CN109506860B - 转动铰接装置载荷试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转动铰接装置载荷试验装置，用于测试转动铰接装置的力学性能，其包括平台；竖直设置在所述平台上的机架，以及双向加载装置，所述双向加载装置构造成能够同时从垂向和水平两个方向提供试验载荷；并包括设置在所述平台上的水平加载装置和设置在所述机架上的垂向加载装置；在工作状态时，所述垂向加载装置连接转动铰接装置的第一固定座，所述水平加载装置连接转动铰接装置的第二固定座。本装置通过两个方向同时施加载荷，模拟转动铰接装置安装在车辆上行驶时的受力情况。准确地测量出转动铰接装置的力学性能。

Description

转动铰接装置载荷试验装置

技术领域

本发明涉及一种转动铰接装置载荷试验装置，尤其涉及用于测试转动铰接装 置的力学性能。

背景技术

100％低地板轻轨车辆以其经济性、环保性以及美观舒适性等诸多优点在世 界范围内被众多城市所认可并运用。自世界上第一辆低地板轻轨车正式投入运营 以来，随着新技术的不断开发与应用，国外城市轻轨车已经进入不同型式的100％ 低地板时代。随着我国现代社会经济的发展，我国城市交通对快捷性、低能耗和 节能减排的要求越来越高。对于100％低地板轻轨车辆的需求也越来越大。

在100％低地板轻轨车辆的车厢之间，除采用橡胶风挡和纵向缓冲击的车端 减振器外，还采用了在普通铁路车辆上不常用的转动铰接装置。目的是为了使列 车间运动不相互干涉，顺利通过平面曲线和竖曲线。通常，转动铰接装置包括依 次连接的第一固定座、关节轴承、V型推力杆以及第二固定座。其中，第一固定 座安装于前车厢，第二固定座安装于后车厢。在车辆通过曲线轨道时，转动铰接 装置在承受牵引的工况下，同时形成一定扭摆角度。

由于转动铰接装置在100％低地板轻轨车辆上起到关键的作用，其力学性能 要求比较高。在生产转动铰接装置时，需要检测转动铰接装置的承受载荷的能力， 从而测量出转动铰接装置的刚度和疲劳寿命。目前检测转动铰接装置载荷能力的 方法有两种，一种是是装车考核法，这种方法就是将转动铰接装置安装在车辆上， 通过运行一定的里程数来观察产品的受力状态，以此来判断其是否满足装车要 求。然而这种方法试验周期长，并且难以获得具体的试验数据，无法指导产品设 计和研发。另一种是试验测试法，这种方法是将转动铰接装置安装于专用的试验 装置上，通过试验设备施加相应的载荷来测试其各项力学性能。然而现有的试验 设备往往是先在垂向试验载荷，然后在水平方向试验载荷。而实际车辆运行时的 载荷往往是垂向和水平两个方向同时施加的。并且，实际的水平载荷具有一定的 扭摆角度，现有的试验方法无法施加扭摆方向的力，造成试验结果不准确。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种转动铰接装置载荷试验装置，能够同时在 垂向和水平方向提供载荷，并且能够在施加水平载荷时形成扭摆角度，模拟真实 的车辆转弯时受力情况，试验结果更加准确。

根据本发明提出了一种转动铰接装置载荷试验装置，包括：

平台；

竖直设置在所述平台上的机架，以及

双向加载装置，所述双向加载装置构造成能够同时从垂向和水平两个方向提 供试验载荷；并包括设置在所述平台上的水平加载装置和设置在所述机架上的垂 向加载装置；

在工作状态时，所述垂向加载装置连接转动铰接装置的第一固定座，所述水 平加载装置连接转动铰接装置的第二固定座。

本发明的进一步改进在于，所述水平加载装置包括固定在所述平台上的水平 反力座，连接在所述水平反力座水平油缸，以及连接所述水平油缸的弧形滚动装 置；

所述转动铰接装置的第二固定座设置在所述弧形滚动装置上，所述弧形滚动 装置构造成能够以所述转动铰接装置的关节轴承为轴摆动。

本发明的进一步改进在于，所述弧形滚动装置包括固定在所述平台上的弧形 导向板，以及与所述弧形导向板滑动相连的弧形滚动板；所述弧形导向板顶面连 接所述第二固定座，侧面通过转动轴及水平加力架连接所述水平油缸。

