CN111766137B - 列车裙板的试验工装和试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种列车裙板的试验工装和试验方法，该试验工装包括箱体、裙板连接装置和锁闭装置，箱体一侧设有裙板安装空位和密封部件，密封部件可轴向伸缩，裙板安装到裙板安装空位上时，通过密封部件与箱体密封接触，与箱体共同围合成密闭腔室；箱体上设有供气体进出密闭腔室的气孔。该试验工装通过对密闭空间进行抽气和充气模拟裙板受正压和受负压状态，通过设置裙板连接装置和锁闭装置真实地还原了裙板实际应用状态下的连接形式，通过将密封部件设置为可轴向伸缩，在实现密封的同时还不影响裙板的开合。该试验方法通过应变片实时采集裙板的应变值，并且根据仿真模拟结果确定应变片的粘贴位置和粘贴方向，确保了试验结果的准确性。

Description

列车裙板的试验工装和试验方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，特别是涉及一种列车裙板的试验工装和试验方法。
背景技术
高速列车通常通过设置裙板，来降低运行阻力。如图1所示，裙板01的顶部与列车的车体边梁02相连，裙板01的中部锁点与锁闭机构03相连，锁闭机构可以实现裙板的开启和闭合。开启时，裙板向上翻转到接近水平状态，闭合时，裙板接近竖直状态。图中，裙板闭合。
列车运行过程中，裙板会承受较大的气动压力，了解裙板的受力状态，对裙板的设计和性能测试至关重要。目前，主要通过线路试验获取裙板的受力状态，线路试验的周期长、成本高，导致裙板的开发周期长。
有鉴于此，如何缩短裙板的开发周期，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种列车裙板的试验工装，所述试验工装包括箱体，所述箱体一侧设有裙板安装空位和密封部件，所述裙板安装到所述裙板安装空位上时，能够通过所述密封部件与所述箱体密封接触，从而与所述箱体共同围合成密闭腔室；所述箱体上设有供气体进出所述密闭腔室的气孔。
可选地，所述试验工装还包括裙板连接装置，所述裙板连接装置包括连杆，所述连杆连在所述箱体顶部，所述连杆的一端设有挂钩，所述挂钩用于与所述裙板顶部的圆轴钩挂在一起。
可选地，所述裙板连接装置还包括两组螺母和连接座，所述连接座固定在所述箱体顶部并位于两组所述螺母之间，所述连杆穿插在所述连接座的座孔中并与所述螺母拧接在一起，所述螺母与所述连接座相互抵触，以限定所述连杆的轴向位置。
可选地，所述试验工装还包括锁闭装置，所述锁闭装置安装在所述密闭腔室内，所述锁闭装置包括转动部件、气动升降部件和连接部件，所述转动部件分别与所述箱体、所述气动升降部件的可动部以及所述连接部件铰接，分别形成第一铰点、第二铰点和第三铰点，所述第二铰点和第三铰点分别位于所述第一铰点的两侧，所述气动升降部件的固定部与所述箱体铰接，所述连接部件与所述裙板的锁点位置铰接。
可选地，所述密封部件可轴向伸缩。
可选地，所述密封部件包括第一环形板、第二环形板、第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，两环形板设置在所述第一密封圈和所述第二密封圈之间，所述第三密封圈设置在两环形板之间，所述第一环形板与所述裙板卡接固定，所述第二环形板与所述箱体卡接固定。
可选地，所述第三密封圈的横截面形状为非闭合形状。
可选地，所述试验工装还包括气体管路，所述气体管路上设有压力表和减压阀，所述气体管路的一端与所述气孔相连，另一端与真空泵或者气源相连。
本发明还提供一种列车裙板的试验方法，基于上述任意一项所述的试验工装实现，所述试验方法包括以下步骤：
对列车运行状态下的裙板受力状态进行仿真模拟；
根据仿真模拟结果确定应变片粘贴区域和粘贴方向并粘贴应变片；
