CN108760542A - 一种绞线的动态疲劳腐蚀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绞线的动态疲劳腐蚀装置，包括：搬运手柄、底板、导向柱、上顶板、固定轴销、弯曲应力导向轴套、紧固底座、紧固夹板、配重架和配重件、推动板、气缸、气管和动力控制器；其中，搬运手柄设置在上顶板上；上顶板为中空的框架结构，弯曲应力导向轴套的外部设置有试验凹槽，嵌套在固定轴销上，固定轴销的两端分别嵌入相对的两个边框上的通孔中；配重架具有凹形的挖空框架结构，凹形的挖空部分用于嵌入配重件，挖空框架结构的上面板顶部设置有第二预定个数的紧固底座，紧固夹板通过螺纹方式与紧固底座配合。本发明解决了现有技术无法对绞线进行疲劳测试的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电气化试验领域，特别是涉及一种绞线的动态疲劳腐蚀装置。
背景技术
绞线是一种由多根单丝绞合构成的金属制品。电气化铁路接触网系统中，绞线可起到柔性连接、载流、力学支撑等作用，因此其运用极为广泛，如承力索、电连接用软绞线、整体吊弦用吊弦线、补偿装置中的补偿绳、定位管吊线、软横跨装置中的拉线等。而绝大多数接触网系统都会暴露在空气中，因此绞线有可能会由于各方面因素的影响发生单丝断裂，并从单丝逐步发展成整股或整根的断裂。这类情况的发生都会不同程度地影响列车的运行安全。
以整体吊弦为例，整体吊弦用吊弦线是接触网系统中较易出现断丝、断股甚至整根断裂的一类绞线。整体吊弦作为电气化铁路接触网系统中的柔性连接类零件，一端与承力索相连接，另一端与接触线相连接。吊弦线一旦在运营中发生断裂并悬垂到接触线以下，在列车经过时就会发生“打弓”事件，损伤受电弓，严重影响运行安全并增加维护维修成本。而整体吊弦用吊弦线在结构上最大的特点是局部位置会被人为弯曲成水滴状的环，并通过与压接管的机械压接来保持这一弯曲状态。然而，吊弦线的断丝、断股或断裂常出现于吊弦线压接部位以及人为弯曲部位。机械压接势必会对绞线产生机械磨损，从而在磨损处形成裂纹源。而发生在不易出现磨损的人为弯曲处的断裂，则可能是由于结构自身的弯曲应力、工作环境下的交变张力以及环境腐蚀共同作用的结果。
然而，现有技术无法对绞线进行疲劳测试，所以也无法根据绞线的性能和使用时间对存在的安全隐患进行预测，安全隐患较大。
发明内容
本发明提供一种绞线的动态疲劳腐蚀装置，用以解决现有技术的如下问题：现有技术无法对绞线进行疲劳测试，所以也无法根据绞线的性能和使用时间对存在的安全隐患进行预测，安全隐患较大。
为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种绞线的动态疲劳腐蚀装置，包括：搬运手柄1、底板2、导向柱3、上顶板4、固定轴销5、弯曲应力导向轴套6、紧固底座7、紧固夹板8、配重架9和配重件10、推动板11、气缸12、气管13和动力控制器14；
其中，所述搬运手柄1设置在所述上顶板4上；
四根所述导向柱3，设置在所述底板2和所述上顶板4之间，通过螺纹方式与所述底板2和所述上顶板4连接，用于支撑所述底板2和所述上顶板4，以形成框架；
所述上顶板4为中空的框架结构，所述中空的框架结构相对的两个边框上的相同位置设置有第一预定个数的通孔；
所述弯曲应力导向轴套6的外部设置有试验凹槽，用于承载待测试绞线，所述弯曲应力导向轴套6的内部结构与所述固定轴销5的外部结构匹配，以嵌套在所述固定轴销5上，所述固定轴销5的两端分别嵌入所述相对的两个边框上的通孔中；
所述配重架9具有凹形的挖空框架结构，凹形的挖空部分用于嵌入配重件10，所述挖空框架结构的上面板顶部设置有第二预定个数的所述紧固底座7，所述紧固底座7用于固定已缠绕在所述弯曲应力导向轴套6的待测试绞线的一端，所述紧固夹板8通过螺纹方式与所述紧固底座7配合，以紧固所述待测试绞线的一端；
所述推动板11固定在所述气缸12的伸缩缸上，用于在所述气缸12工作的情况下与所述挖空框架结构的下面板底部周期性接触；
所述气缸12设置在所述底板2上，与所述气管13连接，所述气管13和所述动力控制器14连接。
可选的，所述搬运手柄1的数量为两个。
