CN110018054A - 一种多工位弹条疲劳工装 - Google Patents

Abstract

本发明属于压力测试工装技术领域，尤其涉及一种多工位弹条疲劳工装。多工位弹条疲劳工装包括加载块、胎具和作用力提供装置；加载块与作用力提供装置连接，并在作用力提供装置的带动下沿竖直方向震动；加载块的上下两端均设置有一个胎具，位于加载块上端的胎具与加载块之间，以及位于加载块下端的胎具与加载块之间均形成有弹条夹持工位。本发明提供的多工位弹条疲劳工装，通过在加载块的上下两端均设置有胎具，在测试过程中，加载块的上下两端均能设置一个待测试的弹条，且两个弹条镜像设置，如弹条具有凸起部分，两凸起部分的朝向相反。此种结构能够利用到双弹簧平衡原理，在提高了测试效率的同时，还能够减小试验力值。

Description

一种多工位弹条疲劳工装

技术领域

本发明属于压力测试工装技术领域，尤其涉及一种多工位弹条疲劳工装。

背景技术

轨道结构中最重要的部件就是钢轨与轨枕之间的扣件系统，钢轨扣件不仅可以缓解列车对轨道结构的冲击破坏，而且可以保证钢轨与轨枕之间可靠地联接，它在保证轨道结构稳定性和可靠性方面起着重要的作用。弹条是扣件系统中的关键部件，它可以发生弹性变形以吸收钢轨振动产生的能量，同时保证其扣压力。如果扣件弹条因疲劳损伤而发生断裂，扣件系统将失去应具有扣压钢轨的功能，有可能导致列车脱轨或倾覆，造成生命财产重大损失。因此，疲劳性能是弹条最关键的性能指标。

为了检验弹条的疲劳性能，需要利用疲劳试验机对其进行疲劳试验。目前，弹条的试验方法按照TB/T 2329-2002《弹条I型、II型扣件弹条疲劳试验方法》执行，其试验方法是使弹条在规定的变形量上限与变形量下限之间反复变形。已知的采用位移控制式或电液伺服式疲劳试验机弹条疲劳试验机均采用单向下压的施力方式进行，测试效率非常低下，且浪费大量试验资源，当试验量增加时，只能增加设备数量来满足试验需求，最终导致成本和人员的增加。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有测试设备存在的测试效率低，以及测试产品所需动力高的技术问题，本发明提供一种多工位弹条疲劳工装。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种多工位弹条疲劳工装，其包括加载块、胎具和作用力提供装置；

加载块与作用力提供装置连接，并在作用力提供装置的带动下沿竖直方向震动；

加载块的上下两端均设置有一个胎具，位于加载块上端的胎具与加载块之间，以及位于加载块下端的胎具与加载块之间均形成有弹条夹持工位。

优选的，作用力提供装置包括加载轴，加载轴沿竖直方向排布；

加载轴上固定设置有中盘，中盘包括多个悬臂，每个悬臂的端部均连接有一个加载块。

优选的，加载轴上固定设置有至少一个中盘，当包括多个中盘时，多个中盘沿竖直方向上间隔分布。

优选的，多工位弹条疲劳工装还包括固定盘，胎具设置在固定盘上；

位于加载块上端的固定盘为上固定盘，位于加载块下端的固定盘为下固定盘；

上固定盘与下固定盘之间通过螺栓连接，且两者之间的间距可调。

优选的，还包括底座，下固定盘设置在底座上，下固定盘与底座固定连接。

优选的，胎具包括成对设置的两个限位块，固定盘的侧壁上设置有向内凹陷的凹槽，两限位块分别设置在凹槽的两侧。

优选的，限位块上设置有限位槽。

优选的，作用力提供装置还包括与加载轴的端部连接的动力源。

优选的，至少在加载块上侧或下侧的其中一侧设置有加载头；

加载头能够相对于加载块在竖直方向往复运动。

优选的，加载头上设置有力传感器和位移传感器。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明提供的多工位弹条疲劳工装，通过在加载块的上下两端均设置有胎具，在测试过程中，加载块的上下两端均能设置一个待测试的弹条，且两个弹条镜像设置，如弹条具有凸起部分，两凸起部分的朝向相反。此种结构能够利用到双弹簧平衡原理，在提高了测试效率的同时，还能够减小试验力值，以及平衡压向力大幅降低。

