CN108414204B - 位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明上述实施例提供一种位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置，本发明对位移和力负载采用两套装置独立控制，两套装置进行协同工作，在高频率、大位移条件下明显提高试验位移及力的负载控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及疲劳试验和电气化铁路接触网技术领域，尤其涉及位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置。
背景技术
吊弦是电气化铁路或轨道交通牵引供电中接触网系统悬挂的重要零件，尤其在高速铁路的接触网系统中，其疲劳及服役寿命是高铁运行安全和维护维修的关键技术性能。目前，国际标准IEC60913和国家标准GB/T 32578《电力牵引架空接触网》中，对吊弦的疲劳试验进行规定，吊弦应与其特定的线夹进行试验，压缩幅度在20～200mm之间，吊弦内力加载100～400N；此外试验的频率在0.5～10Hz之间，最少进行2百万次试验，吊弦不得在指定次数之前断裂。
目前，现有的吊弦疲劳试验台中吊弦上端与曲柄连杆相连，下端与坠坨相连。采用交流伺服电机和减速器输出动力，通过曲轴偏心距来实现吊弦的压缩，采用吊弦下方的悬挂坠坨来实现吊弦内力的加载。但是采用此种试验台，由于位移加载与力加载是在同一过程中进行的，特别是在高频率下吊弦拉起坠坨或使坠坨回位时会有较大的惯性力，对吊弦产生较大的损害，使吊弦提前发生断裂，这与吊弦的正常工作环境完全不符。
所以，亟待提出一种位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置。
发明内容
本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的疲劳试验装置。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种接触网吊弦高频疲劳试验装置，包括位移加载系统，控制系统和力负载系统：
所述力负载系统包括单片机和力负载机构；单片机与力负载机构相连，力负载机构与吊弦的一端相连；
所述位移加载系统包括电机、凸轮机构和曲柄连杆机构；所述电机通过凸轮机构和曲柄连杆机构相连；曲柄连杆机构与吊弦的另一端相连；
所述控制系统包括单片机、激光接收模块传感器和激光发射器；当曲柄连杆机构实现对吊弦力的加载时，曲柄连杆机构停留于激光接收模块传感器和激光发射器之间，实现对激光接收模块传感器和激光发射器之间光信号的阻断。
进一步，
所述电机用于带动凸轮机构和曲柄连杆机构运动，电机的输入轴每一回转，曲柄连杆机构作一次回转和一次停留；曲柄连杆机构停留时激光发射器的激光被遮挡，激光接收模块传感器接收不到激光信号，激光接收模块传感器输出一个阻断信号给单片机，单片机通过对力负载机构输入一个控制信号，力负载机构实现对吊弦力的加载；
曲柄连杆回转时，激光接收模块传感器接收激光发射器的激光，输出一个信号给单片机，单片机通过对力负载机构输入一个控制信号，实现对吊弦力的卸载，同时，实现吊弦的位移加载。
进一步，所述凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成，用于实现电机的输入轴每一回转，曲柄连杆机构作一次回转和一次停留。
本发明上述实施例提供一种位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置，本发明对位移和力负载采用两套装置独立控制，两套装置进行协同工作，在高频率、大位移条件下明显提高试验位移及力的负载控制精度。
附图说明
图1为本发明实施例的一种位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置的结构示意图。
其中，A1.单片机；A2.激光接收模块传感器；A3.力负载机构；A4.吊弦；A5.曲柄连接杆机构；A6.激光发射器；A7.凸轮机构；A8.电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
吊弦是电气化铁路或轨道交通牵引供电中接触网系统悬挂的重要零件，尤其在高速铁路的接触网系统中，其疲劳及服役寿命是高铁运行安全和维护维修的关键技术性能。目前，公知的国际标准IEC60913和国家标准GB/T 32578《电力牵引架空接触网》中，对吊弦的疲劳试验进行规定，吊弦应与其特定的线夹进行试验，压缩幅度在20～200mm之间，吊弦内力100～400N。此外试验的频率在0.5～10Hz之间，最少进行2000000次试验，吊弦不得在指定次数之前断裂。现有的吊弦疲劳试验台中吊弦上端与曲柄连杆相连，下端与坠坨相连。采用交流伺服电机和减速器输出动力，通过曲轴偏心距来实现吊弦的压缩，采用吊弦下方的悬挂坠坨来实现吊弦内力的加载。但是采用此种试验台，由于位移加载与力加载是在同一过程中进行的，特别是在高频率下吊弦拉起坠坨或使坠坨回位时会有较大的惯性力，对吊弦产生较大的损害，使吊弦提前发生断裂，这与吊弦的正常工作环境完全不符。