可选的，每根所述导向柱3的一端设置在所述底板2的一个边角部分，每根所述导向柱3的另一端设置在所述上顶板4与所述边角部分匹配的对应位置，以保持所述导向柱3处于垂直状态。
可选的，所述弯曲应力导向轴套6内部结构的横截面为圆形。
可选的，所述搬运手柄1、所述固定轴销5、所述弯曲应力导向轴套6、所述紧固底座7、所述紧固夹板8、所述配重架9和所述气缸12均采用环氧树脂作为基材；所述配重件10为采用表面进行高分子涂料处理后的金属配重件；所述推动板11和所述气管13均采用橡胶材质。
可选的，所述配重架9的上面板和下面板与每根所述导向柱3均存在线接触或面接触。
可选的，所述配重架9的上面板和下面板与每根所述导向柱3接触的部分设置有低阻尼耐磨材料。
可选的，每个所述固定轴销5上嵌套多个所述弯曲应力导向轴套6，每个所述弯曲应力导向轴套6上的试验凹槽的尺寸均不相同。
可选的，紧固底座7和配重架9为可拆卸结构。
可选的，所述凹形的挖空部分设置有多个用于承载配重件10的格子，所述格子的大小与配重件10匹配。
本发明根据绞线的特点，涉及了上述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，进而可以根据该装置对绞线进行疲劳测试，以便可以根据绞线的性能和使用时间对存在的安全隐患进行预测，及时更换存在问题的绞线，降低安全隐患，解决了现有技术的如下问题：现有技术无法对绞线进行疲劳测试，所以也无法根据绞线的性能和使用时间对存在的安全隐患进行预测，安全隐患较大。
附图说明
图1是本发明第一实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置的结构示意图；
图2是本发明第二实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置的结构示意图；
图3是本发明第二实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置的主视图；
图4是本发明第二实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置的右视图；
图5是本发明第二实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置的俯视图；
图6是本发明第二实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置中弯曲应力装置结构示意图；
图7是本发明第二实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置中张力配重装置结构示意图；
图8是本发明第二实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置中动力装置平面结构示意图；
图9是本发明第二实施例中绞线的动态疲劳腐蚀装置中动力装置立体结构示意图。
图中各标记如下：1搬运手柄，2底板、3导向柱，4上顶板，5固定轴销，6弯曲应力导向轴套，7紧固底座，8紧固夹板，9配重架，10配重件，11推动板、12气缸、13气管，14动力控制器。
具体实施方式
为了解决现有技术的如下问题：现有技术无法对绞线进行疲劳测试，所以也无法根据绞线的性能和使用时间对存在的安全隐患进行预测，安全隐患较大；本发明提供了一种绞线的动态疲劳腐蚀装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明第一实施例提供了一种绞线的动态疲劳腐蚀装置，该装置的结构示意如图1所示，其特征在于，包括：
搬运手柄1、底板2、导向柱3、上顶板4、固定轴销5、弯曲应力导向轴套6、紧固底座7、紧固夹板8、配重架9和配重件10、推动板11、气缸12、气管13和动力控制器14；
其中，所述搬运手柄1设置在所述上顶板4上；
四根所述导向柱3，设置在所述底板2和所述上顶板4之间，通过螺纹方式与所述底板2和所述上顶板4连接，用于支撑所述底板2和所述上顶板4，以形成框架；
所述上顶板4为中空的框架结构，所述中空的框架结构相对的两个边框上的相同位置设置有第一预定个数的通孔；
