CN110823608A - 一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统及试验方法，疲劳试验系统包括上位机、控制器、液压油源、液压子站控制台、分油器、控制系统、液压管路、疲劳试验装置及试验平台。本发明采用了液压伺服系统，能够实现加载水平载荷和扭转位移的精准控制；设计了滑动轴承机构与水平滑动磨耗板配合的直线滑动机构、能够有效降低直线运动的摩擦力，提高水平载荷的加载精度；设计了扭转磨耗机构，使聚四氟乙烯磨耗板与摩擦板相配合，构成低摩擦系数摩擦副，有效降低了扭转载荷的摩擦力；设计了可实现单组和双组交叉杆组成同时进行疲劳试验结构，可实现不同型号的交叉杆组成同时开展疲劳试验，便于拆卸及安装，解决了现有疲劳试验台试验型号单一的缺点，提高了试验效率和检测灵活性；设计成两套交叉杆组成疲劳试验装置背对背的安装方式，节省安装面积，使试验系统安装布置紧凑。

Description

一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及铁道货车设备测试试验技术领域，具体而言，涉及一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统及试验方法。

背景技术

交叉杆组成是铁道货车转向架的关键部件，其质量的优劣直接影响转向架的性能，其可靠运行关系到铁路系统的行车安全。因此，对交叉杆组成的检验、试验显得尤为重要。

CN201711102256.3公开了一种用于转向架构架疲劳试验的固定装置。包括模拟轴箱、模拟车轴、轴支撑杆、垂向支撑杆；两个模拟轴箱分别与构架的两个侧梁可转动地连接，模拟轴箱转动时的转动定位轴平行于构架横梁的方向；模拟车轴的两端分别与两个模拟轴箱连接，模拟车轴与构架的横梁平行设置；模拟车轴与轴支撑杆固定连接，轴支撑杆用于在垂直于构架表面的方向支撑模拟车轴；两个垂向支撑杆分别与构架的两个侧梁连接，垂向支撑杆用于在垂直于构架表面的方向支撑构架。使构架在进行耐疲劳测试过程中，受到的外力传播方向能够更接近实际轨道车辆中力的传播方向，从而使构架耐疲劳测试的结果更为准确。

CN201710349807.X涉及一种铁路货车转向架整机疲劳试验方法。包括：步骤1、建立被测转向架和典型车体的动力学模型，步骤2、根据线路实际情况设置线路参数，计算中用轨道不平顺作激扰输入。步骤3、对货车模型进行动力学仿真计划，步骤4、等到列车个速度等级运行工况下转向架各部件的载荷-时间历程，步骤5、进而利用雨流计数法对其进行数据统计分析，步骤6、确定出可以用于相关转向架的载荷谱数据。

CN200810046088.5公开了一种机车转向架疲劳强度试验台，其组成为：前、后两个主动偏心轮上的主动偏心轴通过轴承及其轴承座固定在台架的一侧；前、后两个被动偏心轮的被动偏心轴通过轴承及其轴承座固定在台架的另一侧；前、后两个主动偏心轴分别与驱动装置相连。该试验台能全频段地模拟转向架的垂向振动、横向振动、点头及复合振动，更真实地测定出转向架的疲劳寿命，从而确定其生命周期。

目前，铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统较少，大多采用单组进行加载，疲劳试验系统易损坏，且不能适用于不同型号的交叉杆组成，存在可靠性低，工作效率低，耗费人力，控制不够精确等问题。为了更加高效、可靠、充分地验证交叉杆组成的疲劳强度性能，保证机械传动部件运行的安全、可靠，有必要研制适用于多种型号铁道货车交叉杆组成的疲劳试验系统。目前铁道货车使用的交叉杆组成主要有两种，即转K2/K6型转向架用交叉杆组成和转8G/转8GA转向架用交叉杆组成。两种交叉杆组成接口和尺寸不统一，设计的试验系统应能同时满足两种交叉杆组成的疲劳试验要求。

发明内容

综合现有铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统较少等技术问题，为了使铁道货车交叉杆组成疲劳试验更加符合真实工况，本发明设计了铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统及实验方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，包括上位机3、控制器4、液压油源6、液压子站控制台5、分油器2、控制系统、液压管路、被试交叉杆组成8、疲劳试验装置1及试验平台7。

疲劳试验装置1共有两套，两套疲劳试验装置背对背安装；控制系统安装在上位机3内，上位机3与控制器4通过控制线采用电线连接，控制器4通过控制线与疲劳试验装置1中的伺服作动器连接，液压油源6与分油器2通过液压管路连接；液压子站控制台5通过控制线与分油器2连接，液压子站控制台5控制分油器2高压端与低压端的启停，两套疲劳试验装置1通过地脚螺栓与试验平台7连接。

