，齿轮箱加载座竖板与齿轮箱加载座水平横板固连并形成一个直角三角形，其直角三角形的斜边方向通过加强筋固连加固。具体应用时，两个齿轮箱载荷加载座10分别通过齿轮箱加载座竖板10-1固连于转向架构架两侧各自的齿轮箱吊座1-2侧面，两个150KN型作动器C的一端分别通过基于关节球头的端面型连接座a-2与对应的一个齿轮箱加载座水平横板10-2的上端面固连，该作动器C的另一端固连于龙门框架的横梁上，其沿铅垂方向的向下压力用于模拟齿轮箱座1-2向转向架构架上的横梁1所施加的向下压力。

如图14所示，所述纵向载荷及横向约束加载梁11包括横梁11-1、两个模拟轴箱11-2、两个橡胶节点11-3、纵向载荷加载座11-4、垂向支撑垫板11-5和两个横向约束加载座11-6；模拟轴箱11-2前端设有轴孔，橡胶节点11-3压装并固连于模拟轴箱11-2的轴孔内。两个模拟轴箱11-2均水平放置并分别固连于横梁11-1同一侧壁的两端，纵向载荷加载座11-4是由两块纵向载荷加载端板11-4-1与四个第三螺杆11-4-2固连而共同形成的四棱柱结构，其第三螺杆11-4-2的间隙形成第二矩形框架11-4-3；所述第二矩形框架11-4-3跨过横梁11-1的中段，其二者滑动连接。模拟轴箱11-2是现有转向架轴箱的仿制品，二者的结构和材料完全相同，橡胶节点11-3也采用转向架上用于套在轮轴上的原有橡胶节点。

两个横向约束加载座11-6分别固连于横梁11-1的两端，垂向支撑垫板11-5的上端面与横梁11-1的中段的下端面连接，垂向支撑垫板11-5位于第二矩形框架11-4-3内部。如图15所示，具体应用时，通过与轮轴定位座3-5外形相同的锁紧块将橡胶节点11-3两端半圆型的定位柱压入并轴连于轮轴定位座3-5的半圆形空腔内。用一个250KN型作动器D通过基于关节球头的端面型连接座a-2与位于横梁11-1外侧的纵向载荷加载端板11-4-1固连，支撑杆G的顶端通过基于关节球头的端面型连接座a-2与垂向支撑垫板11-5的下端面固连，其在横梁11-1的中段下方起到支持作用。两个气动反力杆F分别通过基于关节球头的端面型连接座a-2固连于横向约束加载座11-6的前端，所述两个气动反力杆F均沿y轴布置于转向架构架的x轴的同一侧。

两个250KN型作动器D分别通过各自对应的第二矩形框架11-4-3沿水平x轴方向顺次驱动横梁11-1和模拟轴箱11-2，最终经橡胶节点11-3将运动载荷加在四个轮轴定位座3-5上，其用于模拟列车轮轴对转向架构架两侧所施加的纵向载荷。同时，转向架构架的x轴的同一侧的两个气动反力杆F分别向各自对应的横梁11-1施加沿y轴的阻尼反作用力。在横向约束加载座11-6与气动反力杆F之间可以加装压力传感器，用于采集列车左右摇晃时转向架构架对通过轮轴定位座3-5向轮轴所施加的轴向压力。

如图16所示，电机载荷加载座12包括上盖板12-1、竖直连接板12-2、侧盖板12-3、两个斜向加强夹板12-5、下盖板12-6和第三矩形框架12-4，所述第三矩形框架12-4是由斜向载荷前端板12-4-1和斜向载荷加载板12-4-2通过四个第四螺杆12-4-3固连而共同形成的四棱柱结构。