所述弯曲应力导向轴套6的外部设置有试验凹槽，用于承载待测试绞线，所述弯曲应力导向轴套6的内部结构与所述固定轴销5的外部结构匹配，以嵌套在所述固定轴销5上，所述固定轴销5的两端分别嵌入所述相对的两个边框上的通孔中；
所述配重架9具有凹形的挖空框架结构，凹形的挖空部分用于嵌入配重件10，所述挖空框架结构的上面板顶部设置有第二预定个数的所述紧固底座7，所述紧固底座7用于固定已缠绕在所述弯曲应力导向轴套6的待测试绞线的一端，所述紧固夹板8通过螺纹方式与所述紧固底座7配合，以紧固所述待测试绞线的一端；
所述推动板11固定在所述气缸12的伸缩缸上，用于在所述气缸12工作的情况下与所述挖空框架结构的下面板底部周期性接触；
所述气缸12设置在所述底板2上，与所述气管13连接，所述气管13和所述动力控制器14连接。
本发明实施例根据绞线的特点，涉及了上述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，进而可以根据该装置对绞线进行疲劳测试，以便可以根据绞线的性能和使用时间对存在的安全隐患进行预测，及时更换存在问题的绞线，降低安全隐患，解决现有技术的如下问题：现有技术无法对绞线进行疲劳测试，所以也无法根据绞线的性能和使用时间对存在的安全隐患进行预测，安全隐患较大。
为了搬运方便，上述搬运手柄1的数量可以设置为两个，且搬运手柄1分别设置在上顶板4的框架结构没有设置通孔的另两个边框上，每个边框设置一个。
在设置导向柱3、底板2和所述上顶板4时，可以将导向柱分开设置，即如图1所示，可以是每根所述导向柱3的一端设置在所述底板2的一个边角部分，每根所述导向柱3的另一端设置在所述上顶板4与所述边角部分匹配的对应位置，以保持所述导向柱3处于垂直状态。这样，四根导向柱均设置完成后，就完成了该装置的整体框架。
为了方便嵌套，所述弯曲应力导向轴套6内部结构的横截面设置为圆形，则对应的，固定轴销5与导向轴套6内部结构匹配的部分也设置成圆柱体。当然，也可以将所述弯曲应力导向轴套6内部结构的横截面设置为方形，但是此种设置不利于测试，也不利于嵌套。
对于上述各个部件的材质，所述搬运手柄1、所述固定轴销5、所述弯曲应力导向轴套6、所述紧固底座7、所述紧固夹板8、所述配重架9和所述气缸12均采用环氧树脂作为基材；所述配重件10为采用表面进行高分子涂料处理后的金属配重件；所述推动板11和所述气管13均采用橡胶材质。
为了使得整个配重架9在气缸12工作而上下运动时保持比较平稳的状态，可以将配重架9的上面板和下面板与每根所述导向柱3均存在线接触或面接触。为了减少摩擦力和增加耐磨度，可以在所述配重架9的上面板和下面板与每根所述导向柱3接触的部分设置有低阻尼耐磨材料。
为了进一步稳固配重架9在气缸12工作而上下运动时保持比较平稳的状态，还可以在上述凹形的挖空部分设置有多个用于承载配重件10的格子，所述格子的大小与配重件10匹配，例如，当配重件10尺寸较大时，则格子可以设置的大一些，当配重件10尺寸较小时，则格子可以设置的小一些，配重架9内部可以同时设置有大尺寸和小尺寸的格子。
为了充分利用上述装置，则可以在每个所述固定轴销5上嵌套多个所述弯曲应力导向轴套6，每个所述弯曲应力导向轴套6上的试验凹槽的尺寸均不相同，这样就可以同时对多种不同直径的绞线进行测试。进一步，还可以在所述上顶板4中空的框架结构相对的两个边框上的相同位置设置有多个通孔，这样，每两个相对的通孔都可以承载一个固定轴销5，则可以同时承载多个固定轴销5，可以测试的绞线种类可以呈指数增长。
具体设置时，由于固定轴销5可以设置多个，也可以设置为一个，相对应的，则紧固底座7和紧固夹板8也可以对应的设置多个或一个，因此，紧固底座7和配重架9可以设置为可拆卸结构，例如，通过螺纹结构借助螺丝进行拆卸。
考虑到电气化铁路接触网是一个柔性悬挂的系统，其各个零部件在运行状态下都会由于列车的通过而受到交变的工作应力。此外，起柔性连接作用的绞线多会出现不同程度的弯曲。因此，以弯曲应力及交变工作张力作为变量的绞线动态疲劳腐蚀行为研究是意义且必要的。但目前国内针对这一领域的研究仍属于探索阶段。因此，需要提供一种以弯曲应力及交变工作张力作为变量的动态疲劳试验装置，寻找在特定环境下，弯曲应力、交变工作张力与低断裂率之间的关系，从而得到电气化铁路接触网系统用绞线在不同产品结构、不同工况下的疲劳寿命图谱。