将粘贴好应变片的裙板安装到试验工装的裙板安装空位上，使裙板和箱体共同围合成密封腔室；
通过所述气孔对所述密闭腔室进行充气或者抽气，使密闭腔室的压力达到目标压力；
记录目标压力下应变片所采集的应变值。
可选地，应变片粘贴区域为所述裙板上仿真应力值大于预设值的区域，应变片粘贴方向为所述裙板的相应区域上仿真最大主应力的方向。
本发明提供的试验工装，利用裙板与箱体围合成密闭空间，通过对密闭空间进行抽气和充气模拟裙板受正压和受负压状态，通过设置裙板连接装置和锁闭装置真实地还原了裙板实际应用状态下的连接形式，通过将密封部件设置为可轴向伸缩，在实现密封的同时还不影响裙板的开合。
本发明提供的试验方法，通过应变片实时采集裙板的应变值，并且根据仿真模拟结果确定应变片的粘贴位置和粘贴方向，确保了试验结果的准确性。
附图说明
图1为裙板的实际安装状态示意图；
图2为本发明提供的列车裙板的试验工装安装上裙板状态下的示意图；
图3为图2拆除裙板和隐藏密封部件状态下的示意图；
图4为图2中密封部件的示意图；
图5为图2中裙板连接装置的示意图；
图6为图2中锁闭装置的示意图。
附图标记说明如下：
01裙板，02车体边梁，03锁闭机构；
1箱体，11裙板安装空位，12气孔；
2密封部件，21第一环形板，22第二环形板，23第一密封圈，24第二密封圈，25第三密封圈；
3裙板连接装置，31连杆，32挂钩，33连接座，34螺母；
4锁闭装置，41转动部件，42气动升降部件，43连接部件。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
以往，新设计的裙板01需要安装到列车上，在列车上进行线路试验，以验证裙板01的性能。线路试验虽然能够准确地反映裙板01的受力状态，但是，存在试验成本高、试验周期长等弊端，导致裙板01开发周期长，开发成本高。
为缩短裙板01的开发周期、降低裙板01的开发成本，本发明开发了裙板的试验工装和试验方法。裙板01可以在该试验工装上进行台架试验，用台架试验取代线路试验，台架试验相比线路试验，不仅试验周期短而且试验成本低。
具体的，如图2和图3所示，该试验工装包括箱体1和用于连接裙板01的裙板连接装置3。箱体1大致呈长方形，箱体1的长度大致与裙板01的长度一致。箱体1的宽度侧设有裙板安装空位11和密封部件2。裙板01安装到裙板安装空位11上时，能够通过密封部件2与箱体1的壳壁密封接触，从而与箱体1的壳壁共同围合成密闭腔室。
箱体1的壳壁上设有供气体进出的气孔，气孔与密闭腔室相通，从而能够通过该气孔向密闭腔室内充气或者通过该气孔从密闭腔室向外抽气。
该试验工装还可以包括气体管路，气体管路的一端与气孔相连通，气体管路上连接有减压阀和压力表等，气体管路的另一端与气源或者真空泵相连通。需说明，气体管路可以是试验工装出厂时已经配置好的，也可以由用户自行配置。
试验方法为：
首先，对列车运行状态下的裙板01的受力状态进行仿真模拟；
然后，根据仿真模拟结果确定应变片的粘贴区域和粘贴方向并粘贴应变片；具体的，应变片的粘贴区域为裙板上仿真应力值大于预设值的区域，应变片的粘贴方向与裙板相应区域上的仿真最大主应力的方向一致。
然后，将粘贴好应变片的裙板01安装到试验工装的裙板安装空位11上，使裙板01和箱体1共同围合成密封腔室。
然后，对密闭腔室进行充气或者抽气，使密闭腔室的压力达到目标压力。密闭腔室的压力可以通过气体管路上的压力表读取。通过向密闭腔室充气可以模拟裙板01受正压时的状态，通过对密闭腔室抽气可以模拟裙板01受负压时的状态。
然后，记录目标压力下应变片所采集的应变值。若应变值小于应变上限，则表示裙板01设计合格，若应变值超过应变上限，则表示裙板01的设计有不妥之处，需要进行改进。
