CN108469346B - 一种轮轴试验定位装置与一种轮轴试验工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮轴试验定位装置，包括铸铁平台和用于固定车轮的压板，还包括固定于铸铁平台上的环形的定位钢圈，定位钢圈的内圈设有用于承托轮轴组的环形台阶，环形台阶上沿周向布置有多个可沿环形台阶的径向滑移的踏面定位块，多个踏面定位块的外侧面与环形台阶的周向定位面抵接时，多个踏面定位块的内侧面能够限定轮轴组与测试电机同轴布置，每两个相邻踏面定位块之间还布置有位于环形台阶上的且厚度小于踏面定位块厚度的轮辋磨耗板。本发明使车轮轮辋不再磨损铸铁平台，保证轮轴的垂直度，避免试验数据失真，提高了定位精度和安装效率。本发明还公开了一种轮轴试验工装。

Description

一种轮轴试验定位装置与一种轮轴试验工装

技术领域

本发明涉及列车轮轴试验技术领域，尤其涉及一种轮轴试验定位装置与一种轮轴试验工装。

背景技术

轮轴的疲劳试验前，需要对轮轴组进行固定位置安装，轮轴组的定位有一些基本要求，例如车轴中心垂直于水平面，车轴与电机的同心度不大于5mm、轮轴组要牢固地安装在试验台上等等。

现有的轮轴试验工装及方法存在以下缺陷：

1)被试车轮轮辋外侧与铸铁平台直接接触，进行轮轴疲劳试验时，由于轮辋与平台接触面小、磨损大，所以平台表面被磨出许多凹槽。再次，安装轮轴组时，因平台表面凹凸不平，导致车轴中心线不垂直于水平面，造成试验数据失真。

2)车轴中心与电机轴中心的同心度对试验数据影响较大，现有工装只能将同心度控制在2mm左右，调整同心度会耗费大量时间，降低了安装效率。

3)由于疲劳试验振动较大，轮轴组常常不能可靠地固定在平台上，使轮轴组位置发生移动，造成试验数据不准确的缺陷，有时还会导致试验失败。

4)安装时，螺栓的紧固力矩要求达到1050Nm才能保证轮轴组安装牢固，紧固操作耗费体力，降低了安装效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮轴试验定位装置，用于解决现有技术中存在的平台磨损严重、定位精度和安装效率低、轮轴组安装不牢固等技术问题。本发明的另一个目的在于提供一种包括该轮轴试验定位装置的轮轴试验工装。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种轮轴试验定位装置，包括铸铁平台和用于固定车轮的压板，还包括固定于所述铸铁平台上的环形的定位钢圈，所述定位钢圈的内圈设有用于承托轮轴组的环形台阶，所述环形台阶上沿周向布置有多个可沿所述环形台阶的径向滑移的踏面定位块，多个所述踏面定位块的外侧面与所述环形台阶的周向定位面抵接时，多个所述踏面定位块的内侧面能够限定所述轮轴组与测试电机同轴布置，每两个相邻所述踏面定位块之间还布置有位于所述环形台阶上的且厚度小于所述踏面定位块厚度的轮辋磨耗板。

优选地，在上述轮轴试验定位装置中，多个所述踏面定位块的外侧面与所述环形台阶的周向定位面贴合时，多个所述踏面定位块的内侧面限定所述轮轴组与所述测试电机的同轴度不超过0.5mm。

优选地，在上述轮轴试验定位装置中，所述踏面定位块的数量大于等于3，且多个所述踏面定位块沿周向均匀分布在所述环形台阶上。

优选地，在上述轮轴试验定位装置中，所述踏面定位块的内侧面设有板弹簧。

优选地，在上述轮轴试验定位装置中，所述踏面定位块的内侧设有用于承托车轮轮辋的下翼凸缘，所述下翼凸缘的下表面与所述环形台阶贴合且上表面与所述轮辋磨耗板的上表面齐平。