所述下盖板12-6为矩形板，其上开有斜向的矩形缺口12-6-1，上盖板12-1、竖直连接板12-2、侧盖板12-3和下盖板12-6彼此固连并合围形成一个带有侧向开口的方盒结构；两个斜向加强夹板12-5彼此平行放置并与矩形缺口12-6-1上平行的两条长边对齐，斜向加强夹板12-5的两端分别与上盖板12-1和下盖板12-6固连。所述斜向载荷前端板12-4-1位于所述的方盒结构内部，其前端面与矩形缺口12-6-1的短边侧壁固连，其左、右的两个侧端面分别与两个斜向加强夹板12-5以及矩形缺口12-6-1上两条平行的长边的侧壁固连，斜向载荷前端板12-4-1的上端面与上盖板12-1的下端面固连。上盖板12-1的前端从所述方盒结构的上方探出并呈屋檐状，其屋檐状结构下端面设有定位槽12-1-1，定位槽上设有两个垂向定位螺孔。

如图17所示，具体应用时，定位槽12-1-1通过螺栓与电机吊座1-3的上端面固连，两个100KN型作动器B的一端分别通过基于关节球头的端面型连接座a-2与所对应的一个上盖板12-1的上端面固连，其另一端与龙门框架固连。竖直连接板12-2的前端面通过螺栓与电机吊座1-3的竖直前端面固连。两个50KN型作动器A分别通过基于关节球头的端面型连接座a-2与对应的一个斜向载荷加载板12-4-2固连，其另一端与龙门框架立柱固连，所述的50KN型作动器A通过第三矩形框架12-4将沿xy的合力载荷施加到所述方盒结构上，电机载荷加载座12将由100KN型作动器B所产生的垂向压力与前述沿xy轴的合力再次形成合力并将该沿xyz三轴的复合载荷同时施加在电机吊座1-3上，以模拟电机吊座对纵梁2施加的复杂合力。

如图18和图22所示，由于第三矩形框架12-4的螺杆垂向间距大于第二矩形框架11-4-3的高度，并且电机载荷加载座12通过其第三矩形框架12-4斜向跨过纵向载荷及横向约束加载梁11，因此产生沿xy轴合力的作动器B不会与加载到纵向载荷及横向约束加载梁11上的作动器D、气动反力杆F发生冲突，同时其也不会与齿轮箱载荷加载座10上的150KN型作动器C发生布局干涉。

如图19所示，所述纵向约束牵引座13包括升降滑道13-1、升降杆13-2和两块牵引拉杆连接板13-3，升降滑道13-1和升降杆13-2都是横截面为矩形的空心棱柱结构，其前、后两个竖板均设有沿垂向的长条孔，升降滑道13-1的下端设有水平基座，升降滑道13-1的左、右两个竖板均通过加强筋板与基座固连。

所述升降杆13-2的前、后两个端面分别沿竖直方向设有多个高度定位螺孔；所述牵引拉杆连接板13-3的左侧设有牵引拉杆连轴座安装槽13-3-1、其右侧设有半圆形的牵引拉杆通孔13-3-2，在牵引拉杆连轴座安装槽13-3-1的上方和下方分别设有牵引拉杆连轴固定孔13-3-3。

所述的两块牵引拉杆连接板13-3与升降杆13-2上端的左、右端面分别固连，两块牵引拉杆连接板13-3以升降杆13-2的垂向中轴线为旋转轴彼此旋转对称；升降杆13-2与升降滑道13-1配合并可通过高度定位螺栓固定其升降的高度。

如图20所示，所述测试用牵引拉杆14包括两个牵引拉杆端座14-1、两个牵引拉杆连轴14-2、拉力传感器14-3、两个长螺钉14-4和两个短螺钉14-5，牵引拉杆端座14-1的一端是带有内螺纹的连杆14-1-1，其另一端设有垂直于连杆径向的牵引拉杆连轴座14-1-2；牵引拉杆连轴14-2的两端分别设有螺孔，牵引拉杆连轴14-2的中段与牵引拉杆连轴座14-1-2轴连；拉力传感器14-3两端的螺杆分别与两个牵引拉杆端座14-1上带有内螺纹的连杆14-1-1螺纹连接；所述两个长螺钉14-4均沿着同一方向分别与一个牵引拉杆连轴14-2上的螺孔螺纹连接，两个短螺钉14-5均沿与长螺钉14-4相同的方向分别与另一个牵引拉杆连轴14-2上的螺孔螺纹连接。

