CN110501148B - 变轨距转向架车轴的疲劳试验设备及疲劳试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变轨距领域,提供了变轨距转向架车轴的疲劳试验设备及疲劳试验方法,包括固定至试验台的定位工装,定位工装包括底座和设于所述底座开口端的法兰,法兰用于固定车轮,通过紧固件穿过法兰上的第一固定孔与车轮轮毂上的第二固定孔将车轮固定至底座上,底座的开口端沿轴向设有定位槽,定位槽用于与车轴靠近车轮的一端过盈配合。该疲劳试验方法包括静态校准、静态加载、动态标定、车轴轴身疲劳试验和轮座疲劳试验多个步骤,轮座疲劳试验采用上述车轴轴身疲劳试验方法,根据梁理论进行换算得到车轴轮座处的应力值。本发明能够模拟现车的真实状态,测试方法简单、有效。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆变轨距技术领域,特别是涉及一种变轨距转向架车轴的疲劳试验设备及疲劳试验方法。
背景技术
为了满足邻近国家不同轨距轨道间的运输要求,目前出现了可变轨距的转向架,能够在不同轨距轨道间连续运行。
但由于变轨距转向架车轮、车轴大多采用间隙配合,传统的车轴疲劳试验是车轴与车轮过盈压装在一起,试验时将车轮固定于试验台上即可进行试验。而变轨距车轴与车轮为间隙配合,若将车轮固定在试验台上,车轴无法固定,因此无法进行试验。若车轴车轮过盈压装在一起,则无法模拟现车的真实状态。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
本发明的目的是提供一种变轨距转向架车轴的疲劳试验设备及疲劳试验方法,能够真实模拟变轨距转向架车轴与车轮之间的间隙,准确完成变轨距转向架车轴的疲劳试验。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供一种变轨距转向架车轴的疲劳试验设备,包括试验台,其还包括:
固定至所述试验台的定位工装,包括底座和设于所述底座开口端的法兰,所述法兰用于固定与所述车轴的轮座间隙配合的车轮,通过紧固件穿过所述法兰上的第一固定孔与所述车轮轮毂上的第二固定孔将所述车轮固定至所述底座上,所述底座的开口端沿轴向设有定位槽,所述定位槽用于与所述车轴靠近所述车轮的一端过盈配合。
一个具体实施例中,所述定位槽的槽口设有外扩的避让槽。
本发明实施例还提供一种利用上述所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,其包括如下步骤:
在车轮的轮毂上钻孔,将车轮固定至定位工装;
在所述车轮之外的所述车轴轴身上选取多个被测截面,每个被测截面外贴设应变片,对多个被测截面的不同测点进行静态校准;
对车轴静态加载至被测截面的一对相对测点应力绝对值达到试验要求的应力值,将此时的加载载荷记为静态标定载荷,卸除静态标定载荷;旋转车轴至另一对相对测点,重复静态加载步骤,以静态标定载荷对该对相对测点进行静态校准;
卸除静态标定载荷,安装偏心激励机构,调节偏心激励机构偏离车轴的轴心设定距离,驱动偏心激励机构进行旋转加载,对测点连接通道进行调节,使其中一个被测截面的任意两个测点连接试验台自带的监测通道,其余测点连接动态应变仪,调节转速直至其他被测截面各测点应力值达到试验要求值,记录此时动态应变仪采集到的其他测点的应力值;
保持试验转速,以其中一个被测截面为控制截面,监测其他被测截面的应力值,使整个疲劳试验过程中车轴轴身各截面应力与动态标定时的应力值相差不超过设定值,直至加载循环试验完成;
采用上述车轴轴身疲劳试验方法,根据梁理论进行换算,得到车轴轮座处的应力值。
一个具体实施例中,安装偏心激励机构时,安装位移传感器检测车轴的偏移位移。
一个具体实施例中,安装位移传感器后,调节位移传感器位置直至与车轴上端平齐,并避开车轴移动的位移量范围。
