CN113933077B - 转向架构架测试用加载装置及转向架构架测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种转向架构架测试用加载装置及转向架构架测试系统，其在连接件的长度方向的两端分别设置第一板部，同时第一板部设置在待测试构架所在转向架的车轮的中心位置处，以使第一板部相对于待测试构架的位置，与实际安装在转向架上的车轮的中心位置相同，降低载荷传递损失；各第一板部与第一方向加载组件一一对应设置，第一方向加载组件通过第一板部分别对转向架的两个车轮的中心位置进行第一方向力加载，与实际应用时第一方向力施力点相同，提高测试精度；第一方向加载组件经第一板部对待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座分别施加方向相反的第一方向力，以进行菱形载荷的加载。

Description

转向架构架测试用加载装置及转向架构架测试系统

技术领域

本申请涉及转向架测试技术领域，具体地，涉及一种转向架构架测试用加载装置及测试系统。

背景技术

转向架是轨道车辆最重要的组成部分之一，用于支撑车体，保证车辆正常运行，转向架的结构是否合理直接影响车辆的在运行过程中的舒适度、稳定性、动力性能和行车安全。内置轴箱转向架是一种新型转向架，与传统转向架轴箱在车辆外侧不同，它的轴箱置于车轮的内侧。如图1所示，构架01包括侧梁011，横梁012，减震器座013。两根侧梁011和两根横梁012均为耐候钢板焊接成的箱型结构，再组合焊接成一体的“H”形结构，其中侧梁011降低了中部高度，用于安装空气弹簧，侧梁011包括一系弹簧座、制动装置安装座，中部外侧与减震器座013焊接连接；横梁内侧有横向止挡和纵向止挡。构架1在运用中主要承受和传递与实际车辆行驶方向相同的，且与车辆实际行驶的轨道平面平行的第一方向作用力；与实际车辆行驶方向垂直的，且与车辆实际行驶的轨道平面平行的第二方向作用力和与车辆实际行驶的轨道平面垂直的第三方向作用力；其中，第一方向作用力主要是铁路客车的制动力和通过小曲线时两侧轮对产生的剪力，第二方向作用力主要是车辆沿曲线运行时产生的离心力和横向震动引起的附加力，第三方向作用力主要是由铁路客车自身的重力和铁路客车运行时的垂向震动引起的力。

现有测试转向架构架承载能力的加载装置和测试系统，主要是用于轴箱外置的转向架构架，由于内置轴箱的转臂和一系弹簧安装方法不同，现有测试转向架构架承载能力的加载装置应用于内置轴箱转向架存在困难；同时，无法对构架进行菱形工况载荷的施加，菱形工况，即指对构架一侧的两根半侧梁的两个转臂及一系弹簧安装座同时施加方向相反的第一方向作用力。

发明内容

本申请实施例中提供了一种转向架构架测试用加载装置及转向架构架测试系统，以解决现有加载装置无法对待测试构架施加菱形工况载荷的问题。

一种转向架构架测试用加载装置，包括：

连接件，所述连接件包括连接件本体和两个第一板部，两个所述第一板部分别固定于所述连接件本体的长度方向的两端，两个所述第一板部分别位于待测试构架所在转向架的两个车轮的中心位置处；

两个第一方向加载组件，所述第一板部与所述第一方向加载组件一一对应且铰接设置，所述连接件本体背离所述第一板部的一侧与待测试构架的转臂安装座连接；所述第一方向加载组件用于向待测试构架施加第一方向力；

待测试构架的横梁、待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座形成四边形结构，所述第一方向加载组件经所述第一板部对待测试构架一侧的两个转臂分别施加方向相反的第一方向力，以进行菱形载荷的加载。

优选地，还包括：

球铰杆组件，所述球铰杆组件设于所述连接件本体背离所述第一板部侧，且与所述第一板部一一对应设置；所述球铰杆组件用于调节外力对待测试构架的作用角度；

所述球铰杆组件的一端位于待测试构架所在转向架的轮对轴箱位置处，另一端与待测试构架的转臂安装座铰接，所述第一方向加载组件的第一方向力经所述球铰杆组件调整角度后传递至待测试构架的转臂安装座上。

优选地，所述球铰杆组件包括：

与所述连接件本体固定的连接爪，所述连接爪位于待测试构架所在转向架的轮对轴箱位置处；

球铰杆件；

第一球铰接头和第二球铰接头，所述球铰杆件经所述第一球铰接头与所述连接爪铰接，所述第二球铰接头用于与待测试构架的转臂安装座铰接。

优选地，所述连接件还包括：

第三板部，所述第三板部设于所述连接件本体的长度方向的两端的上方，所述第三板部垂直于第三方向设置；

所述加载装置还包括加载力传递组件；

所述加载力传递组件设于所述第三板部上，用于与待测试构架的一系弹簧安装座可拆卸的连接，以将第一方向力传递至待测试构架的一系弹簧安装座；

第一方向力经所述第一板部和所述第三板部，传递至待测试构架的一系弹簧安装座。

优选地，所述加载力传递组件包括：

上部槽件，所述上部槽件设有第一安装槽，用以与待测试构架的一系弹簧安装座连接；

下部槽件，所述下部槽件设有第二安装槽，用以与所述第三板部固定；

中间球件，两端分别设于所述第一安装槽和所述第二安装槽内，所述上部槽件和所述下部槽件经所述中间球件连接。

优选地，所述上部槽件的外壁设有嵌接部，用于与待测试构架的一系弹簧安装座的嵌接件嵌接固定，以传递外力至待测试构架的一系弹簧安装座上；

和/或，所述第一安装槽和所述第二安装槽均为梯形槽。

优选地，所述连接件还包括：

两个第二板部，用于与所述第二方向加载组件铰接，两个所述第二板部设于所述连接件本体的长度方向的两端，且分别位于待测试构架所在转向架的车轴两端的中心位置处，所述第二板部与所述第一板部垂直设置；