如图21所示，具体应用时，先将纵向约束牵引座13推入悬吊的转向架构架下方并将其下端的水平基座与水平地面固连，然后降低转向架的高度，通过调整升降杆13-2的定位高度将两个测试用牵引拉杆14与两组牵引拉杆座1-4均调整至同一水平高度，最后，分别将两个长螺钉14-4和两个短螺钉14-5的末端与两个横梁1上对应的一组牵引拉杆座1-4固连。牵引拉杆座1-4用以模拟构架对列车车厢的牵引力。

如图4和图22所示，本发明的转向架构架强度试验的辅助加载装置通过多个具有延长螺杆的矩形框架等承力载荷加载部件扩展了原有的布局空间，使构架强度试验不必简化受力加载点的个数，并且各施力驱动部件或承力部件之间均不会因空间不足而发生干涉和冲突。构架强度试验使用本装置可以更充分仿真构架在同时受到载重、挤压、拉伸、晃动、扭转和翻滚等合力作用下的承力状态，其试验结果更为真实准确。多个具有自定心功能球面副结构能确保所需的力的施加方向符合试验需求，此外该装置还具有操作方便，成本低廉等优点。

Claims (10)

1.转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，该装置包括四个垂向扭转载荷加载座(4)、两个垂向载荷加载座(5)、两组螺母垫块(6)、横向载荷加载装置(7)、四个制动载荷加载座(8)、两个抗蛇形摇摆载荷加载座(9)、两个齿轮箱载荷加载座(10)、两个纵向载荷及横向约束加载梁(11)、两个电机载荷加载座(12)、纵向约束牵引座(13)和两个测试用牵引拉杆(14)；

垂向扭转载荷加载座(4)包括垂向扭转座上端板(4-2)、垂向扭转座下端板(4-1)、球头固定筒(4-3)、球窝圆盘(4-4)和四个第一螺杆(4-5)，所述球头固定筒(4-3)的上端面中心设有第一球头(4-3-1)，其下端面与垂向扭转座下端板(4-1)固连，球窝圆盘(4-4)的下端面设有第一球窝腔，球窝圆盘(4-4)与球头固定筒(4-3)通过第一球头(4-3-1)滑动连接并共同构成第一自定球面副；垂向扭转座上端板(4-2)与垂向扭转座下端板(4-1)通过四个第一螺杆(4-5)固连；

垂向载荷加载座(5)包括球头连杆(5-1)、垂向载荷球窝座(5-2)、垂向载荷加载座连接板(5-3)和芯轴(5-4)，球头连杆(5-1)的下端设有第二球头(5-1-1)；垂向载荷球窝座(5-2)的上端设有第二球窝腔(5-2-1)，其下端设有芯轴定位腔(5-2-2)，球头连杆(5-1)的第二球头(5-1-1)嵌入第二球窝腔(5-2-1)内，其二者共同形成第二自定心球面副；垂向载荷球窝座(5-2)的下端与垂向载荷加载座连接板(5-3)上端固连，芯轴(5-4)中段的圆台被垂向载荷加载座连接板(5-3)限位于芯轴定位腔(5-2-2)内，芯轴(5-4)的下段从垂向载荷加载座连接板(5-3)中心的通孔伸出，形成一个定位杆；