附图说明

图1为本发明具体实施方式提供的多工位弹条疲劳工装的主视图；

图2为本发明具体实施方式提供的多工位弹条疲劳工装的轴测图；

图3为本发明具体实施方式提供的多工位弹条疲劳工装的分解状态示意图。

【附图标记说明】

1：加载块；2：胎具；3：加载轴；4：悬臂；5：上固定盘；6：下固定盘；7：螺杆；8：底座；9：加载头；10：弹条；11：上盘固定架。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1至图3所示，本发明公开了一种多工位弹条疲劳工装，其包括加载块1、胎具2和作用力提供装置。

加载块1与作用力提供装置连接，并在作用力提供装置的带动下沿竖直方向震动。

加载块1的上下两端均设置有一个胎具2，位于加载块1上端的胎具2与加载块1之间，以及位于加载块1下端的胎具2与加载块1之间均形成有弹条夹持工位。

本实施方式中，通过在加载块1的上下两端均设置有胎具2，在测试过程中，加载块1的上下两端均能设置一个待测试的弹条，且两个弹条镜像设置，如弹条具有凸起部分，两凸起部分的朝向相反。此种结构能够利用到双弹簧平衡原理，在提高了测试效率的同时，还能够减小试验力值，以及平衡压向力大幅降低。

作用力提供装置包括加载轴3，加载轴3沿竖直方向排布，加载轴3上固定设置有中盘，中盘包括多个悬臂4，每个悬臂4的端部均连接有一个加载块1。

加载块1包括上下两部分，上下两部分对称的固定在悬臂4端部的两侧，具体的加载块1与悬臂4通过螺栓连接，当然加载块1与悬臂4也可以是一体式结构。

加载轴3上固定设置有至少一个中盘，当包括多个中盘时，多个中盘沿竖直方向上间隔分布。

通常加载轴3上设置有一个中盘，通过一个中盘，以及与其相配合的胎具2，能够实现一组弹条的测试。

当在加载轴3上设置多个中盘时，并且每个中盘均设置与其相对应的胎具2，这样能够实现对多组弹条的测试。由此，可以进一步的提高测试工装的测试效率。

多工位弹条疲劳工装还包括固定盘，胎具2设置在固定盘上。

位于加载块1上端的固定盘为上固定盘5，位于加载块1下端的固定盘为下固定盘6。

上固定盘5与下固定盘6之间通过螺栓7连接，且两者之间的间距可调。

将胎具2安装在固定盘上，便于胎具的安装，以及便于加载块1与胎具之间的定位。

多工位弹条疲劳工装还包括底座8，下固定盘6设置在底座8上，下固定盘6与底座8固定连接。

通过将下固定盘6固定在底座8上，能够提高下固定盘6，以及整个测试工装的稳定性，便于减小测试工装在使用过程中产生的噪音。

胎具2包括成对设置的两个限位块，固定盘的侧壁上设置有向内凹陷的凹槽，两限位块分别设置在凹槽的两侧。限位块上设置有限位槽。

通过将胎具2安装在凹槽内，限位块与凹槽的配合能够形成弹条的容纳空间，限位块限位凹槽的设置，便于弹条的定位。

作用力提供装置还包括与加载轴3的端部连接的动力源。其中动力源为电液伺服试验机或者其它任意形式的能够产生震动的机械传动装置。

至少在加载块1上侧或下侧的其中一侧设置有加载头9，加载头9能够相对于加载块1在竖直方向往复运动。

优选的，加载块1的两侧均设置有加载头9，在测试过程中，弹条10的一位于胎具中，另一端与加载块1抵接，通过调整加载头9的位置，可以调整弹条10受到的夹紧力，故此，可以使所有的弹条10能够处于一个相同的测试工况下。