本发明第二实施例要解决的技术问题是提供一种可同步施加不同弯曲应力的绞线的动态疲劳腐蚀装置，可分别以弯曲应力、工作张力、腐蚀环境作为唯一变量或多变量组合进行绞线类动态腐蚀疲劳试验。该装置可同时完成多组以弯曲应力作为唯一变量的绞线动态疲劳对照试验。
如图2、图3、图4和图5所示，本发明第二实施例提供了一种可同步施加不同弯曲应力的绞线的动态疲劳腐蚀装置，包括：框架、搬运手柄1、弯曲应力装置、线端紧固装置、张力配重装置和动力装置，所述搬运手柄1固定在框架的顶面上，所述弯曲应力装置设置在框架上方，所述线端紧固装置固定在张力配重装置上方，所述动力装置固定在框架的下方。
其中，如图2至5所示，框架由底板2、导向柱3和上顶板4组成，三者之间通过螺纹连接，方便拆卸。所述导向柱3为四根，均标有统一刻度，方便试验的安装。所述上顶板4的中央位置为镂空设计，并在镂空部位的两侧表面配有预留孔。
如图2至5所示，线端紧固装置包括紧固底座7和紧固夹板8，所述紧固底座7固定在张力配重装置的顶面上，连接绞线和张力配重装置，达到配重的目的。所述紧固夹板8通过螺栓与紧固底座7连接。
如图6所示，所述弯曲应力装置包括固定轴销5和弯曲应力导向轴套6，所述固定轴销5通过与上顶板4上的预置孔配合，将弯曲应力导向轴套6安装在框架上，绞线可沿着弯曲应力导向轴套的凹槽进行缠绕。
如图7所示，所述张力配重装置包括配重架9和配重件10，所述配重架9有以下特征：首先，四角是内凹直角形设计，以防张力配重装置在运转过程中出现水平晃动的情况，保证了动作的垂直性。其次，与导向柱3接触的平面附有低阻尼耐磨材料，消除配重架9与导向柱3接触时的阻力。
如图7和图8所示，所述动力装置包括推动板11、气缸12、气管13和动力控制器14，所述推动板11固定在气缸12的伸缩缸上，会与配重架9底面周期性接触，实现绞线张力周期性变化的功能，所述气缸12固定在框架的底板2上，通过气管13与动力控制器14相连。
如图2至5所示，所述框架、搬运手柄1、弯曲应力装置、线端紧固装置、配重架9和气缸12均采用环氧树脂作为基材，所述配重件10采用表面进行高分子涂料处理后的金属配重件，所述推动板11和气管13均为橡胶材质。
如图6所示，所述弯曲应力导向轴套6有多种直径规格，每个弯曲应力导向轴套6有多条试验凹槽，可根据实验方案进行自由选择及搭配。
如图2至5所示，所述紧固底座7与配重架9之间是可拆卸的，可根据实际绞线的数量进行位置及数量的调整。
如图7所示，所述配重件10有多种规格，可随时调整绞线的张力参数。
如图7所示，所述气缸12采用单伸缩杆、双导向杆设计，避免运行过程中推动板11出现倾斜、摆动的情况。其与具有较大面积的推动板11共同作用，进一步保证了张力配重装置动作的垂直性，达到绞线在疲劳试验中受力方向一致，各绞线受力均匀的目的。
具体使用上述装置时，根据试验方案选择相应的弯曲应力导向轴套6，并通过固定轴销5安装在上顶板4上。将绞线一端通过线端紧固装置与配重架9连接，留出一定长度后沿着弯曲应力导向轴套6的线槽缠绕。其中，留出的能看见的绞线的长度刚好使配重架9底面接触到动力装置的推动板11。绞线的另一端再通过线端紧固装置与配重架9连接，在此过程中需保证配重架9的四个角在同一水平面上，可通过观察四根导向柱3上的刻度来实现。将装好绞线的装置放置于环境试验箱或反应釜中，再按需放置配重件10，随后启动动力控制器14，试验开启。
本发明提供的可同步施加不同弯曲应力的绞线的动态疲劳腐蚀装置由于采用了以上技术方案，可同时完成多组不同弯曲应力条件下的绞线动态疲劳腐蚀对照试验，以及分别以弯曲应力、工作张力、腐蚀环境作为唯一变量或多变量组合进行绞线类动态腐蚀疲劳试验；可根据试验目的实现多种弯曲应力的自由组合，节省试验周期。装置整体耐腐蚀性好，可放置于多种试验箱或反应釜中，进行不同环境条件下的动态疲劳腐蚀试验。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。
Claims (10)
1.一种绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，包括：