所述加载装置还包括第二方向加载组件，所述第二方向加载组件和所述第二板部一一对应且铰接设置，用于向待测试构架施加第二方向力；

所述第二方向加载组件将一部分第二方向力经所述第二板部传递至所述第三板部，并经所述第三板部和所述加载力传递组件传递至待测试构架的一系弹簧安装座上，另一部分第二方向力经所述连接件传递至待测试构架的转臂安装座上。

优选地，还包括支撑组件和第三方向加载组件，所述支撑组件设于所述连接件本体的长度方向的两端的下方，用以向上支撑所述连接件；所述第三方向加载组件用于对待测试构架的空簧连接座施加第三方向力，所述第三方向加载组件包括：

龙门连接件，用于与预设龙门架连接；

空簧连接件，用于对待测试构架的空簧连接座施加第三方向力；

第三方向加载件，所述第三方向加载件的一端与所述龙门连接件间、所述第三方向加载件的另一端与所述空簧连接件间分别经第三方向球铰件连接；

第三方向力经待测试构架的空簧连接座、侧梁、一系弹簧安装座、所述加载力传递组件、所述连接件和所述支撑组件传至地面。

优选地，所述连接件还包括：

第四板部，所述第四板部设于所述连接件本体的长度方向的两端的下方，与所述第一板部垂直设置；

所述支撑组件还包括：

依次设置的第一球铰支撑件、中间杆件、测力件和第二球铰支撑件，所述第一球铰支撑件与所述第四板部铰接，所述第二球铰支撑件用以支撑地面，所述测力件用于测量所述第三方向力的支反力。

优选地，所述连接件本体的长度方向的两端的所述第一板部、所述第二板部、所述第三板部和所述第四板部分别形成箱式结构；

所述第一板部、所述第二板部、所述第三板部和所述第四板部与所述连接件本体焊接固定。

优选地，还包括扭矩加载组件，用于对待测试构架的侧梁施加拉力，所述扭矩加载组件包括：

扭矩加载件和扭转连接件，所述扭转连接件与所述扭矩加载件经扭矩球铰件连接；

所述连接件还包括第五板部，用于连接所述扭矩加载组件，所述第五板部与所述第三板部共面；

所述连接件的个数为两个，两个所述连接件分别设于待测试构架的两侧，第一侧的所述连接件一端的第五板部与所述扭转连接件连接，第一侧的所述连接件另一端的所述第四板部设有所述支撑组件；

第二侧的所述连接件的两个所述第四板部分别设有所述支撑组件。

优选地，所述第一方向加载组件和所述第二方向加载组件均包括加载件和球铰件；

所述球铰件的两端分别与所述加载件和所述第一板部或者所述第二板部连接，用于对外力角度进行调整；

作动器连接件，所述加载件与所述作动器连接件连接，所述作动器连接件用以调节所述加载件的高度；

端部球铰件，所述端部球铰件的两端分别与所述加载件和所述作动器连接件连接；

反力支座，所述作动器连接件与所述反力支座可拆卸的连接。

优选地，还包括至少两组力矩加载组件，用于分别与待测试构架的同一端部的制动安装座连接，所述力矩加载组件包括力矩连接件、力矩加载件和力矩支撑座；

所述力矩连接件，与待测试构架的制动安装座可拆卸的连接；

所述力矩加载件的两端分别与所述力矩连接件和所述力矩支撑座通过力矩球铰件连接，所述力矩加载件用以施加第三方向力，所述力矩连接件调节第三方向力的施力角度，对待测试构架的制动安装座施加力矩；

所述力矩支撑座，用于支撑地面。

优选地，所述力矩连接件为L形连接件，所述L形连接件包括：

第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部设有预设角度，所述第一连接部的端壁上设有安装凹槽，与待测试构架的制动安装座的凸起配合；

所述力矩加载件对所述第二连接部施加第三方向力，并传递至所述第一连接部调整施力角度，所述安装凹槽用于对待测试构架的制动安装座施加力矩。

本申请实施例还提供一种转向架构架测试系统，包括上述实施例任一项所述的转向架构架测试用加载装置，还包括支反力检测组件，用于检测待测试构架的第一方向外力和第二方向外力的支反力，所述支反力检测组件包括：

中心立座，用于支撑地面；

第一方向外力测力计和第二方向外力测力计，所述第一方向外力测力计和所述第二方向外力测力计能够分别向靠近或远离中心孔壁的方向移动，以进行预紧；

测力计连接座，位于待测试构架中心孔内，用以分别固定所述第一方向外力测力计和所述第二方向外力测力计，所述测力计连接座固定于所述中心立座的上方。

优选地，所述第一方向外力测力计的个数为两个，所述第一方向外力测力计沿第一方向设于所述测力计连接座的端部，所述第一方向外力测力计设有沿第一方向设置的第一通孔；

还包括第一调节机构，所述第一调节机构包括：

导杆，所述导杆的两端分别设于两个所述第一方向外力测力计的所述第一通孔内，

第一螺母，所述第一螺母套装于所述导杆上且与其螺纹连接，当旋转所述第一螺母时，所述第一螺母推动所述第一方向外力测力计在所述导杆上移动，顶住待测试构架中心孔的孔壁。

优选地，所述第二方向外力测力计的个数为两个，两个所述第二方向外力测力计沿第二方向设于所述测力计连接座的端部，各个所述第二方向外力测力计远离所述测力计连接座的一端设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔内设有第二调节机构，所述第二调节机构包括：

