CN109269822B - 起重机车轮疲劳试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种起重机车轮疲劳试验装置，包括试验小车和试验桥架，试验小车包括小车底架和小车顶架；所述小车顶架包括底座，反滚轮和悬挂轮；所述小车顶架包括顶座，还包括两块平行设置的连接立柱，还包括车轮座，顶座上设有油缸，活塞杆连接车轮座，活塞杆与车轮座连接处有压力传感器，还有试验车轮，以及驱动试验车轮转动的驱动电机；试验桥架包括两根平行设置的主梁和设置在主梁两端、用于连接两主梁的端梁，还包括试验车轮运行轨道、悬挂轮运行轨道和反滚轮运行轨道；除此还包括电气控制系统，试验车轮加载的液压油缸控制系统，疲劳试验数据测试、监控、记录及处理的数据处理系统。

Description

起重机车轮疲劳试验装置
技术领域
本发明属于疲劳试验设备领域，涉及一种起重机车轮疲劳试验装置。
背景技术
起重机的车轮支撑起重机整体的自重载荷和工作载荷，并在起重机轨道上运行，因此它长期承受挤压交变载荷，会发生磨损、疲劳裂纹、破损或工作面剥落等失效损坏，严重影响起重机的安全稳定运行和使用寿命。所以起重机车轮的承载能力、耐磨性能及抗疲劳性能对保证起重机安全稳定运行和使用寿命至关重要。在现有技术中还没有针对起重机车轮，验证其承载能力、耐磨性能及抗疲劳性能的疲劳试验装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种起重机车轮疲劳试验装置，对起重机车轮承载能力、耐磨性能及抗疲劳性能进行验证。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种起重机车轮疲劳试验装置，包括试验小车和试验桥架，所述试验小车包括小车底架和小车顶架，所述小车底架包括一矩形底座，在所述底座相对的两边上方设置有反滚轮，还包括设置在反滚轮上方的悬挂轮，所述悬挂轮通过连接片与底座连接；所述小车顶架包括一矩形顶座，还包括两块平行设置的连接立柱，所述连接立柱一边与顶座固定连接，相对的另一边与底座法兰连接，所述顶座上与反滚轮相对的两边设有方形导向孔，还包括分别设置在两边方形导向孔内，与顶座滑动连接的车轮座，所述顶座上设有加载液压油缸，所述油缸的活塞杆连接车轮座，所述加载液压油缸带动车轮座相对于顶座上下移动，在活塞杆与车轮座连接处还设有用于检测车轮座受力大小的压力传感器，还包括车轮轴，所述车轮轴连接并穿过两个车轮座，且与顶座、底座平行，在车轮轴上安装试验车轮，以及驱动试验车轮转动的驱动电机，所述试验车轮、反滚轮和悬挂轮的运行方向一致；
所述试验桥架包括两根平行设置的主梁和设置在主梁两端、用于连接两主梁的端梁，还包括试验车轮运行轨道、悬挂轮运行轨道和反滚轮运行轨道，所述反滚轮运行轨道设置在两主梁的下表面，所述悬挂轮运行轨道设置在两主梁外侧下翼缘上表面，所述试验车轮运行轨道设置在两主梁的上表面；
还包括用于根据可设定的试验时间或试验距离控制驱动电机启停的电气控制系统，用于控制加载液压油缸活塞杆伸缩的液压油缸控制系统，用于测试、监控、记录及处理疲劳试验数据的数据处理系统。
进一步，所述两侧试验车轮之间安装有万向节传动轴，对尺寸偏差及加载后的两侧车轮可能不同心的情况进行补偿。
进一步，所述车轮外还设有车轮座端盖，所述驱动电机安装在车轮座端盖外，驱动电机的输出轴与车轮轴连接。
进一步，所述试验桥架两主梁上表面均设置供试验车轮运行的可拆卸轨道。
进一步，所述悬挂轮与底座的连接片能够拆卸。
进一步，所述底座两边分别设置两个悬挂轮，每边分别设置多个反滚轮。
进一步，所述顶座两边分别设有多个方形导向孔，每个方形导向孔中均设有车轮座，每个车轮座均由独立受控的加载液压油缸连接控制上下移动，还包括与每个车轮座连接的试验车轮、压力传感器、驱动电机，用于对车轮独立进行疲劳试验，每个试验轮压能够独立设定及施加试验所需的载荷。