加载头9上设置有力传感器和位移传感器。通过力传感器和位移传感器的设置能够检测到相对应的弹条是否发生断裂。

为了对上述多工位弹条疲劳工装进行进一步的说明，本实施方式还提供了上述多工位弹条疲劳工装的工作过程，具体的如以下所述：

本工装适用于W型弹条疲劳试验，可同时进行多件W型弹条疲劳试验，需要说明的是：通过修改限位块和限位槽等部件，也可进行其它形式的弹条、弹簧等的测试。具体的，可以根据弹条、弹簧的形状对限位块、限位槽的形状进行适应性的修改。

本工装较之以往疲劳试验设备、工装，本工装最大特点为大幅节约了时间成本，提高了工作效率，同时提供了更高的试验精度。

其主要结构包括中盘、上固定盘、下固定盘、底座和上盘固定架11，在此以中盘上设置有6个加载块为例进行说明，当然根据实际需要加载块的数量也可以发生变化。

5.1工装组装

5.1.1将底座与试验机底座连接；

5.1.2将胎具的两个限位块分别安装在上、下固定盘对应位置；

5.1.3在下固定盘上放置中盘，在中盘上放置上固定盘，预拧三条大帽加载螺母，在上固定盘上放置上盘固定架11，预拧下固定盘连接螺栓和上固定盘固定螺栓；

5.1.4连接加载轴和试验机，通过试验机加载拉向60kN试验力；

5.1.5测量中盘下表面至下盘上表面距离，使用调整垫片将中盘下表面至下盘上表面调整至平行，锁紧下盘连接螺栓；

5.1.6在中盘上、下面安装加载头(加载头在加装60kN时安装)。

5.2安装弹条

5.2.1将所有加载头的伸出量调整为2mm，在下固定盘对应位置安装6件弹条；

5.2.2通过调整试验机横梁、活塞，使加载头与弹条处于近乎接触的状态(此时活塞位移控制在13mm左右)；

5.2.3调整加载头伸出量，使所有加载头均刚好与弹条接触，测量6个加载头下表面至平台的相对高度，调整活塞位置，直至6个加载头下表面至平台的相对高度均缩小13.25±0.2mm；

5.2.4将所有上压头伸出量调整为6mm，在上固定盘对应位置安装6件弹条；

5.2.5松开上固定盘固定螺栓，依靠上固定盘自重将弹条与上压头压实，试验力清零，预拧加载螺栓，安装上固定盘固定架，拧紧上固定盘固定螺栓；

5.2.6调整上加载头伸出量，使所有上加载头均刚好与弹条接触，在靠近6件弹条的位置，测量上盘至平台的相对高度，均匀调整加载螺母，直至6个测量位置均产生13.25±0.2mm的压向变形；

5.2.7拧紧锁紧螺母。

5.3施加动态位移

5.3.1调整试验机活塞，产生压向位移，采用5.2.3条款的方法测量，直至6个测量点均产生1.25±0.05mm变形，调整试验机活塞，产生拉向位移，采用5.2.6条款的方法测量，直至6个测量点均产生1.25±0.05mm变形；

5.3.2在中盘上加载头中间布置位移传感器，对中盘施加±

1.25mm频率为8HZ的动态位移命令值，观察位移传感器的位移差值是否为2.5±0.1mm，如不满足要求，通过调整动态位移命令值，使位移传感器差值满足2.5±0.1mm。