一个具体实施例中,调节偏心激励机构偏离车轴的轴心不小于2mm。
一个具体实施例中,在轮座疲劳试验之后,还包括步骤:在所述车轴的轴身选择另外多个被测截面进行应力监测,两两组合换算考核各截面应力并相互验证,以保证轮座上的名义应力达到规定数值。
一个具体实施例中,整个疲劳试验过程中车轴轴身各截面应力与动态标定时的应力值相差不超过3MPa。
一个具体实施例中,在轴身疲劳试验时,循环加载不少于107次直至试验完成。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明实施例提供的一种变轨距转向架车轴的疲劳试验设备,通过定位工装,车轴、车轮之间的间隙与现车状态下完全相同,而且在传统试验台上便能够完成试验,准确的评价了变轨距转向架车轴的疲劳强度,有效的保障了列车的安全运行。
本发明实施例提供的一种变轨距转向架车轴的疲劳试验方法,轮座疲劳极限的考核截面应力采用车轴轴身疲劳试验方法,根据梁理论进行换算,得到车轴轮座处的应力值;方法准确、有效。
附图说明
图1为本发明实施例一种变轨距转向架车轴的疲劳试验设备安装车轴和车轮的示意图;
图中:1:定位工装;2:底座;3:法兰;4:定位槽;5:避让槽;6:车轴:61:第一截面;62:第二截面;63:第三截面;64:轮座截面;7:车轮。
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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
变轨距转向架包括车轴和安装在所述车轴两端的车轮,车轴安装车轮的位置处设置有车轮安装座,简称轮座,车轴除了轮座外的部分称为轴身;为了实现变轨距,车轮与车轴间隙配合。
为了可以真实模拟变轨距转向架的车轴轮座与车轮之间的间隙,完成变轨距车轴具体是车轴轴身和车轴轮座处的疲劳试验。提出本发明:
如图1所示,本发明实施例提供了一种变轨距转向架车轴的疲劳试验设备,包括试验台,该试验台采用现有的试验台即可;疲劳试验设备还包括:
定位工装1,包括底座2和设于所述底座2开口端的法兰3,法兰3与底座2一体成型,具体地,法兰3呈盘状,设于底座2的开口端外周,所述法兰3用于固定与所述车轴6的轮座间隙配合的车轮7,先在车轮7的轮毂上打孔,再将车轮7固定在法兰3上,通过紧固件例如螺栓穿过所述法兰3上的第一固定孔与所述车轮7轮毂上的第二固定孔将所述车轮7固定至所述底座2上,第一固定孔和第二固定孔均可以为螺纹孔,所述底座2的开口端沿轴向设有定位槽4,即定位槽4与开口端连通,所述定位槽4用于与所述车轴6靠近所述车轮7的一端过盈配合,定位槽4的大小、形状与车轴6的轴端相匹配,车轴6的底端与定位槽4的底面接触;从而将车轴6稳固在底座2中,并确保车轴6的轮座与车轮7的轮毂孔之间的间隙与车轮7与车轴6在实际运行中的真实间隙完全相同;
所述定位工装1固定至所述试验台上,通过在试验台上进行车轴6的疲劳测试。
需要说明的是,车轴6两端的车轮7安装情况完全一样,而且在试验时,车轴6需要竖直放置,因此仅需完成车轴6与底座2上的车轮7之间的疲劳试验即可。
本发明实施例能够实现在车轴6轮座疲劳试验时,车轴6、车轮7之间的间隙与现车状态下完全相同,而且在传统试验台上便能够完成试验,准确的评价了变轨距车轴6的疲劳强度,有效的保障了列车的安全运行。
具体地,车轴6位于轮座两端的轴端直径小于轮座的直径,从而在轮座的端部形成轴肩,一个具体实施例中,所述定位槽4的槽口设有外扩的避让槽5,即避让槽5的直径大于定位槽4的直径,从而避让轮座的端部以及轴肩,避免轮座的端部紧贴定位槽4而导致车轴6动态加载时影响车轴6产生摆动。
本发明实施例还提供了一种利用上述所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,结合图1,其包括如下步骤:
准备阶段:在车轮7的轮毂上钻孔,将车轮固定至定位工装,具体可以钻螺纹孔,通过螺纹紧固件例如螺栓将所述车轮7与所述法兰3固定连接,将车轴6的下端穿过所述车轮7的轮毂孔与所述定位槽4过盈配合,保持车轮7与车轴6的间隙配合,当需要进行车轴6疲劳试验时,将所述定位工装1固定至所述试验台上;车轴6疲劳测试分为轴身疲劳测试和轮座疲劳测试;
静态校准:在所述车轮7之外的所述车轴6轴身上选取多个被测截面,例如三个被测截面,由上至下分别标记为第一截面61、第二截面62和第三截面63,每个被测截面外贴设应变片,对多个被测截面的不同测点进行静态校准,具体地,对三个截面的0°测点和180°测点分别进行静态校准;理论上,各截面0°测点与180°测点的测试值应为相反数,且根据梁理论对第一、第二截面62测点(0°及180°)应力换算至第三截面63的应力值应与第三截面63实测值相等;
静态加载:对车轴6静态加载至被测截面的一对相对测点例如0°测点和180°测点应力绝对值达到试验要求的应力值,将此时的加载载荷记为静态标定载荷,卸除静态标定载荷,旋转车轴6至另一对相对测点,例如旋转至90°与试验台基准0°对应,重复静态加载步骤,以静态标定载荷对被测截面的该对相对测点具体为90°测点和270°测点进行静态校准;
此处需要说明的是,一对相对测点是指位于车轴的被测截面的径向两侧的测点;
动态标定:卸除静态标定载荷,安装偏心激励机构,调节偏心激励机构偏离车轴6的轴心设定距离,驱动偏心激励机构进行旋转加载,固定试验线缆,对测点连接通道进行调节,使其中一个被测截面例如第一截面61的任意两个测点比如选为0°测点和90°测点连接试验台自带的监测通道,其余测点例如第一截面61的180°测点、270°测点以及第二截面62、第三截面63的各测点(0°测点、90°测点、180°测点和270°测点)连接动态应变仪,调节转速直至其他被测截面例如第二截面62或第三截面63各测点应力值达到试验要求值,记录此时动态应变仪采集到的其他测点的应力值;检查同一截面应力的相似度,如异常则停机检查;检查试验台监测的两个应力信号的幅值是否相等、相位是否相差90°、是否与动态应变仪的第一截面61相同等项点,如异常则停机检查;
轴身疲劳试验:保持试验转速,以其中一个被测截面例如第一截面61为控制截面,监测其他被测截面如第二截面62和第三截面63的应力值(试验台监测与动态应变仪监测同时进行),使整个疲劳试验过程中车轴6轴身各截面应力与动态标定时的应力值相差不超过设定值,直至加载循环试验完成;
轮座疲劳试验:轮座疲劳极限的考核截面即轮座截面64位置应力无法直接通过应变片测试得到,因此需在根据梁理论进行换算。采用上述车轴6轴身疲劳试验方法,根据梁理论进行换算,得到车轴6轮座处的应力值。
一个具体实施例中,安装偏心激励机构时,安装位移传感器检测车轴6的偏移位移。具体地,安装位移传感器后,调节位移传感器位置直至与车轴6上端平齐,并避开车轴6移动的位移量范围。
一个具体实施例中,调节偏心激励机构偏离车轴6的轴心不小于2mm,确保车轴6能够达到所需的振幅。
为了使得测试结果更加准确,一个具体实施例中,在轮座疲劳试验之后,还包括步骤:在所述车轴6的轴身选择另外多个被测截面例如三个被测截面进行应力监测,两两组合换算考核各截面应力并相互验证,以保证车轴6轮座上的名义应力达到规定数值。
一个具体实施例中,整个疲劳试验过程中车轴6轴身各截面应力与动态标定时的应力值相差不超过3MPa。
一个具体实施例中,在轴身疲劳试验步骤,循环加载不少于107次直至试验完成。
车轴6疲劳试验,应在多个具体可以选取三个被试车轴6轮座、轴身上进行重复考核验证,加载载荷应能使轮座考核截面应力达到规定的疲劳极限,循环加载107次,三个车轴6轮座、轴身均没有裂纹产生则判定考核通过。