每套疲劳试验装置1包括水平载荷施加机构100和扭转载荷施加机构200；水平载荷施加机构100包括水平伺服作动器支撑座101、水平伺服作动器102、侧梁A104、八个水平滑动磨耗板107、八个滑动轴承机构108、两个固定底座A105、两个固定支撑座103、两个交叉杆连接件106、连接螺栓109和调整螺栓110。水平伺服作动器102一端与水平伺服作动器支撑座101通过螺栓连接，另一端通过螺栓与侧梁A104连接，侧梁A104设置在两个固定支撑座103之间。侧梁A104一端布置有四个水平滑动磨耗板107，侧梁A104的两端共八个水平滑动磨耗板107。固定支撑座103通过连接螺栓109和滑动轴承机构108连接；调整螺栓110分布于固定支撑座103上；水平伺服作动器支撑座101上焊接有加强肋板结构，水平伺服作动器支撑座101的底部设有多个螺栓孔，能够根据安装位置进行自由调节，水平伺服作动器支撑座101与试验平台通过螺栓连接固定。固定支撑座103安装在固定底座A105上。侧梁A104结构为箱型结构，侧梁A104一端焊接有挡板并与水平伺服作动器102连接。侧梁A104上布置有两个交叉杆连接件106。

扭转载荷施加机构200包括扭转伺服作动器反力架201、扭转伺服作动器202、侧梁B205、机械限位止档206、固定底座B203、交叉杆连接件106、扭转轴承机构208、扭转磨耗机构204和摩擦板207。扭转伺服作动器反力架201由两个横板通过螺栓与两根并列的立柱支撑工装连接。扭转伺服作动器反力架201通过螺栓与连接座209连接，连接座209通过螺栓与扭转伺服作动器202连接。固定底座B203通过螺栓与两个机械限位止档206连接。摩擦板207通过螺栓分别安装在侧梁B205的两端，侧梁B205的每端安装有两个摩擦板207。摩擦板207设有凸台结构，凸台结构能够和侧梁B205两侧的凹槽相配合，起加强限位的作用；扭转磨耗机构204由磨耗连接座2041和磨耗板2042通过螺栓连接；磨耗连接座2041通过螺栓与固定底座B203连接。

水平伺服作动器102上设有力传感器，力传感器精度不低于0.5％，静态系统误差不大于1.0％。

固定底座A105由钢板焊接而成，并设有肋板支撑结构，固定底座A105的底部设有多个螺栓孔，能够根据所需要的安装位置进行调节，通过螺栓与试验平台7连接。固定底座A105上表面设有多个螺栓孔，固定底座A105外围的六个螺栓孔通过螺栓与固定支撑座103连接，中间四个螺栓孔通过螺栓与滑动轴承机构108连接固定。

固定支撑座103由钢板焊接而成，固定支撑座103上部和侧面均设有加强筋板，底部外围设有六个螺栓孔，通过六个螺栓与固定底座A105相连接，中间四个螺栓孔通过连接螺栓109与滑动轴承机构108连接固定。侧面两个支撑板分别通过四组连接螺栓109与滑动轴承机构108连接固定，另外四个螺栓孔为调整螺栓110连接进行微调。固定支撑座103上面的支撑板分别通过连接螺栓109与滑动轴承机构108连接固定，另外四个螺栓孔为调整螺栓110连接进行微调。

滑动轴承机构108由小轴承支座1081、小轴承轴1082、限位螺母1083、圆柱滚子轴承1084、轴承外套1085和轴承螺栓1086组成。滑动轴承机构108为对称结构，对称结构的一侧由圆柱滚子轴承1084的内圈通过间隙配合于小轴承轴1082上，圆柱滚子轴承1084两端由限位螺母1083锁紧限位固定，圆柱滚子轴承1084的外圈与轴承外套1085相配合，小轴承轴1082的两端通过轴承螺栓1086与小轴承支座1081栓接固定，滑动轴承机构108以小轴承支座1081的横向中心线上下对称分布。

固定底座B203由钢板焊接而成，固定底座B203的侧面焊接有角撑，固定底座B203的内部设有加强筋板，起加强整体强度的作用，底部设有多个螺栓孔，根据所需要的安装位置进行调节，通过螺栓与试验平台7连接。侧面设有多个螺栓孔，外围四个螺栓孔通过螺栓与扭转磨耗机构204连接，起固定作用，中间四个螺栓孔通过螺栓进行位置精确微调。

侧梁B205由钢板焊接而成，结构内部设有加强筋板，起加强整体强度的作用，两端两侧分别设有螺栓孔，通过螺栓与摩擦板207连接，摩擦板207的上部设有螺栓孔，两端分别通过螺栓与交叉杆连接件106连接，交叉杆连接件106的一端通过螺栓与连接座209连接，连接座209通过螺栓与扭转伺服作动器202连接。

扭转轴承机构208由扭转轴承底座2081、轴承端盖、双列圆柱滚子轴承2083、限位支撑轴2084和轴承套工装2085组成；轴承端盖包括轴承端盖A2082和轴承端盖B2086；双列圆柱滚子轴承2083的内圈与限位支撑轴2084过渡配合，限位支撑轴2084设有限位止档结构；双列圆柱滚子轴承2083的外圈与轴承套工装2085过渡配合，轴承套工装2085的内圈设有限位止档结构可限位双列圆柱滚子轴承2083的外圈；轴承端盖A2082和轴承端盖B2086分别通过螺栓与轴承套工装2085紧固连接。