为了克服现有的吊弦疲劳试验加载方法加载不平稳的不足，本发明提供一种本发明提供了一种位移/力负载独立控制的吊弦高频疲劳试验装置，该装置对位移和力负载采用两套装置独立控制，两套装置进行协同工作，在高频率、大位移条件下明显提高试验位移/力的负载控制精度。
本发明实施例位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置，如图1所示，位移加载系统，控制系统和力负载系统：
所述力负载系统包括单片机A1和力负载机构A3；单片机A1与力负载机构A3相连，力负载机构A3与吊弦A4的一端相连；
所述位移加载系统包括电机A8、凸轮机构A7和曲柄连杆机构A5；所述电机A8通过凸轮机构A7和曲柄连杆机构A5相连；曲柄连杆机构A5与吊弦A4的另一端相连；
所述控制系统包括单片机A1、激光接收模块传感器A2和激光发射器A6；当曲柄连杆机构A5实现对吊弦A4力的加载时，曲柄连杆机构A5停留于激光接收模块传感器A2和激光发射器A6之间，实现对激光接收模块传感器A2和激光发射器A6之间光信号的阻断。
其中，凸轮机构是一种常见的运动机构，它是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。从动件的位移、速度和加速度必须严格地按照预定规律变化，尤其当原动件作连续运动而从动件必须作间歇运动时，则以采用凸轮机构最为简便。凸轮机构的结构可以采用现有技术中的任一一种能够达到本发明实施例效果的结构，本发明实施例在此不作具体限定。
在本发明上述具体实施例的基础上，提供位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置，所述电机A8用于带动凸轮机构A7和曲柄连杆机构A5运动，电机A8的输入轴每一回转，曲柄连杆机构A5作一次回转和一次停留；曲柄连杆机构A5停留时激光发射器A6的激光被遮挡，激光接收模块传感器A2接收不到激光信号，激光接收模块传感器A2输出一个阻断信号给单片机A1，单片机A1通过对力负载机构A3输入一个控制信号，力负载机构A3实现对吊弦A4力的加载；
曲柄连杆回转时，激光接收模块传感器A2接收激光发射器A6的激光，输出一个信号给单片机A1，单片机A1通过对力负载机构A3输入一个控制信号，实现对吊弦A4力的卸载，同时，实现吊弦A4的位移加载。
在本发明上述具体实施例的基础上，提供位移及力负载独立控制的接触网吊弦高频疲劳试验装置，所述凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成，用于实现电机的输入轴每一回转，曲柄连杆机构作一次回转和一次停留。
最后，本申请的装置仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明实施例的保护范围。凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种接触网吊弦高频疲劳试验装置，其特征在于，包括位移加载系统，控制系统和力负载系统：
所述力负载系统包括单片机和力负载机构；单片机与力负载机构相连，力负载机构与吊弦的一端相连；吊弦的压缩幅度在20～200mm之间，吊弦内力100～400N；
所述位移加载系统包括电机、凸轮机构和曲柄连杆机构；所述电机通过凸轮机构和曲柄连杆机构相连；曲柄连杆机构与吊弦的另一端相连；
所述控制系统包括单片机、激光接收模块传感器和激光发射器；当曲柄连杆机构为实现对吊弦位移的加载时，曲柄连杆机构停留于激光接收模块传感器和激光发射器之间，实现对激光接收模块传感器和激光发射器之间光信号的阻断；
所述电机用于带动凸轮机构和曲柄连杆机构运动，电机的输入轴每一回转，曲柄连杆机构作一次回转和一次停留；曲柄连杆机构停留时激光发射器的激光被遮挡，激光接收模块传感器接收不到激光信号，激光接收模块传感器输出一个阻断信号给单片机，单片机通过对力负载机构输入一个控制信号，力负载机构实现对吊弦力的加载；
曲柄连杆回转时，激光接收模块传感器接收激光发射器的激光，输出一个信号给单片机，单片机通过对力负载机构输入一个控制信号，实现对吊弦力的卸载，同时，实现吊弦的位移加载。
2.根据权利要求1所述的接触网吊弦高频疲劳试验装置，其特征在于，所述凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成，用于实现电机的输入轴每一回转，曲柄连杆机构作一次回转和一次停留。
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