CN108489720A - 接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法 - Google Patents

Abstract

本发明上述实施例提供一种接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，本发明通过去除加载坠砣，使用可控制气动原件提供加载力，不仅能有效控制加载力的波动，而且能消除受力尖峰，使得在高频率条件下力加载平稳。

Description

接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法

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，尤其涉及接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法。

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，现有技术中的吊弦疲劳试验加载方法采用由交流伺服电机、减速器、曲柄连杆机构和坠坨组成的装置。吊弦松弛地垂挂于装置中，一端与曲柄连杆机构相连，下端与坠坨相连。工作时，交流伺服电机与减速器输出动力，曲柄连杆机构将输出的回转力矩转化为往复惯性力并施力于吊弦，使吊弦一端上移，吊弦被拉直后将坠砣提起，同时承受来自坠坨的拉力，试图按坠坨的拉力完成力加载。但是，由于试验工作频率较快，超过1Hz时，10～40kg的坠坨被提起或落座时会产生较大的惯性力，致使试验循环过程中出现较大受力尖峰，力加载极不平稳，严重影响吊弦寿命，使其经常在疲劳试验中提前断裂，使试验失效，无法与实际工作情况相符。

所以，亟待提出一种接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法。

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力载荷平稳加载的方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种力载荷平稳加载的方法，基于一个活塞杆一端朝下竖直固定的双作用气缸实现；其中，活塞杆的头部与目标吊弦的一端连接,目标吊弦的另一端与位移加载装置连接，当目标吊弦上没有加载拉力时，活塞杆的头部将目标吊弦拉直且目标吊弦不加载拉力；所述方法包括：

通过调节双作用气缸中上腔和/或下腔中的气压，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

进一步，所述方法包括：

基于气压供给系统为双作用气缸中上腔和/或下腔提供气压；

基于与气压供给系统相连的气压控制系统采集目标吊弦上加载拉力的实时数值，调整上腔和/或下腔中的气压值。

进一步，所述方法包括：

基于分别与活塞杆的头部和目标吊弦的一端连接的力传感器，采集目标吊弦上加载拉力的实时数值。

进一步，所述气压供给系统包括气源模块和稳压气罐，气压控制系统包括控制单片机、调压阀、第一电磁阀和第二电磁阀：

气源模块通过调压阀与稳压气罐相连，用于为双作用气缸中上腔和/或下腔提供气压；其中，气源模块的最高气压高于双作用气缸的最高工作压力；

稳压气罐设于调压阀与第一电磁阀和第二电磁阀之间；

第一电磁阀分别与稳压气罐和双作用气缸中上腔相连；第二电磁阀分别与稳压气罐和双作用气缸中下腔相连；

控制单片机通过控制线分别与调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀和力传感器相连，用于接收力传感器发送来目标吊弦上加载拉力的实时数值，基于实时数值调整调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀中的至少一种，进而调节双作用气缸中上腔和/或下腔中的气压，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

进一步，所述方法还包括：

当向目标吊弦上加载目标数值的拉力时，控制单片机控制第二电磁阀向双作用气缸中下腔输入气体，气体进入下腔后向目标吊弦加载拉力并持续预设时长后，力传感器采集拉力数值并发送给控制单片机；

控制单片机通过调压阀调节双作用气缸的工作气压，通过稳压气罐消除调压阀产生的气压波动，使双作用气缸的工作气压稳定，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

进一步，所述方法还包括：

当卸载目标吊弦上加载的拉力时，控制单片机通过控制第一电磁阀向上腔充气，同时控制单片机通过控制第二电磁阀将下腔排气，直至力传感器采集并发送来的拉力数值为0。

本发明上述实施例提供一种接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，本发明通过去除加载坠砣，使用可控制气动原件提供加载力，不仅能有效控制加载力的波动，而且能消除受力尖峰，使得在高频率条件下力加载平稳。

附图说明

图1为本发明实施例的一种接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法所基于的硬件系统示意图；

图2为本发明实施例的一种接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法所基于的硬件系统示意图。

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加载方法采用由交流伺服电机、减速器、曲柄连杆机构和坠坨构造而成的装置。吊弦松弛地垂挂于装置中，上端与曲柄连杆机构相连，下端与坠坨相连。工作时，交流伺服电机与减速器输出动力，曲柄连杆机构将输出的回转力矩转化为往复惯性力并施力于吊弦，使吊弦上端上移，吊弦被拉直后将坠砣提起，同时承受来自坠坨的拉力，试图按坠坨的拉力完成力加载。但是，由于试验工作频率较快,超过1Hz时，10～40kg的坠坨被提起或落座时会产生较大的惯性力，致使试验循环过程中出现较大受力尖峰，力加载极不平稳，严重影响吊弦寿命，使其经常在疲劳试验中提前断裂，使试验失效，无法与实际工作情况相符。

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，本发明提供一种吊弦疲劳试验高频率加载的方法，该方法不仅能有效控制加载力的波动，而且能消除受力尖峰，使得在高频率条件下力加载平稳。