第二螺杆，所述第二螺杆设于所述第二螺纹孔内；

第二螺母，套装于所述第二螺杆上，当所述第二螺母旋转至与所述第二方向外力测力计的端壁贴合时，所述第二螺杆从所述第二螺纹孔内旋出顶住待测试构架中心孔的孔壁。

本申请实施例提供的转向架构架测试用加载装置，包括连接件，连接件包括连接件本体和两个第一板部，两个第一板部分别固定于连接件本体的长度方向的两端，两个第一板部分别位于待测试构架所在转向架的两个车轮的中心位置处；两个第一方向加载组件，第一板部与第一方向加载组件一一对应且铰接设置，连接件本体背离第一板部的一侧与待测试构架的转臂安装座连接；第一方向加载组件用于向待测试构架施加第一方向力；待测试构架的横梁、待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座形成四边形结构，第一方向加载组件经第一板部对待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座分别施加方向相反的第一方向力，以进行菱形载荷的加载。

相较于现有技术，采用本申请实施例中提供的转向架构架测试用加载装置，具有以下技术效果：

第一，在连接件的长度方向的两端分别设置第一板部，同时第一板部设置在待测试构架所在转向架的车轮的中心位置处，以使第一板部相对于待测试构架的位置，与实际安装在转向架上的车轮的中心位置相同，降低载荷传递损失；

第二，各第一板部与第一方向加载组件一一对应设置，第一方向加载组件通过第一板部分别对转向架的两个车轮的中心位置进行第一方向力加载，与实际应用时第一方向力施力点相同，提高测试精度；

第三，待测试构架的横梁、待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座形成四边形结构，第一方向加载组件经第一板部对待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座分别施加方向相反的第一方向力，以进行菱形载荷的加载。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的待测试构架的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的第一方向加载组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一方向加载组件的作业结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第二方向加载组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的加载力传递组件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的加载力传递组件的剖视结构示意图；其中，(a)为图5的侧向结构示意图，(b)为(a)中A-A向剖视结构示意图；

图7为本申请实施例提供的第一方向加载组件和第二方向加载组件的安装结构示意图；

图8为本申请实施例提供的第三方向加载组件的作业结构示意图；

图9为本申请另一实施例提供的第一方向加载组件和第二方向加载组件的安装结构示意图；

图10为本申请实施例提供的支反力检测组件的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的扭矩加载组件的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的力矩加载组件的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的转向架构架测试系统的整体结构示意图；

图14为图10的俯视结构示意图；

图15为图14中A-A向结构示意图；

图16为本申请实施例提供的支反力检测组件的装配结构示意图；

图17为本申请实施例提供的第二方向外力测力计的剖视结构示意图。

附图标记如下：

构架01、侧梁011、横梁012、减震器座013；

第一方向加载组件10、连接件20、球铰杆组件30、第二方向加载组件40、加载力传递组件50、第三方向加载组件60、支撑组件70、支反力检测组件80、扭矩加载组件90、力矩加载组件100；

球铰件11、加载件12、端部球铰件13、作动器连接件14、反力支座15；

连接件本体21、第一板部22、第二板部23、第三板部24、第四板部25、第五板部26；

第二球铰接头31、球铰杆件32、第一球铰接头33、连接爪34；

上部槽件51、下部槽件52、中间球件53；

龙门连接件61、第三方向加载件62、空簧连接件63；

第一球铰支撑件71、中间杆件72、测力件73、第二球铰支撑件74；

中心立座81、第二方向外力测力计82、测力计连接座83、导杆84、第一方向外力测力计85、第一螺母86、第二螺母87、第二螺杆88；

扭矩加载件91、扭转连接件92；

力矩连接件101、力矩加载件102、力矩支撑座103。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现一种转向架构架测试用加载装置及转向架构架测试系统，以解决现有加载装置无法对待测试构架施加菱形工况载荷的问题。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅附图2-3，图2为本申请实施例提供的第一方向加载组件10的结构示意图；图3为本申请实施例提供的第一方向加载组件10的作业结构示意图。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种转向架构架测试用加载装置，包括连接件20和两个第一方向加载组件10。连接件20包括连接件本体21和两个第一板部22，连接件本体21可设置为横截面为圆形或矩形的连接件本体21，连接件20如箱型框架结构或矩形框架结构。两个第一板部22分别固定于连接件本体21的长度方向的两端，优选为焊接固定，两个第一板部22分别位于待测试构架所在转向架的两个车轮的中心位置处，其相对于待测试构架的位置，与实际运用中安装在转向架上的车轮的中心位置相同。

可知，此处及下文所述的第一方向力为垂直于待测试构架的纵向，第二方向力为平行于待测试构架的纵向，第三方向力为垂直于待测试构架所在平面设置。

各个第一板部22分别与第一方向加载组件10一一对应且铰接设置，第一方向加载组件10用于向待测试构架施加第一方向力通过铰接实现其自由度与车轮和车轴装置相同，连接件本体21背离第一板部22的一侧与待测试构架的转臂安装座连接，使得第一方向力通过待测试构架所在转向架的车轮中心处，传递至待测试构架的转臂安装座上，其与实际第一方向力的传递方向相同，以降低载荷传递损失。