试验装置是通过液压油缸加载，不是通过重物加载，加载力是靠桥架主梁内力来克服，桥架主梁仅需考虑挤压产生的应力和装置本身的自重引起的弯曲产生的应力，所以主梁的刚度不必考虑太大，主梁断面不必制作得太高，整个桥架也不会太高。也不需要在地面安装固定，只要置于地面找平就可以。因此整体结构小巧轻便，只需按试验场所的空间(长度)考虑设计合适的桥架长度就可以了，即对试验场所要求不高；
如果试验场地条件允许，桥架可以做得足够长，试验小车纵向尺寸可以延长，设计多个试验工位，同时对多个车轮进行疲劳试验，即该装置可以同时对一个及以上的车轮进行同步疲劳试验。只是试验车轮越多试验小车运行的驱动功率越大，反滚轮轮压也相应增加；
试验装置的试验车轮都是独立安装在车轮座上，通过液压油缸活塞杆上下移动车轮座进行加载，因此施加的轮压不受车轮直径、运行轨道工作面的高低差、车轮及轨道磨损影响，实时保持设定轮压下试验。所以可以同时对不同直径的试验车轮进行疲劳试验，只需保证各驱动车轮运行线速度同步就行；
因试验小车只要一个试验车轮都能可靠支撑，所以每个试验工位都可以十分方便地对试验车轮进行随时安装、拆卸、维修。不需要辅助起吊设备起吊试验小车。
试验装置的试验车轮都是独立加载，可以对每个试验车轮的疲劳试验数据分别进行实时监控显示及测试记录，因此能有效地试验出每个车轮的疲劳寿命。如果试验车轮轴固定在小车架上并通过重物加载，小车架上至少安装四个试验车轮；由于加工及安装尺寸误差、试验轨道工作面的高低差、车轮及轨道磨损、加载重心偏心，根本无法实时保证四个车轮上的轮压均衡，因此车轮的轮压可能超过设定值或达不到设定值，轮压较大的车轮可能会提前疲劳失效，轮压较小的车轮可能会达不到疲劳试验效果，因此这种方式的疲劳试验效果不可控。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明所述起重机车轮疲劳试验装置的结构示意图；
图2为试验桥架的车轮运行轨道和悬挂轮运行轨道结构示意图；
图3为试验桥架的反滚轮运行轨道结构示意图；
图4为试验小车结构示意图；
图5为小车底架结构示意图；
图6为小车顶架结构示意图；
图7为车轮轴安装示意图；
图8为试验车轮安装示意图；
图9为车轮座端盖安装示意图；
图10为驱动电机安装示意图；
图11为万向节传动轴安装示意图；
图12为对试验小车进行组装时悬挂轮支撑示意图；
图13为试验加载后悬挂轮悬空示意图。
附图标记：试验桥架1、试验小车2、试验车轮运行轨道11、悬挂轮运行轨道12、反滚轮运行轨道13、底座21、反滚轮22、悬挂轮23、连接片24、连接法兰25、顶座26、连接立柱27、车轮座28、加载液压油缸29、压力传感器30、车轮轴31、试验车轮32、车轮座端盖33、驱动电机34、万向节传动轴35。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，一种起重机车轮32疲劳试验装置，包括试验小车2和试验桥架1，如图4-8、图10所示，所述试验小车2包括小车底架和小车顶架，所述小车底架包括一矩形底座21，在所述底座21相对的两边上方设置有反滚轮22，还包括设置在反滚轮22上方的悬挂轮23，所述悬挂轮23通过连接片24与底座21连接；所述小车顶架包括一矩形顶座26，还包括两块平行设置的连接立柱27，所述连接立柱27上端与顶座26固定连接，下端与底座21法兰连接，所述顶座26上与反滚轮22相对的两边设有方形导向孔，还包括分别设置在两边方形导向孔内，与顶座26滑动连接的车轮座28，所述顶座26上设有加载液压油缸29，所述油缸的活塞杆连接车轮座28，所述加载液压油缸29带动车轮座28相对于顶座26上下移动，在活塞杆与车轮座28连接处还设有用于检测车轮座28受力大小的压力传感器30，还包括车轮轴31，所述车轮轴31连接并穿过两个车轮座28，且与顶座26、底座21平行，在车轮轴31上设置有试验车轮32，以及驱动试验车轮32转动的驱动电机34，所述车轮32、反滚轮22和悬挂轮23的运行方向一致；