本发明实施例接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，如图1所示，基于一个活塞杆一端朝下竖直固定的双作用气缸A1实现；其中，活塞杆的头部与目标吊弦A2的一端连接，目标吊弦A2的另一端与位移加载装置A3连接，当目标吊弦上没有加载拉力时，活塞杆的头部将目标吊弦拉直且目标吊弦不加载拉力；所述方法包括：

通过调节双作用气缸中上腔和/或下腔中的气压，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

在本发明上述具体实施例的基础上，提供接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，所述方法包括：

基于气压供给系统为双作用气缸中上腔和/或下腔提供气压；

基于与气压供给系统相连的气压控制系统采集目标吊弦上加载拉力的实时数值，调整上腔和/或下腔中的气压值。

在本发明上述具体实施例的基础上，提供接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，所述方法包括：

基于分别与活塞杆的头部和目标吊弦的一端连接的力传感器，采集目标吊弦上加载拉力的实时数值。

在本发明上述具体实施例的基础上，提供接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，如图2所示，所述气压供给系统包括气源模块和稳压气罐，气压控制系统包括控制单片机、调压阀、第一电磁阀和第二电磁阀：

气源模块通过调压阀与稳压气罐相连，用于为双作用气缸中上腔和/或下腔提供气压；其中，气源模块的最高气压高于双作用气缸的最高工作压力；

稳压气罐设于调压阀与第一电磁阀和第二电磁阀之间；

第一电磁阀分别与稳压气罐和双作用气缸中上腔相连；第二电磁阀分别与稳压气罐和双作用气缸中下腔相连；

控制单片机通过控制线分别与调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀和力传感器相连，用于接收力传感器发送来目标吊弦上加载拉力的实时数值，基于实时数值调整调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀中的至少一种，进而调节双作用气缸中上腔和/或下腔中的气压，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

在本发明上述具体实施例的基础上，提供接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，如图2所示，控制单片机通过控制线分别与调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀和力传感器相连，用于接收力传感器发送来目标吊弦上加载拉力的实时数值，基于实时数值调整调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀中的至少一种，进而调节双作用气缸中上腔和/或下腔中的气压，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

在本发明上述具体实施例的基础上，提供接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，所述方法还包括：

当向目标吊弦上加载目标数值的拉力时，控制单片机控制第二电磁阀向双作用气缸中下腔输入气体，气体进入下腔后向目标吊弦加载拉力并持续预设时长后，力传感器采集拉力数值并发送给控制单片机；

控制单片机通过调压阀调节双作用气缸的工作气压，通过稳压气罐消除调压阀产生的气压波动，使双作用气缸的工作气压稳定，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

在本发明上述具体实施例的基础上，提供接触网吊弦疲劳试验高频率条件下力载荷平稳加载的方法，所述方法还包括：

当卸载目标吊弦上加载的拉力时，控制单片机通过控制第一电磁阀向上腔充气，同时控制单片机通过控制第二电磁阀将下腔排气，直至力传感器采集并发送来的拉力数值为0。

最后，本申请的方法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 (6)

1.一种力载荷平稳加载的方法，其特征在于，基于一个活塞杆一端朝下竖直固定的双作用气缸实现；其中，活塞杆的头部与目标吊弦的一端连接,目标吊弦的另一端与位移加载装置连接；所述方法包括：

当目标吊弦需要加载拉力时，通过调节双作用气缸中上腔和/或下腔中的气压，活塞杆在气缸气压作用下将目标吊弦拉直且加载目标数值的拉力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

基于气压供给系统为双作用气缸中上腔和/或下腔提供气压；

基于与气压供给系统相连的气压控制系统采集目标吊弦上加载拉力的实时数值，调整上腔和/或下腔中的气压值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

基于分别与活塞杆的头部和目标吊弦的一端连接的力传感器，采集目标吊弦上加载拉力的实时数值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述气压供给系统包括气源模块和稳压气罐，气压控制系统包括控制单片机、调压阀、第一电磁阀和第二电磁阀：

气源模块通过调压阀与稳压气罐相连，用于为双作用气缸中上腔和/或下腔提供气压；其中，气源模块的最高气压高于双作用气缸的最高工作压力；

稳压气罐设于调压阀与第一电磁阀和第二电磁阀之间；

第一电磁阀分别与稳压气罐和双作用气缸中上腔相连；第二电磁阀分别与稳压气罐和双作用气缸中下腔相连；

控制单片机通过控制线分别与调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀和力传感器相连，用于接收力传感器发送来目标吊弦上加载拉力的实时数值，基于实时数值调整调压阀、第一电磁阀、第二电磁阀中的至少一种，进而调节双作用气缸中上腔和/或下腔中的气压，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当向目标吊弦上加载目标数值的拉力时，控制单片机控制第二电磁阀向双作用气缸中下腔输入气体，气体进入下腔后向目标吊弦加载拉力并持续预设时长后，力传感器采集拉力数值并发送给控制单片机；

控制单片机通过调压阀调节双作用气缸的工作气压，通过稳压气罐消除调压阀产生的气压波动，使双作用气缸的工作气压稳定，从而在目标吊弦上加载目标数值的拉力。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当卸载目标吊弦上加载的拉力时，控制单片机通过控制第一电磁阀向上腔充气，同时控制单片机通过控制第二电磁阀将下腔排气，直至力传感器采集并发送来的拉力数值为0。