可以理解的是，上述装置存在两种工况，第一，两个第一方向加载组件10分别对第一板部22施加方向相同的第一方向力，第一方向力通过待测试构架所在转向架的车轮的中心位置处、第一板部22传递至待测试构架的转臂安装座处，由此以实现第一方向力的加载，上述装置使得第一方向力与实际转向架中车轴、车轮和转向架的位置相同；第二，两个第一方向加载组件10分别对两个第一板部22施加方向相反的第一方向力，待测试构架的横梁、待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座形成四边形结构，第一方向加载组件10经第一板部22对待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座分别施加方向相反的第一方向力，以进行菱形载荷的加载。

相较于现有技术，采用本申请实施例中提供的转向架构架测试用加载装置，具有以下技术效果：

第一，在连接件20的长度方向的两端分别设置第一板部22，同时第一板部22设置在待测试构架所在转向架的车轮的中心位置处，以使第一板部22相对于待测试构架的位置，与实际安装在转向架上的车轮的中心位置相同，降低载荷传递损失；

第二，各第一板部22与第一方向加载组件10一一对应设置，第一方向加载组件10通过第一板部22分别对转向架的两个车轮的中心位置进行第一方向力加载，与实际应用时第一方向力施力点相同，提高测试精度；

第三，待测试构架的横梁、待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座形成四边形结构，第一方向加载组件10经第一板部22对待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座分别施加方向相反的第一方向力，以进行菱形载荷的加载。

具体的，为了更贴近于实际应用中第一方向力的传递，上述加载装置还包括球铰杆组件30，用于调节外力对待测试构架的作用角度，球铰杆组件30的一端位于待测试构架所在转向架的轮对轴箱位置处，另一端与待测试构架的转臂安装座铰接，球铰杆组件30设于连接件本体21背离第一板部22侧，且与第一板部22一一对应设置，即，各个第一方向力均通过第一方向加载组件10、第一板部22和球铰杆组件30传递至待测试构架所在转向架的轮对轴箱位置；且第一方向力经球铰杆组件30调整角度后传递至待测试构架的转臂安装座上，以当传递过程中力的方向发生偏斜时，球铰杆组件30根据偏斜调整球铰的角度，锁定连线方向的力，消除其他方向力，保证力传递方向不变。

具体角度调整过程为：当加载组件对连接件20施加初始力时，力传递至球铰杆件32，球铰杆件32与竖直方向夹具设定为α，该力与竖直方向夹角也为α，当施加在连接件20上的力的角度发生变化时，球铰杆件32与连接件20连接的位置会产生分离，使得球铰杆件32的一端的球铰头发生转动，球铰杆件32相对于竖直方向的角度从α变为β，将新产生的分力消除，加载组件施加的力仍沿球铰杆件32传递，区别在于力的角度改变，由此以防止新产生的分力对球铰杆件32施加弯矩，并传递至待测试构架，对待测试构架产生不必要的载荷，造成损伤。

如图3所示，其中，球铰杆组件30包括连接爪34、球铰杆件32、第一球铰接头33和第二球铰接头31。其中，连接爪34与连接件本体21固定，连接爪34位于待测试构架所在转向架的轮对轴箱位置处，由此以使得连接爪34的位置与实际运用中转向架的轮对轴箱的位置相同，使得加载力更接近于实际中转向架的力的传递方向，使得测试结果更加准确。球铰杆件32经第一球铰接头33与连接爪34铰接，第二球铰接头31用于与待测试构架的转臂安装座铰接。通过第一球铰接头33、第二球铰接头31实现铰接，进而对加载力的传递角度进行调整。

可以理解的是，球铰杆组件30仅传递第一方向力和第二方向力至转臂安装座上，并根据加载力变化调整外力传递角度，使第一方向力和第二方向力始终沿球铰杆件32与连接件20的连线方向传递，消除外力在球铰杆件32上的弯矩，使转臂安装座仅受到拉力或压力，避免受到弯曲作用而导致损坏。

为了更加贴近于实际运用中转向架的力传递方式，连接件20还包括第三板部24，第三板部24设于连接件本体21的长度方向的两端的上方，第三板部24垂直于第三方向设置，且第三板部24和第一板部22垂直，第三板部24同样优选与连接件本体21焊接，以形成一体式结构。

加载装置还包括加载力传递组件50，加载力传递组件50设置在第三板部24的上方，用于与待测试构架的一系弹簧安装座可拆卸的连接，以将第一方向力传递至待测试构架的一系弹簧安装座；加载力传递组件50优选为与第三板部24可拆卸的连接，以在测试完成后，便于收纳，如设置螺纹紧固件的方式进行第三板部24和加载力传递组件50的固定，同时，加载力传递组件50山设有卡接部，与一系弹簧安装座进行卡接，在安装时仅需对位，无需其他操作，简化步骤，缩短测试时间。

第一方向力经第一板部22和第三板部24，传递至待测试构架的一系弹簧安装座。可以理解的是，第一方向加载组件10加载第一方向力至第一板部22，一部分第一方向力通过第一板部22传递至球铰杆组件30，依次经过连接爪34、第一球铰接头33、球铰杆件32和第二球铰接头31传递至待测试构架的转臂安装座上；另一部分第一方向力通过第一板部22传递至第三板部24，并通过加载力传递组件50传递至待测试构架的一系弹簧安装座上，由此以更加贴近于实际应用时转向架上的第一方向力的传递方向，提高测试精度。