扭转轴承底座2081通过螺栓与试验平台7连接，扭转轴承底座2081底部设有多个螺栓孔，扭转轴承底座2081采用钢板焊接结构，侧面设有角撑起加强整体结构作用。

交叉杆连接件106采用钢板焊接结构，设有肋板支撑结构，起加强整体结构作用。通过螺栓与侧梁A104和侧梁B205连接。

一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验方法，疲劳试验方法的实施过程如下，S1将上下交叉杆、端头螺栓、锁紧板、轴向橡胶垫、上下扣板、U型弹性垫、X型弹性垫及上下扣板用螺栓、螺母、垫圈连接组成疲劳试验系统。

S2先将下交叉杆通过端头螺栓、锁紧板及两侧轴向橡胶垫与侧梁A和侧梁B相连，交叉杆中部压型应垂直向上，将X型弹性垫放入中部压型内，再将上交叉杆通过端头螺栓、锁紧板及两侧轴向橡胶垫与侧梁A和侧梁B相连。

S3调整侧梁A、侧梁B及交叉杆正位后，将U型弹性垫两端档边落入扣板两端面外侧，通过两个螺栓将上下扣板连接，上下扣板连接螺栓应紧固，且螺栓两侧须加装平垫圈，组装后，上下扣板平焊缝处应接触，局部最大间隙不大于0.8mm。紧固交叉杆端头螺栓，紧固同时确认交叉杆组成中部压型位于垂直位置。

S4剪切载荷以水平力控制，扭转载荷以位移控制，侧梁A施加水平剪切载荷，侧梁B施加垂向扭转位移模拟交叉杆端部的轴向橡胶垫中心处垂直位移，疲劳试验加载按载荷级别的规定顺序进行。

与现有技术相比，本发明主要采用了液压伺服系统，能够实现加载水平载荷和扭转位移的精准控制；设计了滑动轴承机构与水平滑动磨耗板配合的直线滑动机构、能够有效降低直线运动的摩擦力，提高水平载荷的加载精度；设计了扭转磨耗机构，使聚四氟乙烯磨耗板与摩擦板相配合，构成低摩擦系数摩擦副，有效降低了扭转载荷的摩擦力；设计了可实现单组和双组交叉杆组成同时进行疲劳试验结构，可实现不同型号的交叉杆组成同时开展疲劳试验，便于拆卸及安装，解决了现有疲劳试验台试验型号单一的缺点，提高了试验效率和检测灵活性；设计成两套交叉杆组成疲劳试验装置背对背的安装方式，节省安装面积，使试验系统安装布置紧凑。设置液压子站控制台可以使操作人员在远端(控制室)操作控制油量及油源启停，便于操作节省人力。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明中铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统结构示意图。

图2为本发明中交叉杆组成疲劳试验装置结构示意图。

图3为本发明中水平载荷施加机构结构示意图。

图4为本发明中扭转载荷施加机构结构示意图。

图5为本发明中铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统结构剖视图。

图6为本发明中水平伺服作动器支撑座结构示意图。

图7为本发明中固定支撑座结构示意图。

图8为本发明中交叉杆连接件结构示意图。

图9为本发明中固定底座A结构示意图。

图10为本发明中侧梁A结构示意图。

图11为本发明中水平滑动磨耗板结构示意图。

图12为本发明中滑动轴承机构结构示意图。

图13为本发明中滑动轴承机构结构剖视图。

图14为本发明中侧梁B结构示意图。

图15为本发明中摩擦板结构示意图。

图16为本发明中固定底座B结构示意图。

图17为本发明中扭转轴承机构结构示意图。

图18为本发明中扭转轴承机构局部结构剖视图。

图19为本发明中连接座结构示意图。

图20为本发明中扭转磨耗机构结构示意图。

图21为铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统试验方法的流程示意图。

图中：1-交叉杆组成疲劳试验装置、2-分油器、3-上位机、4-控制器、5-液压子站控制台、6-液压油源、7-试验平台、8-被试交叉杆组成、100-水平载荷施加机构、200-扭转载荷施加机构。

101-水平伺服作动器支撑座、102-水平伺服作动器、103-固定支撑座、104-侧梁A、105-固定底座A、106-交叉杆连接件、107-水平滑动磨耗板、108-滑动轴承机构、109-连接螺栓、110-调整螺栓、201-扭转伺服作动器反力架、202-扭转伺服作动器、203-固定底座B、204-扭转磨耗机构、205-侧梁B、206-机械限位止档、207-摩擦板、208-扭转轴承机构、209-连接座。