由以上实施例可以看出,本发明车轴、车轮之间的间隙与现车状态下完全相同,而且在传统试验台上便能够完成试验,准确的评价了变轨距车轴的疲劳强度,有效的保障了列车的安全运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种变轨距转向架车轴的疲劳试验设备,包括试验台,其特征在于,还包括:
固定至所述试验台的定位工装,包括底座和设于所述底座开口端的法兰,所述法兰用于固定与所述车轴的轮座间隙配合的车轮,通过紧固件穿过所述法兰上的第一固定孔与所述车轮轮毂上的第二固定孔将所述车轮固定至所述底座上,所述底座的开口端沿轴向设有定位槽,所述定位槽用于与所述车轴靠近所述车轮的一端过盈配合。
2.根据权利要求1所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备,其特征在于,所述定位槽的槽口设有外扩的避让槽。
3.一种利用如权利要求1或2所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,其特征在于,包括:
在车轮的轮毂上钻孔,将车轮固定至定位工装;
在所述车轮之外的所述车轴轴身上选取多个被测截面,每个被测截面外贴设应变片,对多个被测截面的不同测点进行静态校准;
对车轴静态加载至被测截面的一对相对测点应力绝对值达到试验要求的应力值,将此时的加载载荷记为静态标定载荷,卸除静态标定载荷;旋转车轴至另一对相对测点,重复静态加载步骤,以静态标定载荷对该对相对测点进行静态校准;
卸除静态标定载荷,安装偏心激励机构,调节偏心激励机构偏离车轴的轴心设定距离,驱动偏心激励机构进行旋转加载,对测点连接通道进行调节,使其中一个被测截面的任意两个测点连接试验台自带的监测通道,其余测点连接动态应变仪,调节转速直至其他被测截面各测点应力值达到试验要求值,记录此时动态应变仪采集到的其他测点的应力值;
保持试验转速,以其中一个被测截面为控制截面,监测其他被测截面的应力值,使整个疲劳试验过程中车轴轴身各截面应力与动态标定时的应力值相差不超过设定值,直至加载循环试验完成;
采用上述车轴轴身疲劳试验方法,根据梁理论进行换算,得到车轴轮座处的应力值。
4.根据权利要求3所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,其特征在于,安装偏心激励机构时,安装位移传感器检测车轴的偏移位移。
5.根据权利要求4所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,其特征在于,安装位移传感器后,调节位移传感器位置直至与车轴上端平齐,并避开车轴移动的位移量范围。
6.根据权利要求3所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,其特征在于,调节偏心激励机构偏离车轴的轴心不小于2mm。
7.根据权利要求3所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,其特征在于,在轮座疲劳试验之后,在所述车轴的轴身选择另外多个被测截面进行应力监测,两两组合换算考核各截面应力并相互验证,以保证轮座上的名义应力达到规定数值。
8.根据权利要求3所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,其特征在于,整个疲劳试验过程中车轴轴身各截面应力与动态标定时的应力值相差不超过3MPa。
9.根据权利要求3所述的变轨距转向架车轴的疲劳试验设备的疲劳试验方法,其特征在于,在轴身疲劳试验时,循环加载不少于107次直至试验完成。
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