优选地，在上述轮轴试验定位装置中，所述踏面定位块的内侧面为能够与车轮踏面相贴合的曲面。

优选地，在上述轮轴试验定位装置中，所述环形台阶的所述周向定位面为与所述测试电机同轴布置的圆柱面，所述踏面定位块的外侧面为能够与所述周向定位面贴合的弧面。

优选地，在上述轮轴试验定位装置中，所述定位钢圈通过螺栓固定于所述铸铁平台，所述轮辋磨耗板通过螺栓固定于所述环形台阶。

优选地，在上述轮轴试验定位装置中，所述轮辋磨耗板为淬火钢板。

本发明提供的轮轴试验定位装置，包括铸铁平台和用于固定车轮的压板，还包括固定于铸铁平台上的环形的定位钢圈，定位钢圈的内圈设有用于承托轮轴组的环形台阶，环形台阶上沿周向布置有多个可沿环形台阶的径向滑移的踏面定位块，多个踏面定位块的外侧面与环形台阶的周向定位面抵接时，多个踏面定位块的内侧面能够限定轮轴组与测试电机同轴布置，每两个相邻踏面定位块之间还布置有位于环形台阶上的且厚度小于踏面定位块厚度的轮辋磨耗板。

安装时，车轮向下运动的过程中，车轮踏面碰到踏面定位块的内侧面并将踏面定位块推向环形台阶的周向定位面，当车轮轮辋与轮辋磨耗板接触时，车轮踏面与踏面定位块的内侧面紧密接触，此时，利用压板将车轮的位置固定，即完成了轮轴组的轴向定位和径向定位。

本发明具有以下有益效果：

1)车轮轮辋不再磨损铸铁平台，而是磨损轮辋磨耗板，随时可以更换轮辋磨耗板，以保证轮轴的垂直度，避免试验数据失真；

2)定位钢圈与踏面定位块的配合使用可以保证轮轴组与测试电机的同轴度，提高了定位精度；

3)安装效率高，因为车轮踏面与踏面定位块贴合的角度小于自锁角，故利用压板紧固后，车轮能够可靠地被锁定，而拆卸时类似于拔模，轮轴能够轻易拆分出来；

4)疲劳振动不足以使定位钢圈和轮轴组产生移动，试验能够持续进行，避免因轮轴组移动造成试验失败的情况出现。

本发明还提供了一种包括上述轮轴试验定位装置的轮轴试验工装。该轮轴试验工装产生的有益效果的推导过程与上述轮轴试验定位装置带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中的轮轴试验定位装置的安装结构示意图；

图2为图1中的Ⅰ部分的局部放大示意图；

图3为图1中的A-A向剖视图；

图4为本发明具体实施例中的踏面定位块的正视图；

图5为图4中的B-B向剖视图；

图6为本发明具体实施例中的踏面定位块的俯视图；

图7为图4中的C-C向剖视图；

图8为本发明具体实施例中的轮辋磨耗板安装于定位钢圈的结构示意图；

图9为本发明具体实施例中的定位钢圈固定于铸铁平台的结构示意图；

图10为本发明具体实施例中的定位钢圈固定于铸铁平台的结构俯视图。

图1至图10中：

1-铸铁平台、2-定位钢圈、3-踏面定位块、4-压板支柱、5-压板、6-紧固螺栓、7-车轮、8-车轴、9-偏心激振器、10-联轴器、11-测试电机、12-轮辋磨耗板、13-电机轴中心、31-板弹簧、32-板弹簧螺钉、33-下翼凸缘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

请参照图1至图10，在一种具体实施例方案中，本发明提供了一种轮轴试验定位装置，包括铸铁平台1和用于固定车轮7的压板4，还包括固定于铸铁平台1上的环形的定位钢圈2，定位钢圈2的内圈设有用于承托轮轴组的环形台阶，环形台阶上沿周向布置有多个可沿环形台阶的径向滑移的踏面定位块3，多个踏面定位块3的外侧面与环形台阶的周向定位面抵接时，多个踏面定位块3的内侧面能够限定轮轴组与测试电机11同轴布置，每两个相邻踏面定位块3之间还布置有位于环形台阶上的且厚度小于踏面定位块3厚度的轮辋磨耗板12。