其中，所述弧形导向板设有弧形凹面，所述弧形滚动板设置与所述弧形凹面 相匹配的弧形凸面；所述弧形凹面与所述弧形凸面均以转动铰接装置的关节轴承 为圆心。

本发明的进一步改进在于，所述弧形导向板和所述弧形滚动板之间设置若干 圆柱滚棒。

本发明的进一步改进在于，所述弧形导向板两侧设置侧挡板。

本发明的进一步改进在于，所述水平油缸与所述水平加力架之间设置水平载 荷传感器。

本发明的进一步改进在于，所述垂向加载装置包括连接在所述机架上的垂向 油缸，以及设置在所述垂向油缸下端的导向座；

其中，所述导向座下端连接转动铰接装置的第一固定座；所述机架上设置导 向横梁，所述导向横梁上设置与所述导向座滑动配合的滑道。

本发明的进一步改进在于，所述垂向油缸与所述导向座之间设置垂向载荷传 感器。

本发明的进一步改进在于，所述平台上设置侧向固定装置，所述侧向固定装 置构造成能够在水平方向上固定所述转动铰接装置，使所述第一固定座只能够沿 竖直方向移动，而不能沿水平方向移动。

本发明的进一步改进在于，所述侧向固定装置包括固定在所述平台上的两个 带有支撑横梁的支撑架，连接两个支撑横梁的拉杆组件，以及固定在所述拉杆组 件上的两个T型支撑梁；其中，所述两个拉杆组件和两个T型支撑梁构造成框架 结构，并设置在所述第一固定座四周。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明所述的转动铰接装置载荷试验装置中，双向加载装置能够从水平方向 和垂向方向同时施加载荷。双向加载装置的垂向加载装置能够模拟转动铰接装置 垂向方向上受到的车辆的牵引力。双向加载装置的水平加载装置能够模拟车辆转 弯时受到的水平方向的力。本装置通过两个方向同时施加载荷，模拟转动铰接装 置安装在车辆上行驶时的受力情况。准确地测量出转动铰接装置的力学性能。

本发明所述的转动铰接装置载荷试验装置的水平加载装置设置了弧形滚动 装置。弧形滚动装置能够通过水平油缸伸缩而移动，同时在移动时是以转动铰接 装置的关节轴承为轴形成一定的扭摆角度。这样更加符合转动铰接装置实际工作 时的受力情况。因此，本装置的弧形滚动装置更加真实地模拟了车辆通过曲线时 的角度，实现垂向加扭摆复合加载试验。

本发明所述的转动铰接装置载荷试验装置设置了侧向固定装置。侧向固定装 置的框架设置在固定转动铰接装置的第一固定座的四周，导致第一固定座只能够 沿竖直方向移动。这样，保证了水平加载装置不会对第一固定座的垂向移动造成 干扰，从而消除了扭摆角度引起第一固定座的水平位移，并保证了试验的稳定性。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是根据本发明的一个实施方案的转动铰接装置载荷试验装置的结构示意 图；