如图2-3所示，所述试验桥架1包括两根平行设置的主梁和设置在主梁两端、用于连接两主梁的端梁，还包括试验车轮运行轨道11、悬挂轮运行轨道12和反滚轮运行轨道13，所述反滚轮运行轨道13设置在两主梁的下表面，所述悬挂轮运行轨道12设置在两主梁外侧下翼缘上表面，所述试验车轮运行轨道11设置在两主梁的上表面；
还包括用于根据可设定的试验时间或试验距离控制驱动电机启停的电气控制系统，用于控制加载液压油缸29活塞杆伸缩的液压油缸控制系统，用于测试、监控、记录及处理疲劳试验数据的数据处理系统。
可选地，如图11所示，所述两侧车轮32之间安装有万向节传动轴35，对尺寸偏差及加载后的两侧车轮32可能不同心的情况进行补偿。
可选地，如图9所示，所述车轮32外还设有车轮座端盖33，所述驱动电机34安装在车轮座端盖33外，驱动电机34的输出轴与车轮轴31连接。
可选地，所述车轮32为凹型轮，上述车轮运行轨道11为设置在主梁上表面的凸型轨道。
可选地，所述悬挂轮23与底座21的连接片24能够拆卸。
可选地，所述底座21两边分别设置两个悬挂轮23，每边分别设置可多个反滚轮22。
可选地，所述顶座26两边分别可设多个方形导向孔，每个导向孔中均设有车轮座28，每个车轮座28均由独立受控的加载液压油缸连接控制上下，还包括与每个车轮座28连接的车轮32、压力传感器30、驱动电机34，用于同时进行多组车轮32疲劳试验，每个试验车辆可独立设定轮压。
进一步，所述顶座两边分别设有多个方形导向孔，每个方形导向孔中均设有车轮座，每个车轮座均由独立受控的加载液压油缸连接控制上下移动，还包括与每个车轮座连接的试验车轮、压力传感器、加载液压油缸和驱动电机，用于对车轮独立进行疲劳试验，每个试验轮压能够独立设定及施加试验所需的载荷。
工作原理及试验方法：如图12、13所示，
1、将桥架的两主梁和两端梁通过连接螺栓组装成整体置于合适的试验场地调节水平；
2、将试验小车2底座21装上反滚轮22后移动到桥架主梁的下方地面，用起吊设备从桥架两主梁之间将试验小车2底架吊离地面直到反滚轮22与桥架主梁下表面的反滚轮运行轨道13接触，在试验小车2底架两侧装上四个悬挂轮23，然后起吊设备卸载，此时试验小车2底架靠四个悬挂轮23支撑在桥架主梁两侧下翼缘上表面的悬挂轮运行轨道12上；
3、将车轮座28、压力传感器30、加载液压油缸29、电气控制系统、液压油缸控制系统等组装到试验小车2顶架上。用起吊设备将试验小车2顶架吊到桥架主梁上方并从两主梁之间下放直到连接立柱27下方的法兰与试验小车2底架上方法兰对接固定，至此试验装置组装完毕；
4、试验车轮32安装到位后，将液压油缸活塞杆与车轮座28之间的所有压力传感器30调零，然后通过液压油缸控制系统设定试验轮压。此后，试验车轮32加载后试验车轮32与运行轨道之间的轮压就是同侧两力传感器的压力之和；
5、通过液压油缸控制系统启动加载液压油缸29，使活塞杆伸出，车轮座28下行，直到试验车轮32与车轮运行轨道11接触，试验小车2开始上移；
6、试验小车2上移后，小车底架上的四个悬挂轮23离开悬挂轮运行轨道12而悬空，此时可以拆除悬挂轮23(如果不影响试验安全运行也可以保留)；
7、液压油缸继续伸出及试验小车2上移，直到试验小车2底架上的反滚轮22与桥架主梁底部的反滚轮运行轨道接触，至此试验车轮32与试验车轮运行轨道11之间、反滚轮22与反滚轮运行轨道13之间的轮压开始增加；
8、通过液压油缸控制系统启动自动加载，直到试验车轮32与试验运行轨道之间的轮压增加到给定值，自动停止加载，并且在试验过程中持续保持在给定轮压值；