具体的，踏面定位块3的作用为：在安装轮轴组时，当轮轴组从上方缓慢落向踏面定位块3时，车轮7的踏面碰到踏面定位块3的内侧面，车轮7继续下落时会推动踏面定位块3沿环形台阶的径向向外移动并靠近定位钢圈2。轮轴组继续向下降落，当车轮7的轮辋压到轮辋磨耗板12时，便实现垂向定位，即轴向定位。同时，车轮7的踏面也紧贴在踏面定位块3的内侧面上，实现径向定位。此时，便实现了轮轴组的垂向定位和径向定位，保证了车轴8与测试电机11的同轴度，并承担了轮轴组的锁紧作用。

需要说明的是，多个踏面定位块3共同用于限定轮轴组与测试电机11的同轴度，优选地，本方案中的多个踏面定位块3的外侧面与环形台阶的周向定位面贴合时，多个踏面定位块3的内侧面限定轮轴组与测试电机11的同轴度不超过0.5mm。该同轴度是由踏面定位块3的制造精度和定位钢圈2的安装位置精度来确定的。

优选地，本方案中的踏面定位块3的数量大于等于3个，且多个踏面定位块3沿周向均匀分布在环形台阶上，进一步地，每个踏面定位块3的宽度均相等，相应地，多个轮辋磨耗板12也沿周向均匀分布在环形台阶上。如图3所示，图3中示出的轮轴试验定位装置中一共设置有四个结构相同的且均匀布置的踏面定位块3，如此设置，多个踏面定位块3就可以对车轮7的踏面进行周向均匀定位，使车轮7的定位更加方便，定位精度更高。当然，本方案还可以设置2个、3个、5个或更多个踏面定位块3，当仅设置两个踏面定位块3时，可以将踏面定位块3的内侧面设计成沿周向延伸的支撑弧面或多个支撑面，从而可以对车轮7的踏面进行有效定位。

优选地，本方案中的踏面定位块3的内侧面还设置有板弹簧31，如图4至图7所示，板弹簧31通过板弹簧螺钉32固定在踏面定位块3的内侧面，如此设置，当车轮7从上方向下降落接近踏面定位块3时，车轮7的踏面就会先碰到板弹簧31，板弹簧31推动踏面定位块3向定位钢圈2移动，直到踏面定位块3的外侧面贴合于环形台阶的周向定位面时，板弹簧31受压变形并对车轮7的踏面施加挤压力，车轮7就被准确、牢靠地固定在与测试电机11同轴的位置。板弹簧31可以增加车轮7与踏面定位块3之间的紧密贴合程度。

轮辋磨耗板12的作用是承担车轮7的轮辋的磨耗，兼有轮轴组垂向定位作用。轮辋磨耗板12的厚度小于踏面定位块3的厚度，从而使车轮7下降时能够首先接触踏面定位块3，多个轮辋磨耗板12与多个踏面定位块3沿周向交替分布于环形台阶上，每相邻两个轮辋磨耗板12之间的间隙则形成了踏面定位块3沿径向相对于环形台阶移动的滑移通道。轮辋磨耗板12可以通过多种方式固定于定位钢圈2的环形台阶上，例如螺栓连接、插槽连接等，本方案优选采用螺栓连接。优选地，本方案中的轮辋磨耗板12为淬火钢板，当然，本方案还可以使用其他硬度较高的合金钢板来作为轮辋磨耗板12，以此来承担轮辋的磨耗。

优选地，踏面定位块3的内侧设有用于承托车轮7轮辋的下翼凸缘33，下翼凸缘33的下表面与环形台阶贴合且上表面与轮辋磨耗板12的上表面齐平，如图4至图7所示。下翼凸缘33的设置可以使踏面定位块3与轮辋磨耗板12形成一个完整的环形支撑面，从而可以对车轮7的轮辋进行均匀有效地支撑，避免轮辋对轮辋磨耗板12的端部棱边产生过多磨损，延长使用寿命。