1081-小轴承支座、1082-小轴承轴-、1083-限位螺母、1084-圆柱滚子轴承、1085-轴承外套、1086-轴承螺栓。

2081-扭转轴承底座、2082-轴承端盖A、2083-双列圆柱滚子轴承、2084-限位支撑轴、2085-轴承套工装、2086-轴承端盖B。

2041-磨耗连接座、2042-磨耗板。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明

一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，包括上位机3、控制器4、液压油源6、液压子站控制台5、分油器2、控制系统、液压管路、被试交叉杆组成8、疲劳试验装置1及试验平台7。

疲劳试验装置1共有两套，两套疲劳试验装置背对背安装；控制系统安装在上位机3内，上位机3与控制器4通过控制线采用电线连接，控制器4通过控制线与疲劳试验装置1中的伺服作动器连接，液压油源6与分油器2通过液压管路连接；液压子站控制台5通过控制线与分油器2连接，液压子站控制台5控制分油器2高压端与低压端的启停，两套疲劳试验装置1通过地脚螺栓与试验平台7连接。

每套疲劳试验装置1包括水平载荷施加机构100和扭转载荷施加机构200。水平载荷施加机构100和扭转载荷施加机构200通过被试交叉杆组成8连接。水平载荷施加机构100包括水平伺服作动器支撑座101、水平伺服作动器102、侧梁A104、八个水平滑动磨耗板107、八个滑动轴承机构108、两个固定底座A105、两个固定支撑座103、两个交叉杆连接件106、连接螺栓109和调整螺栓110。水平伺服作动器102一端与水平伺服作动器支撑座101通过螺栓连接，另一端通过螺栓与侧梁A104连接，侧梁A104设置在两个固定支撑座103之间。侧梁A104一端布置有四个水平滑动磨耗板107，侧梁A104的两端共八个水平滑动磨耗板107。

固定支撑座103通过连接螺栓109和滑动轴承机构108连接；调整螺栓110分布于固定支撑座103上；水平伺服作动器支撑座101上焊接有加强肋板结构，水平伺服作动器支撑座101的底部设有多个螺栓孔，能够根据安装位置进行自由调节，水平伺服作动器支撑座101与试验平台通过螺栓连接固定。固定支撑座103安装在固定底座A105上。侧梁A104结构为箱型结构，侧梁A104一端焊接有挡板并与水平伺服作动器102连接。侧梁A104上布置有两个交叉杆连接件106。

扭转载荷施加机构200包括扭转伺服作动器反力架201、扭转伺服作动器202、侧梁B205、机械限位止档206、固定底座B203、交叉杆连接件106、扭转轴承机构208、扭转磨耗机构204和摩擦板207。

扭转伺服作动器反力架201由两个横板通过螺栓与两根并列的立柱支撑工装连接。连接座209、扭转伺服作动器反力架201通过螺栓与连接座209连接，连接座209通过螺栓与扭转伺服作动器202连接。固定底座B203通过螺栓与两个机械限位止档206连接。摩擦板207通过螺栓分别安装在侧梁B205的两端，侧梁B205的每端安装有两个摩擦板207。摩擦板207设有凸台结构，凸台结构能够和侧梁B205两侧的凹槽相配合，起加强限位的作用；扭转磨耗机构204由磨耗连接座2041和磨耗板2042通过螺栓连接；磨耗连接座2041通过螺栓与固定底座B203连接。

水平伺服作动器102上设有力传感器，力传感器精度不低于0.5％，静态系统误差不大于1.0％。

固定底座A105由钢板焊接而成，并设有肋板支撑结构，起加强整体强度的作用，固定底座A105的底部设有多个螺栓孔，能够根据所需要的安装位置进行调节，通过螺栓与试验平台7连接。固定底座A105上表面设有多个螺栓孔，固定底座A105外围的六个螺栓孔通过螺栓与固定支撑座103连接，中间四个螺栓孔通过螺栓与滑动轴承机构108连接固定。

固定支撑座103由钢板焊接而成，固定支撑座103上部和侧面均设有加强筋板，起加强整体强度的作用，底部外围六个螺栓孔，通过六个螺栓与固定底座A连接，中间四个螺栓孔通过连接螺栓109与滑动轴承机构108连接固定。侧面两个支撑板分别通过四组连接螺栓109与滑动轴承机构108连接固定，另外四个螺栓孔为调整螺栓110连接进行微调。固定支撑座103上面的支撑板分别通过连接螺栓109与滑动轴承机构108连接固定，另外四个螺栓孔为调整螺栓110连接进行微调。

滑动轴承机构108由小轴承支座1081、小轴承轴1082、限位螺母1083、圆柱滚子轴承1084、轴承外套1085和轴承螺栓1086组成。滑动轴承机构108为对称结构，对称结构的一侧由圆柱滚子轴承1084的内圈通过间隙配合于小轴承轴1082上，圆柱滚子轴承1084两端由限位螺母1083锁紧限位固定，圆柱滚子轴承1084的外圈与轴承外套1085相配合，小轴承轴1082的两端通过轴承螺栓1086与小轴承支座1081栓接固定，滑动轴承机构108以小轴承支座1081的横向中心线上下对称分布。