试验过程中，可以设定多个不同大小的目标压力。对于每个目标压力，可以重复多次试验，对多次试验中同一应变片采集的应变值取平均，将平均值作为该目标压力下该应变片采集的应变值。
裙板01为碳纤维材料时，应变片采用碳纤维专用应变片，碳纤维材料为交叉编织材料，有明显的各向异性，应变片粘贴时要求根据仿真结果确定粘贴方向，当仿真结果的最大主应力方向与碳纤维编织方向不同时，使用应变花进行测量；补偿片要求使用相同材料，且保证补偿片粘贴方向与工作片的一致性，同时做到粘贴工艺的一致性。
具体的，如图5所示，裙板连接装置3包括多根连杆31，连杆31沿箱体1的宽度方向延伸，各连杆31沿箱体1的长度方向依次间隔布置。连杆31连在箱体1的顶部，连杆31的一端设有挂钩32，裙板01的顶部设有圆轴，挂钩32钩挂在圆轴上，以此实现裙板连接装置3与裙板01的连接。
这样设置，由于圆轴能够相对挂钩32转动，所以裙板01能够相对箱体1向上翻转或向下翻转，从而能够模拟裙板01与车体边梁02的真实连接状态，使试验过程中裙板01的受力状态更接近实际应用过程中的受力状态。
更具体的，裙板连接装置3还包括连接座33和螺母34，连接座33固定在箱体1顶部，连杆31穿插在连接座33的座孔中，连杆31外周拧接有至少两组螺母34，连接座33位于两组螺母34之间，通过螺母34与连接座33的相互抵触来限定连杆31的轴向位置。
这样设置，可以根据不同裙板01的厚度适应性地调节连杆31的轴向位置，使挂钩32的位置与不同厚度的裙板01的圆轴位置相适应，从而使试验装置的通用性更好。
具体的，试验装置还包括锁闭装置4，锁闭装置4安装在密闭腔室内。结合图3和图6所示，锁闭装置4包括转动部件41、气动升降部件42和连接部件43。转动部件41分别通过销轴与箱体1、气动升降部件42的可动部以及连接部件43铰接，分别形成第一铰点、第二铰点和第三铰点。第二铰点和第三铰点分别位于第一铰点的两侧。
同时，气动升降部件42的固定部与箱体1铰接，连接部件43与裙板01的锁点位置铰接。
这样设置，气动升降部件42的可动部升降的过程中，转动部件41相对箱体1发生转动，使转动部件41的一侧上升、另一侧下降，从而带动裙板01相对箱体1向上翻转，或带动裙板01相对箱体1向下翻转。
这样设置，能够模拟裙板01与锁闭机构的真实连接状态，使试验过程中裙板01的受力状态更接近实际应用过程中的受力状态。而且，可以对裙板01不同开度下的受力情况进行试验测量，从而获知裙板01不同开度下的受力情况是否均符合设计要求。
具体的，密封部件2可轴向伸缩，这样，不会妨碍裙板01相对箱体1的上下翻转。当裙板01向上翻转时，密封部件2伸长，当裙板01向下翻转时，密封部件2缩短。
具体的，如图4所示，密封部件2包括第一密封圈23、第二密封圈24、第三密封圈25、第一环形板21和第二环形板22。两个环形板设置在第一密封圈23和第二密封圈24之间，第三密封圈25设置在两个环形板之间的。密封部件2的轴向伸缩通过第三密封圈25的轴向伸缩实现。
第一环形板21与裙板01通过卡接件卡接固定，第一密封圈23压紧在第一环形板21与裙板01之间，第二环形板22与箱体1通过卡接件卡接固定，第二密封圈24压紧在第二环形板22与箱体1之间。卡接件可以是C形卡兰或者相互适配的卡凸和凹槽等任何能够实现卡接的结构。
第三密封圈25的横截面形状为非闭合形状，非闭合形状具体可以是U形、V形、W形等。这样设置，第三密封圈25能够呈现较大的轴向伸缩量。
本发明提供的试验工装，利用裙板与箱体围合成密闭空间，通过对密闭空间进行抽气和充气模拟裙板受正压和受负压状态，通过设置裙板连接装置和锁闭装置真实地还原了裙板实际应用状态下的连接形式，通过将密封部件设置为可轴向伸缩，实现密封的同时还不影响裙板的开合。
本发明提供的试验方法，通过应变片实时采集裙板的应变值，并且根据仿真模拟结果确定应变片的粘贴位置和粘贴方向，确保了试验结果的准确性。