每一组螺母垫块(6)均包括两个完全相同的垫块，其垫块的中心设有螺孔。

2.如权利要求1所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述横向载荷加载装置(7)包括横向加载梁(7-1)、吊装横梁(7-2)、两个吊杆(7-3)、四个第二螺杆(7-4)、横向载荷加载板(7-5)和两个承力止挡(7-6)，所述吊装横梁(7-2)位于横向加载梁(7-1)的上方，其二者平行；吊杆(7-3)的两端均为螺柱，可以通过旋转吊杆调整其总长度；一个吊杆(7-3)的两端均通过一个关节轴承(7-3-1)分别与吊装横梁(7-2)和横向加载梁(7-1)的一个端部转动连接，另一个吊杆(7-3)用同样的方式同时与吊装横梁(7-2)和横向加载梁(7-1)的另一个端部转动连接；横向载荷加载板(7-5)通过四个第二螺杆(7-4)固连于横向加载梁(7-1)的前端，所述四个第二螺杆(7-4)的间隙形成第一矩形框架(7-4-1)；所述的两个垂向载荷加载座(5)中的一个位于第一矩形框架(7-4-1)内。

3.如权利要求2所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述制动载荷加载座(8)包括制动载荷加载座连接座(8-1)、两个制动载荷加载座夹板(8-2)、制动载荷加载座第一销轴(8-3)和制动载荷加载座第二销轴(8-4),所述制动载荷加载连接座(8-1)的上端面和两个侧面均分别设有两个螺孔；制动载荷加载座夹板(8-2)的后端设有两个螺孔，其中段和前端分别设有第一销孔和第二销孔；两个制动载荷加载座夹板(8-2)的后端分别通过螺栓同制动载荷加载连接座(8-1)的两侧固连，制动载荷加载座第二销轴(8-4)的两端分别同两个制动载荷加载座夹板(8-2)上的第二销孔转动连接；制动载荷加载座第一销轴(8-3)按同样的方式与两个制动载荷加载座夹板(8-2)上的第一销孔转动连接。

4.如权利要求1所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述抗蛇形摇摆载荷加载座(9)包括抗蛇形摇摆载荷加载端板(9-1)和凸字形定位块(9-2)，凸字形定位块(9-2)的双肩端面上分别设有一个螺孔，抗蛇形摇摆载荷加载端板(9-1)上设有四个螺孔，所述凸字形定位块(9-2)的底端固连于抗蛇形摇摆载荷加载端板(9-1)的中部。

5.如权利要求1所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述齿轮箱载荷加载座(10)包括齿轮箱加载座竖板(10-1)、齿轮箱加载座水平横板(10-2)，所述齿轮箱加载座竖板的侧壁上设有四个螺孔，齿轮箱加载座水平横板的上端面设有四个螺孔，齿轮箱加载座竖板与齿轮箱加载座水平横板固连并形成一个直角三角形，其直角三角形的斜边方向通过加强筋固连加固。

6.如权利要求1所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述纵向载荷及横向约束加载梁(11)包括横梁(11-1)、两个模拟轴箱(11-2)、两个橡胶节点(11-3)、纵向载荷加载座(11-4)、垂向支撑垫板(11-5)和两个横向约束加载座(11-6)；模拟轴箱(11-2)前端设有轴孔，橡胶节点(11-3)压装并固连于模拟轴箱(11-2)的轴孔内；两个模拟轴箱(11-2)均水平放置并分别固连于横梁(11-1)同一侧壁的两端，纵向载荷加载座(11-4)是由两块纵向载荷加载端板(11-4-1)与四个第三螺杆(11-4-2)固连而共同形成的四棱柱结构，其第三螺杆(11-4-2)的间隙形成第二矩形框架(11-4-3)；所述第二矩形框架(11-4-3)跨过横梁(11-1)的中段，其二者滑动连接；

两个横向约束加载座(11-6)分别固连于横梁(11-1)的两端，垂向支撑垫板(11-5)的上端面与横梁(11-1)的中段的下端面连接，垂向支撑垫板(11-5)位于第二矩形框架(11-4-3)内部。

7.如权利要求1所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述电机载荷加载座(12)包括上盖板(12-1)、竖直连接板(12-2)、侧盖板(12-3)、两个斜向加强夹板(12-5)、下盖板(12-6)和第三矩形框架(12-4)，所述第三矩形框架(12-4)是由斜向载荷前端板(12-4-1)和斜向载荷加载板(12-4-2)通过四个第四螺杆(12-4-3)固连而共同形成的四棱柱结构；