图2是图1的立体图，显示了双向加载装置与转动铰接装置连接状态示意图；

图3显示了一个实施方案的转动铰接装置的结构示意图；

图4是图1的A-A剖视图，显示了双向加载装置的结构示意图；

图5显示了一个实施方案的弧形滚动装置的结构示意图；

图6显示了一个实施方案的侧向固定装置的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、平台，2、机架，3、双向加载装置， 11、侧向固定装置，12、支撑架，13、拉杆组件，14、拉杆，15、外挡板，16、 内挡板，17、T型支撑梁，18、支撑横梁，21、横梁，22、立柱，23、导向横梁， 30、水平加载装置，31、水平反力座，32、水平油缸，33、加力架，34、弧形滚 动装置，35、弧形导向板，36、弧形凹面，37、弧形滚动板，38、弧形凸面，39、 圆柱滚棒，40、侧挡板，41、水平载荷传感器，42、转动轴，43、底板，50、垂 向加载装置，51、垂向油缸，52、导向座，53、垂向载荷传感器，60、转动铰接 装置，61、第一固定座，62、第二固定座，63、关节轴承，64、V型推力杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的转动铰接装置载荷试验装 置。根据本发明的转动铰接装置载荷试验装置尤其能够测量转动铰接装置的载 荷。

如图1、图2所示，本实施例的转动铰接装置载荷试验装置包括平台1，所 述平台1水平地设置。本实施例的装置还包括机架2，所述机架2竖直地设置在 平台1上。在本实施例中，机架2包括一个横梁21和两个立柱22。其中，立柱 22固定在平台1上，横梁21的两端分别连接两个立柱22的上端。

本实施例的装置还包括双向加载装置3，所述双向加载装置3包括能够提供 水平方向载荷的水平加载装置30，以及能够提供竖直方向载荷的垂向加载装置 50。其中，水平加载装置30设置在平台1上，而垂向加载装置50设置在机架2 的横梁21上。通过本实施例所述的装置对转动铰接装置60进行加载试验时，所 述垂向加载装置50连接转动铰接装置60的第一固定座，所述水平加载装置30 连接转动铰接装置60的第二固定座。本实施例中的双向加载装置3就能够同时 从垂向和水平两个方向提供试验载荷。

如图3所示，本实施例采用的转动铰接装置60包括第一固定座61，连接所 述第一固定座61的关节轴承63，连接所述关节轴承63的V型推力杆64，以及 连接所述V型推力杆64的第二固定座62。其中，第一固定座61和第二固定座 62分别用来连接前后两节车厢。所述关节轴承63和V型推力杆64用于车辆通 过曲线轨道时，提供一定扭摆角度。

在使用根据本实施例的转动铰接装置载荷试验装置时，首先将转动铰接装置 60的第一固定座61安装在垂向加载装置50和下端，并且将转动铰接装置60的 第二固定62座安装在水平加载装置30的端部。根据试验需要，控制垂向加载装 置50向转动铰接装置60施加垂向方向的载荷，同时也能够通过控制水平加载装 置30向转动铰接装置60施加水平方向的载荷。

在一个实施例中，如图4所示，所述水平加载装置30包括固定在所述平台1 上的水平反力座31，连接在所述水平反力座31上的水平油缸32，以及连接所述 水平油缸32的弧形滚动装置34。其中，水平油缸32的缸体端部固定在反力座一 侧。所述弧形滚动装置34连接在水平油缸32的活塞杆上，并且能够随活塞杆伸 缩而移动。在本实施例中，所述弧形滚动装置34的上端连接所述转动铰接装置 60的第二固定座。所述弧形滚动装置34构造成能够以所述转动铰接装置的关节 轴承为轴摆动。

在使用根据本实施例的转动铰接装置载荷试验装置时，通过水平油缸33控 制水平载荷。在水平油缸33的活塞杆伸缩时，带动弧形滚动装置34移动。由于 弧形滚动装置34能够提供一定的扭摆角度上的力。因此水平加载装置30施加的 载荷能够模拟真实的车辆转弯时转动铰接装置的受力情况。这样，试验结果更加 准确。