定位钢圈2为环状结构，其作用是约束踏面定位块3的位置，保证车轴8与测试电机11的同轴度，如图9和图10所示，定位钢圈2的圆心位置与电机轴中心13重合，定位钢圈2同时也承担和传递轮轴疲劳试验的振动。由于定位钢圈2的底部与铸铁平台1的接触面积远远大于轮辋与铸铁平台1的接触面积，因此，能够大大减小铸铁平台1的磨损，不会对铸铁平台1造成损害。

需要说明的是，定位钢圈2可以通过多种方式固定于铸铁平台1，例如螺栓连接、插槽固定等，优选地，本方案中的定位钢圈2通过螺栓固定于铸铁平台1。

为了更好地对车轮7进行径向定位，优选地，踏面定位块3的内侧面设计为能够与车轮7踏面相贴合的曲面。本发明中所涉及的车轮7的踏面形状为LMA型，因此，踏面定位块3的内侧面也为LMA型曲面，若要进行JM2、S1002G、PX55等踏面形状的车轮安装，只需更换适当的踏面定位块3即可实现。

优选地，环形台阶的周向定位面为与测试电机11同轴布置的圆柱面，踏面定位块3的外侧面为能够与周向定位面贴合的弧面。

需要说明的是，踏面定位块3、定位钢圈2和轮辋磨耗板12是本发明方案相对于现有技术方案的主要改进部分，其他零部件的安装与现有技术类似。具体的，压板5可以设置在铸铁平台1上，也可以通过压板支柱4设置在定位钢圈2上，并通过紧固螺栓6实现对车轮7的压紧固定。

使用本发明方案安装轮轴组的步骤如下：

1)将定位钢圈2摆放在适当位置，调整定位钢圈2与测试电机11的相对位置，使二者的同轴度不超过0.2mm，然后，将定位钢圈2紧固在铸铁平台1上；

2)将轮辋磨耗板12紧固在定位钢圈2的环形台阶上的适当位置；

3)将踏面定位块3均匀摆放在定位钢圈2上的环形台阶上，使踏面定位块3与轮辋磨耗板12交替布置；

4)吊装轮轴组缓慢落向踏面定位块3和轮辋磨耗板12；

5)当车轮7与踏面定位块3及轮辋磨耗板12接触后，拧紧紧固螺栓6，完成安装。

本方案的核心是将踏面定位块3、轮辋磨耗板12和定位钢圈2三者组合使用，以实现轮轴组的快速定位，具体的，踏面定位块3的定位原理如下：

1)径向定位，分3步实现，第一步，当车轮7从上方向下降落，接近踏面定位块3时，车轮7的踏面靠近踏面定位块3的内侧面，推踏面定位块3向外移开；第二步，车轮7继续下落，车轮7的踏面就碰到板弹簧31；第三步，拧动紧固螺栓6，板弹簧31被压缩，直到车轮7的轮辋贴合到踏面定位块3的下翼凸缘33及轮辋磨耗板12，车轮7踏面与踏面定位块3的LMA型踏面紧密贴合，车轮7就被准确、牢靠地固定在需要的位置。在径向定位的同时，保证了车轴8与测试电机11的同轴度不超过0.5mm。

2)垂向定位，由踏面定位块3的下翼凸缘33及轮辋磨耗板12的厚度确定，当轮辋外侧贴合到踏面定位块3的下翼凸缘33及轮辋磨耗板12的上表面时，垂向定位就实现了。

3)安装效率高，由于车轮7踏面与踏面定位块3的踏面贴合的角度小于自锁角，故螺栓紧固后车轮7能可靠地被锁定。而拆卸时类似于拔模，轮轴能够轻易拆分出来。

4)被试件安装牢固，定位钢圈2与铸铁平台1之间的连接螺栓较多、接触面积足够大，二者之间摩擦力也足够大，所以，疲劳试验产生的振动不足以使定位钢圈2产生移动，被试件也就可靠地固定在该定位装置中。