搬运手柄(1)、底板(2)、导向柱(3)、上顶板(4)、固定轴销(5)、弯曲应力导向轴套(6)、紧固底座(7)、紧固夹板(8)、配重架(9)和配重件(10)、推动板(11)、气缸(12)、气管(13)和动力控制器(14)；
其中，所述搬运手柄(1)设置在所述上顶板(4)上；
四根所述导向柱(3)，设置在所述底板(2)和所述上顶板(4)之间，通过螺纹方式与所述底板(2)和所述上顶板(4)连接，用于支撑所述底板(2)和所述上顶板(4)，以形成框架；
所述上顶板(4)为中空的框架结构，所述中空的框架结构相对的两个边框上的相同位置设置有第一预定个数的通孔；
所述弯曲应力导向轴套(6)的外部设置有试验凹槽，用于承载待测试绞线，所述弯曲应力导向轴套(6)的内部结构与所述固定轴销(5)的外部结构匹配，以嵌套在所述固定轴销(5)上，所述固定轴销(5)的两端分别嵌入所述相对的两个边框上的通孔中；
所述配重架(9)具有凹形的挖空框架结构，凹形的挖空部分用于嵌入配重件(10)，所述挖空框架结构的上面板顶部设置有第二预定个数的所述紧固底座(7)，所述紧固底座(7)用于固定已缠绕在所述弯曲应力导向轴套(6)的待测试绞线的一端，所述紧固夹板(8)通过螺纹方式与所述紧固底座(7)配合，以紧固所述待测试绞线的一端；
所述推动板(11)固定在所述气缸(12)的伸缩缸上，用于在所述气缸(12)工作的情况下与所述挖空框架结构的下面板底部周期性接触；
所述气缸(12)设置在所述底板(2)上，与所述气管(13)连接，所述气管(13)和所述动力控制器(14)连接。
2.如权利要求1所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，所述搬运手柄(1)的数量为两个。
3.如权利要求1所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，每根所述导向柱(3)的一端设置在所述底板(2)的一个边角部分，每根所述导向柱(3)的另一端设置在所述上顶板(4)与所述边角部分匹配的对应位置，以保持所述导向柱(3)处于垂直状态。
4.如权利要求1所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，所述弯曲应力导向轴套(6)内部结构的横截面为圆形。
5.如权利要求1所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，所述搬运手柄(1)、所述固定轴销(5)、所述弯曲应力导向轴套(6)、所述紧固底座(7)、所述紧固夹板(8)、所述配重架(9)和所述气缸(12)均采用环氧树脂作为基材；所述配重件(10)为采用表面进行高分子涂料处理后的金属配重件；所述推动板(11)和所述气管(13)均采用橡胶材质。
6.如权利要求1所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，
所述配重架(9)的上面板和下面板与每根所述导向柱(3)均存在线接触或面接触。
7.如权利要求6所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，
所述配重架(9)的上面板和下面板与每根所述导向柱(3)接触的部分设置有低阻尼耐磨材料。
8.如权利要求1所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，每个所述固定轴销(5)上嵌套多个所述弯曲应力导向轴套(6)，每个所述弯曲应力导向轴套(6)上的试验凹槽的尺寸均不相同。
9.如权利要求1所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，紧固底座(7)和配重架(9)为可拆卸结构。
10.如权利要求1至9中任一项所述的绞线的动态疲劳腐蚀装置，其特征在于，所述凹形的挖空部分设置有多个用于承载配重件(10)的格子，所述格子的大小与配重件(10)匹配。
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