在一个改进实施例中，如图5所示，所述弧形滚动装置34包括弧形导向板 35。其中，所述弧形导向板35设有弧形凹面36，其下端通过底板43固定在所述 平台1上。所述弧形滚动装置34还包括弧形滚动板37，所述弧形滚动板37的侧 面通过转动轴42和水平加力架33连接所述水平油缸32。弧形滚动板37的上面 连接转动铰接装置的第二固定座62。弧形滚动板37的下端设置弧形凸面38，其 弧形凸面38能够在所述弧形导向板35的弧形凹面36内上滑动。所述弧形凹面 36与所述弧形凸面38均以转动铰接装置的关节轴承63为圆心。

在本实施例中，弧形滚动板37随着水平油缸32推动而滑动。其中，弧形凸 面38和弧形凹面36均以关节轴承63为圆心，因此水平载荷提供一个以关节轴 承63为转轴的扭摆力，则这样转动铰接装置受到的水平载荷更加符合实际工作 时受到的载荷。本实施例设置了转动轴42，这样在弧形滚动板37滚动时转动轴 42转动，保证了水平油缸33始终处于水平状态，从而使水平加载装置30整体也 更加稳定。

在一个优选实施例中，所述弧形导向板35和所述弧形滚动板37之间设置若 干圆柱滚棒39。圆柱滚棒39设置在弧形凸面38和弧形凹面36之间。在弧形滚 动板37和弧形导向板35相对滑动时，圆柱滚棒39转动，从而降低摩擦阻力。 进一步地，弧形导向板35的两侧设置有侧挡板40。所述侧挡板40用于阻挡弧形 导向板35在滑动过程中从侧面偏出。

在一个优选实施例中，如图4所示，水平油缸32与所述水平加力架33之间 设置水平载荷传感器41。水平载荷传感器41能够测量水平油缸32施加的载荷。 试验时，通过水平载荷传感器41能够精确地测量出水平方向的载荷，从而使试 验结果更加直观、准确。

在一个实施例中，如图4所示，所述垂向加载装置50包括垂向油缸51，本 实施例中垂向油缸51的缸体设置在机架2的横梁21上，其活塞杆下端设置导向 座52。所述导向座52下端连接转动铰接装置的第一固定座61。所述机架2中部 设置导向横梁23，其中导向横梁23上设置竖直的滑道。导向座52能够在滑道内 沿竖直方向滑动。

在使用根据本实施例的转动铰接装置载荷试验装置时，垂向加载装置50加 载载荷时，垂向油缸51伸长。垂向油缸51的活塞杆带动导向座52带动第一固 定座61向下移动，从而向转动铰接装置施加垂向载荷。导向横梁23的作用是为 导向座52提供竖直向下的导向，从而保证垂向油缸51向转动铰接装置施加的载 荷是竖直向下的。

进一步地，所述垂向油缸51与所述导向座52之间设置垂向载荷传感器53。 垂向载荷传感器53用于测量垂向油缸51施加的载荷。试验时，通过垂向载荷传 感器53能够精确地测量出垂向方向的载荷，从而使试验结果更加直观、准确。

在一个实施例中，如图2、图4所示，所述平台1上设置侧向固定装置11， 所述侧向固定装置11构造成能够在水平方向上固定所述转动铰接装置，使所述 第一固定座61只能够沿竖直方向移动，而不能沿水平方向移动。本实施例的侧 向固定装置11能够抵消水平加载装置30对第一固定座61水平方向的力，从而 消除扭摆角度引起第一固定座61的位移，使试验结果更加稳定。

优选地，如图6所示，本实施例的侧向固定装置11包括两个支撑架12，所 述支撑架12上端设置支撑横杆。在两个支撑横杆上连接了两个拉杆组件13。其 中，每个拉杆组件13包括两个拉杆，并且两个拉杆分别设置在支撑横梁21的上 部和下部。所述两个拉杆通过支撑横梁21外侧的外挡板15相连。侧向固定装置 11还包括两个相对设置的T型支撑梁17。所述T型支撑梁17连接在两个拉杆组 件13，并且两侧分别设置在每个拉杆组件13的两个拉杆之间。拉杆组件13上还 设置用于固定T型支撑梁17的内挡板16。