固定底座B203由钢板焊接而成，固定底座B203的侧面焊接有角撑，固定底座B203的内部设有加强筋板，起加强整体强度的作用，底部设有多个螺栓孔，根据所需要的安装位置进行调节，通过螺栓与试验平台7连接。侧面设有多个螺栓孔，外围四个螺栓孔通过螺栓与扭转磨耗机构204连接，起固定作用，中间四个螺栓孔通过螺栓进行位置精确微调。

侧梁B205由钢板焊接而成，结构内部设有加强筋板，起加强整体强度的作用，两端两侧分别设有螺栓孔，通过螺栓与摩擦板207连接，摩擦板207的上部设有螺栓孔，两端分别通过螺栓与交叉杆连接件106连接，交叉杆连接件106的一端通过螺栓与连接座209连接，连接座209通过螺栓与扭转伺服作动器202连接。

扭转轴承机构208由扭转轴承底座2081、轴承端盖、双列圆柱滚子轴承2083、限位支撑轴2084、轴承套工装2085组成，轴承端盖包括轴承端盖A2082和轴承端盖B2086；双列圆柱滚子轴承2083的内圈与限位支撑轴2084过渡配合，限位支撑轴2084设有限位止档结构，可限位双列圆柱滚子轴承内圈，可防止双列圆柱滚子轴承轴向窜动，双列圆柱滚子轴承2083的外圈与轴承套工装2085过渡配合，轴承套工装2085的内圈设有限位止档结构可限位双列圆柱滚子轴承2083的外圈，可防止双列圆柱滚子轴承轴向窜动，轴承端盖A2082和轴承端盖B2086分别通过螺栓与轴承套工装紧固连接。安装时，先将双列圆柱滚子轴承2083装套在限位支撑轴2084上，再将装配件套入轴承套工装内，加盖两侧端盖，用螺栓紧固端盖，再将限位支撑轴2084通过螺栓与扭转轴承底座2081连接。

扭转轴承底座2081通过螺栓与试验平台7连接，扭转轴承底座2081底部设有多个螺栓孔，可以调节安装位置。扭转轴承底座2081采用钢板焊接结构，侧面设有角撑起加强整体结构作用。

交叉杆连接件106采用钢板焊接结构，设有肋板支撑结构，起加强整体结构作用。通过螺栓与侧梁A104和侧梁B205连接。

两套交叉杆组成疲劳试验装置1采用背对背的安装方式，节省安装面积，可使试验系统安装布置紧凑。

液压油源经过分油器对两套交叉杆组成疲劳试验装置中的水平伺服作动器和扭转伺服作动器进行动力供应，分油器与液压油源及液压子站控制台连接，交叉杆组成疲劳试验装置中包含水平伺服作动器及扭转伺服作动器，水平伺服作动器包含有位移传感器及载荷传感器，扭转伺服作动器包含有位移传感器及载荷传感器，控制器与位移传感器及载荷传感器连接，控制系统安装在与控制器连接的上位机内。通过液压油源输出动力，传递至水平伺服作动器和扭转伺服作动器，将被试交叉杆组成安装在交叉杆组成疲劳试验装置的交叉杆连接件上，通过作动器对试验装置的加载完成被试交叉杆组成的疲劳试验，控制系统及控制器进行整体疲劳试验加载的控制。设置液压子站控制台可以使操作人员在远端(控制室)操作控制油量及油源启停，便于操作节省人力。

一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验方法，疲劳试验方法的实施过程如下，S1将上下交叉杆、端头螺栓、锁紧板、轴向橡胶垫、上下扣板、U型弹性垫、X型弹性垫及上下扣板用螺栓、螺母、垫圈连接，按照附图1所示进行安装。

S2先将下交叉杆通过端头螺栓、锁紧板及两侧轴向橡胶垫与侧梁A和侧梁B相连，交叉杆中部压型应垂直向上，将X型弹性垫放入中部压型内，再将上交叉杆通过端头螺栓、锁紧板及两侧轴向橡胶垫与侧梁A和侧梁B相连。

S3调整侧梁A，侧梁B及交叉杆正位后，将U型弹性垫两端档边落入扣板两端面外侧，通过两个螺栓将上下扣板连接，上下扣板连接螺栓应紧固，且螺栓两侧须加装平垫圈，组装后，上下扣板平焊缝处应接触，局部最大间隙应不大于0.8mm。紧固交叉杆端头螺栓，紧固的同时应确认交叉杆组成中部压型位于垂直位置，交叉杆端头螺栓扭紧力矩应为(675～700)Nm。

S4剪切(菱形变形)载荷以水平力控制，加载频率3Hz；扭转载荷以位移控制，扭转位移土5.3mm，侧梁A施加水平剪切载荷，侧梁B施加垂向扭转位移模拟交叉杆端部的轴向橡胶垫中心处垂直位移，加载频率0.5Hz。疲劳试验加载按BCAD载荷级别的规定顺序进行。