具体的，加载力传递组件50包括上部槽件51、下部槽件52和中间球件53。上部槽件51与待测试构架的一系弹簧安装座连接，上部槽件51的外壁设有嵌接部，用于与待测试构架的一系弹簧安装座的嵌接件嵌接固定，以传递外力至待测试构架的一系弹簧安装座上；嵌接部可设置为圆形凸起或矩形凸起，嵌接件为槽结构。下部槽件52与第三板部24固定，优选为卡接设置，第三板部24的表面设有安装槽，其形状与下部槽件52的结构相适应，且安装槽的底壁为水平面，以保证下部槽件52的水平度，下部槽件52和安装槽优选为过渡配合或过盈配合，以将第一方向力和第二方向力带来的位移量传递至待测试构架上。上部槽件51设有第一安装槽，下部槽件52设有第二安装槽，中间球件53的两端分别设于第一安装槽和第二安装槽内，上部槽件51和下部槽件52经中间球件53连接。和/或，第一安装槽和第二安装槽均为梯形槽。上部槽件51和下部槽件52通过中间球件53进行加载力的方向调节，以释放转向架构架的自由度。

如图5-6所示，图5为本申请实施例提供的加载力传递组件50的结构示意图；图6为本申请实施例提供的加载力传递组件50的剖视结构示意图；其中，(a)为图5的侧向结构示意图，(b)为(a)中A-A向剖视结构示意图。

通过上部槽件51、下部槽件52和中间球件53传递第一方向力和第二方向力，由于中间球件53和槽件壁面的接触面较小，随着外力的方向角度的微小变化进行调整，使得待测试构架的一系弹簧座受到的外力方向始终与加载组件的施力方向相同，即使加载组件加载时产生微小角度变化，一系弹簧座的受力方向也会随之变化，从而消除外力方向发生微小变化时，加载组件或连接结构对待测试构架产生的其他方向的分力，释放一系弹簧座的自由度，该种作用方式与内置轴箱转向架安装一系弹簧后对弹簧座的作用方式一致。

如图4、7、9所示，图4为本申请实施例提供的第二方向加载组件40的结构示意图；图7为本申请实施例提供的第一方向加载组件10和第二方向加载组件40的安装结构示意图；图9为本申请另一实施例提供的第一方向加载组件10和第二方向加载组件40的安装结构示意图。

为了进行第二方向力的加载，加载装置还包括第二方向加载组件40，连接件20还包括与第二方向加载组件40铰接的两个第二板部23，两个第二板部23设于连接件本体21的长度方向的两端，且分别位于待测试构架所在转向架的车轴两端的中心位置处，使得第二方向力的加载位置与实际转向架的第二方向力的位置相同，以进一步提高测试精度。第二板部23与第一板部22垂直设置。第二方向加载组件40和第二板部23一一对应且铰接设置，用于向待测试构架施加第二方向力；第二方向加载组件40将一部分第二方向力经第二板部23传递至第三板部24，并经第三板部24和加载力传递组件50传递至待测试构架的一系弹簧安装座上，另一部分第二方向力经连接件20传递至待测试构架的转臂安装座上。加载力传递组件50既作为第一方向力的传递组件，又作为第二方向力的传递组件，以分别将加载力传递至一系弹簧安装座上。

如图8所示，图8为本申请实施例提供的第三方向加载组件60的作业结构示意图。进一步地，上述加载装置还包括支撑组件70和第三方向加载组件60，支撑组件70设于连接件本体21的长度方向的两端的下方，用以向上支撑连接件20，二者优选为卡接固定，以在测试完成后便于拆装。第三方向加载组件60用于对待测试构架的空簧连接座施加第三方向力。支撑组件70可设置为支撑气缸及支撑座，支撑气缸的输出端和连接件本体21连接，支撑气缸和支撑座间铰接，以进行柔性约束，释放待测试构架的自由度。

第三方向加载组件60包括龙门连接件61、空簧连接件63和第三方向加载件62。龙门连接件61用于与预设龙门架连接，空簧连接件63用于对待测试构架的空簧连接座施加第三方向力，第三方向加载件62用于连接龙门连接件61和空簧连接件63，第三方向加载件62的一端与龙门连接件61间、第三方向加载件62的另一端与空簧连接件63间分别经第三方向球铰件11连接；空簧连接件63可设置为圆柱形连接件20，空簧连接件63与第三方向加载组件60面接触且非固定连接，第三方向力由第三方向加载件62通过空簧连接件63直接作用于待测试构架的空簧安装座上，具体的，第三方向力经待测试构架的空簧连接座、侧梁、一系弹簧安装座、加载力传递组件50、连接件20和支撑组件70传至地面。

在该具体实施例中，支撑组件70还包括依次设置的第一球铰支撑件71、中间杆件72、测力件73和第二球铰支撑件74，第一球铰支撑件71与第四板部25铰接，第二球铰支撑件74通过螺栓固定在地面上，用以支撑地面，测力件73用于测量第三方向力的支反力，测力件73的具体结构可根据现有技术发展水平进行设置，在其他实施例中，也可以不设置测力件73。或者设置一个球铰支撑件，以保证支撑强度。

支撑组件70能够通过第一球铰支撑件71和第二球铰支撑件74调整第三方向力的传递角度，使得第三方向力沿加载力传递组件50至支撑组件70的连线传递，消除第一方向力和第二方向对支撑组件70产生的弯矩，减少第一方向力和第二方向力产生的损失，使得加载组件产生的外力能够准确作用于待测试构架的转臂安装座上。