下盖板(12-6)为矩形板，其上开有斜向的矩形缺口(12-6-1)，上盖板(12-1)、竖直连接板(12-2)、侧盖板(12-3)和下盖板(12-6)彼此固连并合围形成一个带有侧向开口的方盒结构；两个斜向加强夹板(12-5)彼此平行放置并与矩形缺口(12-6-1)上平行的两条长边对齐，斜向加强夹板(12-5)的两端分别与上盖板(12-1)和下盖板(12-6)固连；

斜向载荷前端板(12-4-1)位于所述的方盒结构内部，其前端面与矩形缺口(12-6-1)的短边侧壁固连，其左、右的两个侧端面分别与两个斜向加强夹板(12-5)以及矩形缺口(12-6-1)上两条平行的长边的侧壁固连，斜向载荷前端板(12-4-1)的上端面与上盖板(12-1)的下端面固连；

上盖板(12-1)的前端从所述方盒结构的上方探出并呈屋檐状，其屋檐状结构下端面设有定位槽(12-1-1)，定位槽上设有两个垂向定位螺孔。

8.如权利要求1所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述纵向约束牵引座(13)包括升降滑道(13-1)、升降杆(13-2)和两块牵引拉杆连接板(13-3)，升降滑道(13-1)和升降杆(13-2)都是横截面为矩形的空心棱柱结构，其前、后两个竖板均设有沿垂向的长条孔，升降滑道(13-1)的下端设有水平基座，升降滑道(13-1)的左、右两个竖板均通过加强筋板与基座固连；

所述升降杆(13-2)的前、后两个端面分别沿竖直方向设有多个高度定位螺孔；所述牵引拉杆连接板(13-3)的左侧设有牵引拉杆连轴座安装槽(13-3-1)、其右侧设有半圆形的牵引拉杆通孔(13-3-2)，在牵引拉杆连轴座安装槽(13-3-1)的上方和下方分别设有牵引拉杆连轴固定孔(13-3-3)；

所述的两块牵引拉杆连接板(13-3)与升降杆(13-2)上端的左、右端面分别固连，两块牵引拉杆连接板(13-3)以升降杆(13-2)的垂向中轴线为旋转轴彼此旋转对称；升降杆(13-2)与升降滑道(13-1)配合并可通过高度定位螺栓固定其升降的高度。

9.如权利要求1所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述测试用牵引拉杆(14)包括两个牵引拉杆端座(14-1)、两个牵引拉杆连轴(14-2)、拉力传感器(14-3)、两个长螺钉(14-4)和两个短螺钉(14-5)，牵引拉杆端座(14-1)的一端是带有内螺纹的连杆(14-1-1)，其另一端设有垂直于连杆径向的牵引拉杆连轴座(14-1-2)；牵引拉杆连轴(14-2)的两端分别设有螺孔，牵引拉杆连轴(14-2)的中段与牵引拉杆连轴座(14-1-2)轴连；拉力传感器(14-3)两端的螺杆分别与两个牵引拉杆端座(14-1)上带有内螺纹的连杆(14-1-1)螺纹连接；所述两个长螺钉(14-4)均沿着同一方向分别与一个牵引拉杆连轴(14-2)上的螺孔螺纹连接，两个短螺钉(14-5)均沿与长螺钉(14-4)相同的方向分别与另一个牵引拉杆连轴(14-2)上的螺孔螺纹连接。

10.如权利要求1所述的转向架构架强度试验的辅助加载装置，其特征在于，所述第三矩形框架(12-4)的螺杆垂向间距大于第二矩形框架(11-4-3)的高度，电机载荷加载座(12)通过其第三矩形框架(12-4)斜向跨过纵向载荷及横向约束加载梁(11)。