以上对本发明所提供的列车裙板的试验工装和试验方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.列车裙板的试验工装，其特征在于，所述试验工装包括箱体(1)，所述箱体(1)一侧设有裙板安装空位(11)和密封部件(2)，所述裙板(01)安装到所述裙板安装空位(11)上时，能够通过所述密封部件(2)与所述箱体(1)密封接触，从而与所述箱体(1)共同围合成密闭腔室；所述箱体(1)上设有供气体进出的气孔(12)；所述试验工装还包括裙板连接装置(3)，所述裙板连接装置(3)包括连杆(31)，所述连杆(31)连在所述箱体(1)顶部，所述连杆(31)的一端设有挂钩(32)，所述挂钩(32)用于与所述裙板(01)顶部的圆轴钩挂在一起。
2.根据权利要求1所述的试验工装，其特征在于，所述裙板连接装置(3)还包括两组螺母(34)和连接座(33)，所述连接座(33)固定在所述箱体(1)顶部并位于两组所述螺母(34)之间，所述连杆(31)穿插在所述连接座(33)的座孔中并与所述螺母(34)拧接在一起，所述螺母(34)与所述连接座(33)相互抵触，以限定所述连杆(31)的轴向位置。
3.根据权利要求1所述的试验工装，其特征在于，所述试验工装还包括锁闭装置(4)，所述锁闭装置(4)安装在所述密闭腔室内，所述锁闭装置(4)包括转动部件(41)、气动升降部件(42)和连接部件(43)，所述转动部件(41)分别与所述箱体(1)、所述气动升降部件(42)的可动部以及所述连接部件(43)铰接，分别形成第一铰点、第二铰点和第三铰点，所述第二铰点和第三铰点分别位于所述第一铰点的两侧，所述气动升降部件(42)的固定部与所述箱体(1)铰接，所述连接部件(43)与所述裙板(01)的锁点位置铰接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的试验工装，其特征在于，所述密封部件(2)可轴向伸缩。
5.根据权利要求4所述的试验工装，其特征在于，所述密封部件(2)包括第一环形板(21)、第二环形板(22)、第一密封圈(23)、第二密封圈(24)和第三密封圈(25)，两环形板设置在所述第一密封圈(23)和所述第二密封圈(24)之间，所述第三密封圈(25)设置在两环形板之间，所述第一环形板(21)与所述裙板(01)卡接固定，所述第二环形板(22)与所述箱体(1)卡接固定。
6.根据权利要求5所述的试验工装，其特征在于，所述第三密封圈(25)的横截面形状为非闭合形状。
7.根据权利要求1-3任一项所述的试验工装，其特征在于，所述试验工装还包括气体管路，所述气体管路上设有压力表和减压阀，所述气体管路的一端与所述气孔(12)相连，另一端与真空泵或者气源相连。
8.列车裙板的试验方法，基于权利要求1-7任意一项所述的试验工装实现，其特征在于，所述试验方法包括以下步骤：
对列车运行状态下的裙板(01)受力状态进行仿真模拟；
根据仿真模拟结果确定应变片粘贴区域和粘贴方向并粘贴应变片；
将粘贴好应变片的裙板(01)安装到试验工装的裙板安装空位(11)上，使裙板(01)和箱体(1)共同围合成密封腔室；
通过所述气孔(12)对所述密闭腔室进行充气或者抽气，使所述密闭腔室的压力达到目标压力；
记录目标压力下所述应变片采集的应变值。
9.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，应变片粘贴区域为所述裙板(01)上仿真应力值大于预设值的区域，应变片粘贴方向为所述裙板(01)的相应区域上仿真最大主应力的方向。
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