本发明具有以下有益效果：

1)车轮7轮辋不再磨损铸铁平台1，而是磨损轮辋磨耗板12，随时可以更换轮辋磨耗板12，以保证轮轴的垂直度，避免试验数据失真；

2)定位钢圈2与踏面定位块3的配合使用可以保证轮轴组与测试电机11的同轴度，提高了定位精度；

3)安装效率高，因为车轮7踏面与踏面定位块3贴合的角度小于自锁角，故利用压板5紧固后，车轮7能够可靠地被锁定，而拆卸时类似于拔模，轮轴能够轻易拆分出来；

4)疲劳振动不足以使定位钢圈2和轮轴组产生移动，试验能够持续进行，避免因轮轴组移动造成试验失败的情况出现；

5)由于使用踏面定位块3，所以，在紧固力矩达到750Nm时，车轮7踏面与踏面定位块3即可实现自锁，因此，保证了轮轴组与铸铁平台1的牢固连接；

6)本发明所涉及的车轮7踏面形状为LMA型，若要进行JM2、S1002G、PX55等踏面形状的车轮安装，仅需更换适当的踏面定位块3即可实现；

7)本发明的设计理念可归类于模块化设计。

本发明还提供了一种包括上述轮轴试验定位装置的轮轴试验工装。该轮轴试验工装产生的有益效果的推导过程与上述轮轴试验定位装置带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。如图1所示，轮轴组与测试电机11的安装结构与现有技术相同，车轴8的上端连接于偏心激振器9，偏心激振器9通过联轴器10与测试电机11相连，当轮轴组与上述轮轴试验定位装置安装牢固后，启动测试电机11就可以对轮轴组进行疲劳测试。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种轮轴试验定位装置，包括铸铁平台(1)和用于固定车轮(7)的压板(5)，其特征在于，还包括固定于所述铸铁平台(1)上的环形的定位钢圈(2)，所述定位钢圈(2)的内圈设有用于承托轮轴组的环形台阶，所述环形台阶上沿周向布置有多个可沿所述环形台阶的径向滑移的踏面定位块(3)，多个所述踏面定位块(3)的外侧面与所述环形台阶的周向定位面抵接时，多个所述踏面定位块(3)的内侧面能够限定所述轮轴组与测试电机(11)同轴布置，每两个相邻所述踏面定位块(3)之间还布置有位于所述环形台阶上的且厚度小于所述踏面定位块(3)厚度的轮辋磨耗板(12)，所述踏面定位块(3)的内侧设有用于承托车轮(7)轮辋的下翼凸缘(33)，所述下翼凸缘(33)的下表面与所述环形台阶贴合且上表面与所述轮辋磨耗板(12)的上表面齐平。

2.根据权利要求1所述的轮轴试验定位装置，其特征在于，多个所述踏面定位块(3)的外侧面与所述环形台阶的周向定位面贴合时，多个所述踏面定位块(3)的内侧面限定所述轮轴组与所述测试电机(11)的同轴度不超过0.5mm。

3.根据权利要求1所述的轮轴试验定位装置，其特征在于，所述踏面定位块(3)的数量大于等于3，且多个所述踏面定位块(3)沿周向均匀分布在所述环形台阶上。

4.根据权利要求1所述的轮轴试验定位装置，其特征在于，所述踏面定位块(3)的内侧面设有板弹簧(31)。

5.根据权利要求1所述的轮轴试验定位装置，其特征在于，所述踏面定位块(3)的内侧面为能够与车轮(7)踏面相贴合的曲面。

6.根据权利要求1所述的轮轴试验定位装置，其特征在于，所述环形台阶的所述周向定位面为与所述测试电机(11)同轴布置的圆柱面，所述踏面定位块(3)的外侧面为能够与所述周向定位面贴合的弧面。

7.根据权利要求1所述的轮轴试验定位装置，其特征在于，所述定位钢圈(2)通过螺栓固定于所述铸铁平台(1)，所述轮辋磨耗板(12)通过螺栓固定于所述环形台阶。

8.根据权利要求1所述的轮轴试验定位装置，其特征在于，所述轮辋磨耗板(12)为淬火钢板。

9.一种轮轴试验工装，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的轮轴试验定位装置。

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