在本实施例中，两个T型支撑梁17和两个拉杆组件13构成框架结构。在试 验时，调整拉杆组件13和T型支撑梁17的位置，使第一固定座61固定在框架 结构内。这样就保证了第一固定座61的稳定。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的 情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只 要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起 来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内 的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种转动铰接装置载荷试验装置，其特征在于，包括：

平台(1)；

竖直设置在所述平台(1)上的机架(2)，以及

双向加载装置(3)，所述双向加载装置(3)构造成能够同时从垂向和水平两个方向提供试验载荷，并包括设置在所述平台(1)上的水平加载装置(30)和设置在所述机架(2)上的垂向加载装置(50)，

所述水平加载装置(30)包括固定在所述平台(1)上的水平反力座(31)，连接在所述水平反力座(31)上的水平油缸(32)，以及连接所述水平油缸(32)的弧形滚动装置(34)；

所述转动铰接装置(60)的第二固定座(62)设置在所述弧形滚动装置(34)上，所述弧形滚动装置(34)构造成能够以所述转动铰接装置(60)的关节轴承(63)为轴摆动

其中，在工作状态时，所述垂向加载装置(50)连接转动铰接装置(60)的第一固定座(61)，所述水平加载装置(30)连接转动铰接装置(60)的第二固定座(62)；

所述弧形滚动装置(34)包括固定在所述平台(1)上的弧形导向板(35)，以及与所述弧形导向板(35)滑动相连的弧形滚动板(37)；

所述弧形导向板(35)的顶面连接所述第二固定座(62)，侧面通过转动轴(42)及水平加力架(33)连接所述水平油缸(32)；

其中，所述弧形导向板(35)设有弧形凹面(36)，所述弧形滚动板(37)设置与所述弧形凹面(36)相匹配的弧形凸面(38)；所述弧形凹面(36)与所述弧形凸面(38)均以转动铰接装置(60)的关节轴承(63)为圆心。

2.根据权利要求1所述的转动铰接装置载荷试验装置，其特征在于，所述弧形导向板(35)和所述弧形滚动板(37)之间设置若干圆柱滚棒(39)。

3.根据权利要求2所述的转动铰接装置载荷试验装置，其特征在于，所述弧形导向板(35)的两侧设置侧挡板(40)。

4.根据权利要求3所述的转动铰接装置载荷试验装置，其特征在于，所述水平油缸(32)与所述水平加力架(33)之间设置水平载荷传感器(41)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转动铰接装置载荷试验装置，其特征在于，所述垂向加载装置(50)包括连接在所述机架(2)上的垂向油缸(51)，以及设置在所述垂向油缸(51)下端的导向座(52)；

其中，所述导向座(52)的下端连接转动铰接装置(60)的第一固定座(61)；所述机架(2)上设置导向横梁(23)，所述导向横梁(23)上设置与所述导向座(52)滑动配合的滑道。

6.根据权利要求5所述的转动铰接装置载荷试验装置，其特征在于，所述垂向油缸(51)与所述导向座(52)之间设置垂向载荷传感器(53)。

7.根据权利要求1至4中任一所述的转动铰接装置载荷试验装置，其特征在于，所述平台(1)上设置侧向固定装置(11)，所述侧向固定装置(11)构造成能够在水平方向上固定所述转动铰接装置(60)，使所述第一固定座(61)只能够沿竖直方向移动，而不能沿水平方向移动。

8.根据权利要求7所述的转动铰接装置载荷试验装置，其特征在于，所述侧向固定装置(11)包括固定在所述平台(1)上的两个带有支撑横梁(18)的支撑架(12)，连接两个支撑横梁(18)的拉杆组件(13)，以及固定在所述拉杆组件(13)上的两个T型支撑梁(17)；其中，所述两个拉杆组件(13)和两个T型支撑梁(17)构造成框架结构，并设置在所述第一固定座(61)的四周。

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