综上所述，多工位疲劳工装具有以下优势：

1、试验精度高

原有PT-20A疲劳试验机在试验过程中，由于加载装置为机械传动结构，避免不了由于间隙造成的摆动，在实际过程中疲劳试验机也有震动。而多工位疲劳工装与试验机底板通过螺栓连接固定，不产生位移量。

原有PT-20A疲劳试验机在实验前通过机械结构调整偏心量，但由于为螺栓连接，所以在震动过程中容易松动，造成振幅偏差。而多工位疲劳工装与电液伺服疲劳试验机配合使用(以下成为多工位疲劳试验系统)，对振幅能闭环控制，保证精度。

原有PT-20A疲劳试验机在试验过程中，弹条的真实振幅不能进行测定，而多工位疲劳试验系统通过位移扩展功能，能够随时测定弹条的具体振幅。

2、效率高

原有疲劳试验机均为单工位，在试验过程中效率很低，如果试验量较大的情况下，只能通过试验时间拉长或者增加试验机数量。而多工位

疲劳试验系统每次试验数量为12件，同频率下效率为原来的12倍。

3、噪音小

原有疲劳试验机噪音较大，尤其多台设备共同使用时噪音更大，而多工位疲劳试验系统主要产生噪音的部件为伺服泵站，该部分可以和设备做成动静分离，保证试验过程中噪音降到最低。

4、占用空间小

按我公司目前的疲劳试验量，每天约3件疲劳，按15Hz计算，需要12台疲劳试验机，按照合理布局，大约需要场地40平米，而多工位疲劳试验系统占地面积约20平米。

5、可以测定S-N曲线

原有的疲劳试验机由于本身结构的局限性，无法测定大振幅疲劳试验，也无法保证大振幅时的试验精度，而多工位疲劳试验系统能够通过提

升液压泵站的能力而测定弹条的SN曲线。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多工位弹条疲劳工装，其特征在于：包括加载块、胎具和作用力提供装置；

加载块与作用力提供装置连接，并在作用力提供装置的带动下沿竖直方向震动；

加载块的上下两端均设置有一个胎具，位于加载块上端的胎具与加载块之间，以及位于加载块下端的胎具与加载块之间均形成有弹条夹持工位。

2.根据权利要求1所述的多工位弹条疲劳工装，其特征在于，作用力提供装置包括加载轴，加载轴沿竖直方向排布；

加载轴上固定设置有中盘，中盘包括多个悬臂，每个悬臂的端部均连接有一个加载块。

3.根据权利要求2所述的多工位弹条疲劳工装，其特征在于，加载轴上固定设置有至少一个中盘，当包括多个中盘时，多个中盘沿竖直方向上间隔分布。

4.根据权利要求1所述的多工位弹条疲劳工装，其特征在于，多工位弹条疲劳工装还包括固定盘，胎具设置在固定盘上；

位于加载块上端的固定盘为上固定盘，位于加载块下端的固定盘为下固定盘；

上固定盘与下固定盘之间通过螺栓连接，且两者之间的间距可调。

5.根据权利要求4所述的多工位弹条疲劳工装，其特征在于，还包括底座，下固定盘设置在底座上，下固定盘与底座固定连接。

6.根据权利要求4所述的多工位弹条疲劳工装，其特征在于，胎具包括成对设置的两个限位块，固定盘的侧壁上设置有向内凹陷的凹槽，两限位块分别设置在凹槽的两侧。

7.根据权利要求6所述的多工位弹条疲劳工装，其特在于，限位块上设置有限位槽。

8.根据权利要求1所述的多工位弹条疲劳工装，其特征在于，作用力提供装置还包括与加载轴的端部连接的动力源。

9.根据权利要求1所述的多工位弹条疲劳工装，其特征在于，至少在加载块上侧或下侧的其中一侧设置有加载头；

加载头能够相对于加载块在竖直方向往复运动。

10.根据权利要求9所述的多工位弹条疲劳工装，其特征在于，加载头上设置有力传感器和位移传感器。