9、通过电气控制系统设置试验时间或试验运行距离，然后启动试验，试验小车2通过电气控制系统，按设定的运行程序在试验桥架1上随时保持设定的轮压作往复运动，直到达到设置的试验时间或试验运行距离试验就结束。
对试验小车2的简单受力分析：
1、当车轮32轮压F1、F2≧0且F1+F2>G(G为试验小车自重)就会有反滚轮22轮压F3、F4>0；
2、即使F1≠F2或F1、F2其中一个为零以上力学关系也成立；
3、也就是说，只要满足以上力学关系，试验小车2就可以形成三点以上的支撑点，形成稳定的受力结构体。
4、从以上力学关系分析，试验车轮32可以施加不同轮压，只要一个试验车轮32的轮压超过试验小车2自重，其他车轮32可以卸载，都可以可靠稳定支撑或运行。
5、具有这个性能的优点有：可方便拆卸、更换、维修试验车轮32，即使车轮32损坏或失去轮压，只要有一个试验车轮32的轮压超过试验小车2自重都可以保持安全稳定运行，因此可以实现单轮试验。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种起重机车轮疲劳试验装置，其特征在于：包括试验小车和试验桥架，所述试验小车包括小车底架和小车顶架，所述小车底架包括一矩形底座，在所述底座相对的两边上方设置有反滚轮，还包括设置在反滚轮上方的悬挂轮，所述悬挂轮通过连接片与底座连接；所述小车顶架包括一矩形顶座，还包括两块平行设置的连接立柱，所述连接立柱一边与顶座固定连接，相对的另一边与底座法兰连接，所述顶座上与反滚轮相对的两边设有方形导向孔，还包括分别设置在两边方形导向孔内，与顶座滑动连接的车轮座，所述顶座上设有加载液压油缸，所述油缸的活塞杆连接车轮座，所述加载液压油缸带动车轮座相对于顶座上下移动，在活塞杆与车轮座连接处还设有用于检测车轮座受力大小的压力传感器，还包括车轮轴，所述车轮轴连接并穿过两个车轮座，且与顶座、底座平行，所述车轮轴用于将两个试验车轮分别安装在两个车轮座内，还用于安装驱动试验车轮转动的驱动电机，所述试验车轮、反滚轮和悬挂轮的运行方向一致；
所述试验桥架包括两根平行设置的主梁和设置在主梁两端、用于连接两主梁的端梁，还包括试验车轮运行轨道、悬挂轮运行轨道和反滚轮运行轨道，所述反滚轮运行轨道设置在两主梁的下表面，所述悬挂轮运行轨道设置在两主梁外侧下翼缘上表面，所述试验车轮运行轨道设置在两主梁的上表面；
还包括用于根据可设定的试验时间或试验距离控制驱动电机启停的电气控制系统，用于控制加载液压油缸活塞杆伸缩的液压油缸控制系统，用于测试、监控、记录及处理疲劳试验数据的数据处理系统。
2.根据权利要求1所述的起重机车轮疲劳试验装置，其特征在于：所述两个试验车轮之间安装有万向节传动轴，对尺寸偏差及加载后的两侧车轮可能不同心的情况进行补偿。
3.根据权利要求1所述的起重机车轮疲劳试验装置，其特征在于：所述试验车轮外侧还设有车轮座端盖，所述驱动电机安装在车轮座端盖外，驱动电机的输出轴与车轮轴连接。
4.根据权利要求1所述的起重机车轮疲劳试验装置，其特征在于：所述试验桥架两主梁上表面均设置供试验车轮运行的可拆卸轨道。
5.根据权利要求1所述的起重机车轮疲劳试验装置，其特征在于：所述悬挂轮与底座的连接片能够拆卸。
6.根据权利要求1所述的起重机车轮疲劳试验装置，其特征在于：所述底座两边分别设置两个悬挂轮，每边分别设置多个反滚轮。
7.根据权利要求1所述的起重机车轮疲劳试验装置，其特征在于：所述顶座两边分别设有多个方形导向孔，每个方形导向孔中均设有车轮座，每个车轮座均由独立受控的加载液压油缸连接控制上下移动，还包括与每个车轮座连接的试验车轮、压力传感器、驱动电机，用于对车轮独立进行疲劳试验，每个试验轮压能够独立设定及施加试验所需的载荷。
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