实施例描述

具体疲劳试验载荷应符合表1的规定。

表1交叉杆组成疲劳试验载荷表

载荷级别	扭转位移(mm)	水平载荷(kN)	循环次数
				A	±5.3	±19	250万
B	±5.3	±22	90万
				C	±5.3	±24	9万
D	±5.3	±25	1万

试件安装后，检查并确认试验装置、加载设备及试件位置的正确性，并标定出水平、垂向伺服作动器零位；疲劳试验的同时，在试件的杆体指定位置(距端头端面780mm～800mm)贴轴向应变片来测试杆体应力，对伺服作动器的推力稳定性进行监控。

交叉杆疲劳试验的加载次数(水平载荷加载次数)、水平载荷及扭转位移幅值见表1，扭转位移测量点为交叉杆端部的两轴向橡胶垫接触面中心处。

为满足试验要求，实现交叉杆组成的水平载荷加载和垂直方向扭转位移施加，试验系统采用液压式伺服控制系统进行控制。液压伺服控制系统不仅能实现单个伺服作动器的载荷控制及位移控制，也能够实现多个作动器的协调控制，满足疲劳试验要求。该系统用到四个伺服作动器，即为两套伺服作动器，两个水平放置，为水平伺服作动器，采用载荷参数控制，对交叉杆组成施加水平载荷；另两个垂直放置，为扭转伺服作动器，采用位移参数控制，对交叉杆组成施加扭转位移。

交叉杆组成水平方向要求的最大载荷为25kN，考虑到安全余量及载荷传感器的标准系列，水平伺服作动器的最大载荷为50kN，而水平伺服作动器位移要根据交叉杆组成的水平刚度确定，最大位移为±15mm；扭转伺服作动器要求的最大位移为±5.3mm，考虑一定的安全余量，最大位移确定为±10mm(即行程20mm)，而扭转伺服作动器的最大输出载荷要根据交叉杆组成的垂向刚度确定，最大载荷为30kN。

转K2/K6型和转8G/转8GA转向架用交叉杆组成刚度测试，测试数据分别见表2。

表2转向架用交叉杆组成刚度测试数据

侧梁A的功能是实现交叉杆组成的水平载荷施加，在施加过程中，侧梁A不能转动，只能相对固定底座作水平移动，因此需约束其6个自由度中的5个，为达到此要求，同时保证水平移动时摩擦力尽可能小，侧梁A的滑动约束机构采用箱型结构，并在侧梁A的滑动摩擦部位安装滑动轴承机构以减小摩擦力。

固定支撑座与固定底座A连接，起固定侧梁A、约束侧梁A的5个自由度的作用；水平滑动磨耗板栓接到侧梁A上，磨耗板经淬火等热处理工艺，硬度和耐磨性得到提高，这样的结构形式既可以降低加工成本，也方便磨耗超限时更换磨耗板；滑动轴承机构栓接到固定支撑座上，通过调整螺栓，调整轴承与水平滑动磨耗板的接触方式，保证轴承与磨耗板为线接触，使侧梁A只能水平移动；交叉杆连接件栓接到侧梁A上，可不改变其他部件结构和位置，仅通过更换交叉杆连接件，实现转K2/K6型和转8G/转8GA交叉杆组成的互换安装；水平伺服作动器提供水平动作，驱动侧梁A水平运动。

侧梁B的功能是围绕一个中心点实现交叉杆组成的扭转位移施加，也需要约束其6个自由度中的5个。侧梁A和侧梁B通过交叉杆组成连接，当侧梁A水平运动时，交叉杆组成会对侧梁B施加一较大横向推力。侧梁B的扭转功能可使机械结构能够承受较大的横向力并减小摩擦力。

扭转伺服作动器提供扭转动力，实现对交叉杆组成的扭转加载；固定底座B栓接到试验平台上，承受经交叉杆组成传递的横向力和垂向力；交叉杆连接件栓接到侧梁B上，可不改变其他物件结构和位置，仅通过更换交叉杆连接件，实现转K2/K6型和转8G/转8GA交叉杆组成的互换安装；机械限位止档用于限制侧梁B的扭转范围，防止试验设备失控时损坏交叉杆组成；扭转轴承机构将侧梁B和试验平台连接起来，扭转轴承机构只承受扭转载荷，实现侧梁B的扭转功能；扭转磨耗机构与摩擦板配对，可减小扭转摩擦力。

控制系统对试验载荷、位移及液压油源输出的最高试验压力分别进行限位值的设定。在试验过程中，要根据不同的试验环境做好保护措施，上述各项参数的限定也是在一定程度上对设备及试件的保护，防止出现试件承受的载荷过大而变形损坏，或者试验系统设备发生故障等事故。

铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统功能满足试验标准要求，设计成两套交叉杆组成疲劳试验装置背对背的安装方式，节省安装面积，使试验系统安装布置紧凑。采用了液压伺服系统，能够实现加载水平载荷和扭转位移的精准控制；设计了滑动轴承机构与水平滑动磨耗板配合的直线滑动机构、能够有效降低直线运动的摩擦力，提高水平载荷的加载精度，不易磨损，可靠性高；设计了扭转磨耗机构与聚四氟乙烯摩擦板相配合低摩擦系数摩擦副，有效降低了扭转载荷的摩擦力；设计了可实现单组和双组交叉杆组成同时进行疲劳试验结构，可实现不同型号的交叉杆组成同时开展疲劳试验，便于拆卸及安装，解决了现有疲劳试验台试验型号单一的缺点，提高了试验效率和检测灵活性；磨耗板经淬火等热处理工艺，硬度和耐磨性得到提高，这样的结构形式既可以降低加工成本，也方便磨耗超限时更换磨耗板；设计有调整螺栓结构，便于调整轴承与水平滑动磨耗板的接触方式，保证轴承与磨耗板为线接触，操作简单；机械限位止档用于限制侧梁B的扭转范围，防止试验设备失控时损坏交叉杆组成，可靠性高；试验系统加载精度高，系统响应快，节约成本，操作简单，工作效率高。

Claims (10)

1.一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：包括上位机(3)、控制器(4)、液压油源(6)、液压子站控制台(5)、分油器(2)、控制系统、液压管路、疲劳试验装置(1)及试验平台(7)；

疲劳试验装置(1)共有两套，两套疲劳试验装置背对背安装；控制系统安装在上位机(3)内，上位机(3)与控制器(4)通过控制线采用电线连接，控制器(4)通过控制线与疲劳试验装置(1)中的伺服作动器连接，液压油源(6)与分油器(2)通过液压管路连接；液压子站控制台(5)通过控制线与分油器(2)连接，液压子站控制台(5)控制分油器(2)高压端与低压端的启停，两套疲劳试验装置(1)通过地脚螺栓与试验平台(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：每套疲劳试验装置(1)包括水平载荷施加机构(100)和扭转载荷施加机构(200)；水平载荷施加机构(100)包括水平伺服作动器支撑座(101)、水平伺服作动器(102)、侧梁A(104)、八个水平滑动磨耗板(107)、八个滑动轴承机构(108)、两个固定底座A(105)、两个固定支撑座(103)、两个交叉杆连接件(106)、连接螺栓(109)和调整螺栓(110)；水平伺服作动器(102)一端与水平伺服作动器支撑座(101)通过螺栓连接，另一端通过螺栓与侧梁A(104)连接，侧梁A(104)设置在两个固定支撑座(103)之间；侧梁A(104)一端布置有四个水平滑动磨耗板(107)，侧梁A(104)的两端共八个水平滑动磨耗板(107)；固定支撑座(103)通过连接螺栓(109)和滑动轴承机构(108)连接；调整螺栓(110)分布于固定支撑座(103)上；水平伺服作动器支撑座(101)上焊接有加强肋板结构，水平伺服作动器支撑座(101)的底部设有多个螺栓孔，能够根据安装位置进行自由调节，水平伺服作动器支撑座(101)与试验平台通过螺栓连接固定；固定支撑座(103)安装在固定底座A(105)上；侧梁A(104)结构为箱型结构，侧梁A(104)一端焊接有挡板并与水平伺服作动器(102)连接；侧梁A(104)上布置有两个交叉杆连接件(106)；

扭转载荷施加机构(200)包括扭转伺服作动器反力架(201)、扭转伺服作动器(202)、侧梁B(205)、机械限位止档(206)、固定底座B(203)、交叉杆连接件(106)、扭转轴承机构(208)、扭转磨耗机构(204)和摩擦板(207)；扭转伺服作动器反力架(201)由箱型横板工装通过螺栓与两根并列的立柱支撑工装连接；扭转伺服作动器反力架(201)通过螺栓与连接座(209)连接，连接座(209)通过螺栓与扭转伺服作动器(202)连接；固定底座B(203)通过螺栓与两个机械限位止档(206)连接；摩擦板(207)通过螺栓分别安装在侧梁B(205)的两端，侧梁B(205)的每端安装有两个摩擦板(207)；摩擦板(207)设有凸台结构，凸台结构能够和侧梁B(205)两侧的凹槽相配合，起加强限位的作用；扭转磨耗机构(204)由磨耗连接座(2041)和磨耗板(2042)通过螺栓连接；磨耗连接座(2041)通过螺栓与固定底座B(203)连接。

3.根据权利要求2所述的一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：水平伺服作动器(102)上设有力传感器，力传感器精度不低于0.5％，静态系统误差不大于1.0％。

4.根据权利要求2所述的一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：固定底座A(105)由钢板焊接而成，并设有肋板支撑结构，固定底座A(105)的底部设有多个螺栓孔，能够根据所需要的安装位置进行调节，通过螺栓与试验平台(7)连接；固定底座A(105)上表面设有多个螺栓孔，固定底座A(105)外围的六个螺栓孔通过螺栓与固定支撑座(103)连接，中间四个螺栓孔通过螺栓与滑动轴承机构(108)连接固定。