连接件20还包括第四板部25，第四板部25设于连接件本体21的长度方向的两端的下方，与第一板部22垂直设置；连接件本体21的长度方向的两端的第一板部22、第二板部23、第三板部24和第四板部25分别形成箱式结构；第一板部22、第二板部23、第三板部24和第四板部25与连接件本体21焊接固定，由此以形成一体式结构，进一步增加连接件20的强度。

如图11所示，图11为本申请实施例提供的扭矩加载组件90的结构示意图；在一实施例中，为了对待测试构架的一条侧梁与另一条侧梁之间扭转力矩的承载能力进行测试，上述加载装置还包括扭矩加载组件90，用于对待测试构架的侧梁施加拉力，扭矩加载组件90包括扭矩加载件91和扭转连接件92，扭转连接件92与扭矩加载件91经扭矩球铰件11连接；扭转力通过扭矩加载件91传递至扭转连接件92上，再通过该位置处的加载力传递组件50施加在待测试构架的侧梁上。

连接件20还包括第五板部26，用于连接扭矩加载组件90，第五板部26与第三板部24共面，在一种实施例中，连接件20的第三板部24沿连接件20的纵向延伸形成第五板部26，第五板部26与扭矩加载组件90固定连接，如螺纹紧固件固定，以当扭矩加载组件90向上施加拉力时，能够对第五板部26、第三板部24以及加载力传递组件50施加力，并最终传递至待测试构架的侧梁上。

可以理解的是，为了实现对待测试构架的侧梁扭矩加载，连接件20的个数为两个，两个连接件20分别设于待测试构架的两侧，即其纵向中心线的两侧，第一侧的连接件20一端的第五板部26与扭转连接件92连接，第一侧的连接件20另一端的第四板部25设有支撑组件70；第二侧的连接件20的两个第四板部25分别设有支撑组件70，支撑组件70用于抵消扭转力矩，提供待测试构架支反力。其中，当对待测试构架进行扭矩加载时，第三方向加载组件60处于待测试构架的空簧安装座处，对待测试构架进行限位，防止待测试构架发生侧翻，便于实现对侧梁的扭矩加载。

具体的，第一方向加载组件10和第二方向加载组件40均包括加载件12和球铰件11；球铰件11的两端分别与加载件12和第一板部22或者第二板部23连接，用于对外力角度进行调整；作动器连接件14，加载件12与作动器连接件14连接，作动器连接件14用以调节加载件12的高度；端部球铰件13，端部球铰件13的两端分别与加载件12和作动器连接件14连接；反力支座15，作动器连接件14与反力支座15可拆卸的连接。在反力支座15上沿高度方向设置有滑孔，作动器连接件14的一端与滑孔配合，并通过螺纹紧固件实现固定，由此以当需要调节加载组件的高度时，通过旋拧螺纹紧固件后，作动器连接件14在滑孔的滑动实现加载件12的高度调节。

如图12所示，图12为本申请实施例提供的力矩加载组件100的结构示意图；在上述各实施例的基础上，还包括至少两组力矩加载组件100，用于分别与待测试构架的同一端部的两侧的制动安装座连接，力矩加载组件100包括力矩连接件101、力矩加载件102和力矩支撑座103。力矩连接件101与待测试构架的制动安装座可拆卸的连接；力矩加载件102的两端分别与力矩连接件101和力矩支撑座103通过力矩球铰件11连接，力矩加载件102用以施加第三方向力，力矩连接件101调节第三方向力的施力角度，对待测试构架的制动安装座施加力矩；力矩支撑座103用于支撑地面。

具体的，力矩连接件101为L形连接件20，L形连接件20包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部设有预设角度，预设角度优选为90°，第一连接部的端壁上设有安装凹槽，与待测试构架的制动安装座的凸起嵌合；并在安装凹槽的两端设置螺栓与制动安装座连接，力矩加载件102对第二连接部施加第三方向力，并传递至第一连接部调整施力角度，安装凹槽用于对待测试构架的制动安装座施加力矩。

上述加载装置能够准确的对待测试构架施加预设载荷，施加位置符合待测试构架的实际受力，且可同时进行待测试构架三个方向承载能力的测试，也可以对加载组件进行选择组合进行待测试构架不同方向的承载能力的测试，并能够进行待测试构架菱形载荷工况承载能力测试，以扭转工况的测试。

如图10、13所示，图10为本申请实施例提供的支反力检测组件80的结构示意图；图13为本申请实施例提供的转向架构架测试系统的整体结构示意图。

本申请实施例还提供了一种转向架构架测试系统，包括上述实施例任一项的转向架构架测试用加载装置，还包括支反力检测组件80，设于待测试构架的中心孔内，用于检测待测试构架的第一方向外力和第二方向外力的支反力，支反力检测组件80包括中心立座81、第一方向外力测力计85、第二方向外力测力计82和测力计连接座83。中心立座81用于支撑地面；第一方向外力测力计85和第二方向外力测力计82能够分别向靠近或远离中心孔壁的方向移动，以进行预紧；测力计连接座83用以分别固定第一方向外力测力计85和第二方向外力测力计82，测力计连接座83固定于中心立座81的上方。