5.根据权利要求2所述的一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：固定支撑座(103)由钢板焊接而成，固定支撑座(103)上部和侧面均设有加强筋板，底部外围设有六个螺栓孔，通过六个螺栓与固定底座A(105)相连接，中间四个螺栓孔通过连接螺栓(109)与滑动轴承机构(108)连接固定；侧面两个支撑板分别通过四组连接螺栓(109)与滑动轴承机构(108)连接固定，另外四个螺栓孔为调整螺栓(110)连接进行微调；固定支撑座(103)上面的支撑板分别通过连接螺栓(109)与滑动轴承机构(108)连接固定，另外四个螺栓孔为调整螺栓(110)连接进行微调。

6.根据权利要求2所述的一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：滑动轴承机构(108)由小轴承支座(1081)、小轴承轴(1082)、限位螺母(1083)、圆柱滚子轴承(1084)、轴承外套(1085)和轴承螺栓(1086)组成；滑动轴承机构(108)为对称结构，对称结构的一侧由圆柱滚子轴承(1084)的内圈通过间隙配合于小轴承轴(1082)上，圆柱滚子轴承(1084)两端由限位螺母(1083)锁紧限位固定，圆柱滚子轴承(1084)的外圈与轴承外套(1085)相配合，小轴承轴(1082)的两端通过轴承螺栓(1086)与小轴承支座(1081)栓接固定，滑动轴承机构(108)以小轴承支座(1081)的横向中心线上下对称分布。

7.根据权利要求2所述的一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：固定底座B(203)由钢板焊接而成，固定底座B(203)的侧面焊接有角撑，固定底座B(203)的内部设有加强筋板，底部设有多个螺栓孔，根据所需要的安装位置进行调节，通过螺栓与试验平台(7)连接；侧面设有多个螺栓孔，外围四个螺栓孔通过螺栓与扭转磨耗机构(204)连接，中间四个螺栓孔通过螺栓进行位置精确微调。

8.根据权利要求2所述的一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：侧梁B(205)由钢板焊接而成，结构内部设有加强筋板，起加强整体强度的作用，两端两侧分别设有螺栓孔，通过螺栓与摩擦板(207)连接，摩擦板(207)的上部设有螺栓孔，两端分别通过螺栓与交叉杆连接件(106)连接，交叉杆连接件(106)的一端通过螺栓与连接座(209)连接，连接座(209)通过螺栓与扭转伺服作动器(202)连接。

9.根据权利要求2所述的一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验系统，其特征在于：扭转轴承机构(208)由扭转轴承底座(2081)、轴承端盖、双列圆柱滚子轴承(2083)、限位支撑轴(2084)和轴承套工装(2085)组成；轴承端盖包括轴承端盖A(2082)和轴承端盖B(2086)；双列圆柱滚子轴承(2083)的内圈与限位支撑轴(2084)过渡配合，限位支撑轴(2084)设有限位止档结构；双列圆柱滚子轴承(2083)的外圈与轴承套工装(2085)过渡配合，轴承套工装(2085)的内圈设有限位止档结构可限位双列圆柱滚子轴承(2083)的外圈；轴承端盖A(2082)和轴承端盖B(2086)分别通过螺栓与轴承套工装(2085)紧固连接；

扭转轴承底座(2081)通过螺栓与试验平台(7)连接，扭转轴承底座(2081)底部设有多个螺栓孔，扭转轴承底座(2081)采用钢板焊接结构，侧面设有角撑起加强整体结构作用；

交叉杆连接件(106)采用钢板焊接结构，设有肋板支撑结构；通过螺栓与侧梁A(104)和侧梁B(205)连接。

10.一种铁道货车交叉杆组成疲劳试验方法，其特征在于：疲劳试验方法的实施过程如下，S1将上下交叉杆、端头螺栓、锁紧板、轴向橡胶垫、上下扣板、U型弹性垫、X型弹性垫及上下扣板用螺栓、螺母、垫圈连接组成疲劳试验系统；

S2先将下交叉杆通过端头螺栓、锁紧板及两侧轴向橡胶垫与侧梁A和侧梁B相连，交叉杆中部压型应垂直向上，将X型弹性垫放入中部压型内，再将上交叉杆通过端头螺栓、锁紧板及两侧轴向橡胶垫与侧梁A和侧梁B相连；

S3调整侧梁A、侧梁B及交叉杆正位后，将U型弹性垫两端档边落入扣板两端面外侧，通过两个螺栓将上下扣板连接，上下扣板连接螺栓应紧固，且螺栓两侧须加装平垫圈，组装后，上下扣板平焊缝处应接触，局部最大间隙不大于0.8mm；紧固交叉杆端头螺栓，紧固同时确认交叉杆组成中部压型位于垂直位置；

S4剪切载荷以水平力控制，扭转载荷以位移控制，侧梁A施加水平剪切载荷，侧梁B施加垂向扭转位移模拟交叉杆端部的轴向橡胶垫中心处垂直位移，疲劳试验加载按载荷级别的规定顺序进行。

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