试验前用扳手旋转第一螺母86和第二螺母87，施加预紧力让其顶在待测试构架的中心孔的侧梁和横梁上，使待测试构架被支反力检测组件80固定，当第一方向力和第二方向力加载时，构架受到的加载力传递至支反力检测组件80的测力计上，通过测力计测试第一方向力和第二方向力的反作用力。

支反力检测组件80固定在地面上，能够提供对包括待测试构架在内的整个加载装置在第一方向和第二方向得到约束，防止待测试构架在外力加载时发生移动。

其中，如图14-17所示，图14为图10的俯视结构示意图；图15为图14中A-A向结构示意图；图16为本申请实施例提供的支反力检测组件的装配结构示意图；图17为本申请实施例提供的第二方向外力测力计的剖视结构示意图。

测力计连接座83为工字型连接座，包括两个平行设置的第一连接座和一个第二连接座，第二连接座垂直于第一连接座设置，第一连接座平行于第一方向设置，第二连接座平行于第二方向设置。

在一种实施例中，第一方向外力测力计85的个数为两个，第一方向外力测力计85沿第一方向设于第二连接座的两侧，优选为对称设置；每个第一方向外力测力计85设有沿第一方向设置的第一通孔。其中，还包括第一调节机构，第一调节机构包括导杆84和第一螺母86，导杆84穿过第二连接座，导杆84的两端分别设于两个第一方向外力测力计85的第一通孔内，第一方向外力测力计85能够沿导杆84滑动，第一螺母86套装于导杆84上且与其螺纹连接，当旋转第一螺母86时，第一螺母86推动第一方向外力测力计85在导杆84上滑动，向靠近待测试构架中心孔的孔壁方向移动并顶住，两个第一方向外力测力计85间的距离增加。

具体的，第二方向外力测力计82的个数为两个，两个第二方向外力测力计82沿第二方向设于第一连接座的端部，远离测力计连接座83的形心一侧设置。各个第二方向外力测力计82远离第一连接座的一端设有第二螺纹孔，第二螺纹孔的孔深方向与第二方向平行设置。第二螺纹孔内设有第二调节机构，第二调节机构包括第二螺杆88和第二螺母87，第二螺杆88的一端设于第二螺纹孔内，第二螺杆88的另一端设有梯形圆台；第二螺母87和平垫圈旋装在第二螺杆88上，再旋进第二螺纹孔内，逆时针旋拧第二螺母87；当第二螺母87旋转至一端与第二方向外力测力计82的端壁贴合时，第二螺杆88从第二螺纹孔内旋出向靠近待测试构架中心孔的孔壁一侧移动，直至顶住待测试构架中心孔的孔壁，消除第二方向外力测力计82与待测试构架之间的间隙。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种转向架构架测试用加载装置，其特征在于，包括：

连接件，所述连接件包括连接件本体和两个第一板部，两个所述第一板部分别固定于所述连接件本体的长度方向的两端，两个所述第一板部分别位于待测试构架所在转向架的两个车轮的中心位置处；

两个第一方向加载组件，所述第一板部与所述第一方向加载组件一一对应且铰接设置，所述连接件本体背离所述第一板部的一侧与待测试构架的转臂安装座连接；所述第一方向加载组件用于向待测试构架施加第一方向力；

待测试构架的横梁、待测试构架一侧的两个转臂和一系弹簧安装座形成四边形结构，所述第一方向加载组件经所述第一板部对待测试构架一侧的两个转臂分别施加方向相反的第一方向力，以进行菱形载荷的加载；

所述连接件还包括：

第三板部，所述第三板部设于所述连接件本体的长度方向的两端的上方，所述第三板部垂直于第三方向设置；

所述加载装置还包括加载力传递组件；

所述加载力传递组件设于所述第三板部上，用于与待测试构架的一系弹簧安装座可拆卸的连接，以将第一方向力传递至待测试构架的一系弹簧安装座；

第一方向力经所述第一板部和所述第三板部，传递至待测试构架的一系弹簧安装座；

所述加载力传递组件包括：

上部槽件，用以与待测试构架的一系弹簧安装座连接；所述上部槽件的外壁设有嵌接部，用于与待测试构架的一系弹簧安装座的嵌接件嵌接固定，以传递外力至待测试构架的一系弹簧安装座上；

下部槽件，用以与所述第三板部固定；所述第三板部的表面设有安装槽，所述安装槽的形状与所述下部槽件相适应，所述下部槽件和所述安装槽为过渡配合或过盈配合，以将第一方向力和第二方向力带来的位移量传递至待测试构架上；

中间球件，所述上部槽件和所述下部槽件经所述中间球件连接，通过所述中间球件进行加载力的方向调节。

2.根据权利要求1所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，还包括：

球铰杆组件，所述球铰杆组件设于所述连接件本体背离所述第一板部侧，且与所述第一板部一一对应设置；所述球铰杆组件用于调节外力对待测试构架的作用角度；

所述球铰杆组件的一端位于待测试构架所在转向架的轮对轴箱位置处，另一端与待测试构架的转臂安装座铰接，所述第一方向加载组件的第一方向力经所述球铰杆组件调整角度后传递至待测试构架的转臂安装座上。

3.根据权利要求2所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，所述球铰杆组件包括：

与所述连接件本体固定的连接爪，所述连接爪位于待测试构架所在转向架的轮对轴箱位置处；

球铰杆件；

第一球铰接头和第二球铰接头，所述球铰杆件经所述第一球铰接头与所述连接爪铰接，所述第二球铰接头用于与待测试构架的转臂安装座铰接。

4.根据权利要求3所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，

所述上部槽件设有第一安装槽，所述下部槽件设有第二安装槽；所述中间球件的两端分别设于所述第一安装槽和所述第二安装槽内；

所述第一安装槽和所述第二安装槽均为梯形槽。

5.根据权利要求3所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，所述连接件还包括：

两个第二板部，两个所述第二板部设于所述连接件本体的长度方向的两端，且分别位于待测试构架所在转向架的车轴两端的中心位置处，所述第二板部与所述第一板部垂直设置；

所述加载装置还包括第二方向加载组件，所述第二方向加载组件和所述第二板部一一对应且铰接设置，用于向待测试构架施加第二方向力；

所述第二方向加载组件将一部分第二方向力经所述第二板部传递至所述第三板部，并经所述第三板部和所述加载力传递组件传递至待测试构架的一系弹簧安装座上，另一部分第二方向力经所述连接件传递至待测试构架的转臂安装座上。

6.根据权利要求5所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，还包括支撑组件和第三方向加载组件，所述支撑组件设于所述连接件本体的长度方向的两端的下方，用以向上支撑所述连接件；所述第三方向加载组件用于对待测试构架的空簧连接座施加第三方向力，所述第三方向加载组件包括：

龙门连接件，用于与预设龙门架连接；

空簧连接件，用于对待测试构架的空簧连接座施加第三方向力；

第三方向加载件，所述第三方向加载件的一端与所述龙门连接件间、所述第三方向加载件的另一端与所述空簧连接件间分别经第三方向球铰件连接；

第三方向力经待测试构架的空簧连接座、侧梁、一系弹簧安装座、所述加载力传递组件、所述连接件和所述支撑组件传至地面。

7.根据权利要求6所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，所述连接件还包括：

第四板部，所述第四板部设于所述连接件本体的长度方向的两端的下方，与所述第一板部垂直设置；

所述支撑组件还包括：

依次设置的第一球铰支撑件、中间杆件、测力件和第二球铰支撑件，所述第一球铰支撑件与所述第四板部铰接，所述第二球铰支撑件用以支撑地面，所述测力件用于测量所述第三方向力的支反力。

8.根据权利要求7所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，所述连接件本体的长度方向的两端的所述第一板部、所述第二板部、所述第三板部和所述第四板部分别形成箱式结构；

所述第一板部、所述第二板部、所述第三板部和所述第四板部与所述连接件本体焊接固定。

9.根据权利要求7所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，还包括扭矩加载组件，用于对待测试构架的侧梁施加拉力，所述扭矩加载组件包括：

扭矩加载件和扭转连接件，所述扭转连接件与所述扭矩加载件经扭矩球铰件连接；

所述连接件还包括第五板部，用于连接所述扭矩加载组件，所述第五板部与所述第三板部共面；

所述连接件的个数为两个，两个所述连接件分别设于待测试构架的两侧，第一侧的所述连接件一端的第五板部与所述扭转连接件连接，第一侧的所述连接件另一端的所述第四板部设有所述支撑组件；

第二侧的所述连接件的两个所述第四板部分别设有所述支撑组件。

10.根据权利要求5所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，所述第一方向加载组件和所述第二方向加载组件均包括加载件和球铰件；

所述球铰件的两端分别与所述加载件和所述第一板部或者所述第二板部连接，用于对外力角度进行调整；

作动器连接件，所述加载件与所述作动器连接件连接，所述作动器连接件用以调节所述加载件的高度；

端部球铰件，所述端部球铰件的两端分别与所述加载件和所述作动器连接件连接；

反力支座，所述作动器连接件与所述反力支座可拆卸的连接。

11.根据权利要求1-10任一项所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，还包括至少两组力矩加载组件，用于分别与待测试构架的同一端部的制动安装座连接，所述力矩加载组件包括力矩连接件、力矩加载件和力矩支撑座；

所述力矩连接件，与待测试构架的制动安装座可拆卸的连接；

所述力矩加载件的两端分别与所述力矩连接件和所述力矩支撑座通过力矩球铰件连接，所述力矩加载件用以施加第三方向力，所述力矩连接件调节第三方向力的施力角度，对待测试构架的制动安装座施加力矩；

所述力矩支撑座，用于支撑地面。

12.根据权利要求11所述的转向架构架测试用加载装置，其特征在于，所述力矩连接件为L形连接件，所述L形连接件包括：

第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部设有预设角度，所述第一连接部的端壁上设有安装凹槽，与待测试构架的制动安装座的凸起配合；

所述力矩加载件对所述第二连接部施加第三方向力，并传递至所述第一连接部调整施力角度，所述安装凹槽用于对待测试构架的制动安装座施加力矩。

13.一种转向架构架测试系统，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的转向架构架测试用加载装置，还包括支反力检测组件，用于检测待测试构架的第一方向外力和第二方向外力的支反力，所述支反力检测组件包括：

中心立座，用于支撑地面；

第一方向外力测力计和第二方向外力测力计，所述第一方向外力测力计和所述第二方向外力测力计能够分别向靠近或远离中心孔壁的方向移动，以进行预紧；

测力计连接座，位于待测试构架中心孔内，用以分别固定所述第一方向外力测力计和所述第二方向外力测力计，所述测力计连接座固定于所述中心立座的上方。

14.根据权利要求13所述的转向架构架测试系统，其特征在于，所述第一方向外力测力计的个数为两个，所述第一方向外力测力计沿第一方向设于所述测力计连接座的端部，所述第一方向外力测力计设有沿第一方向设置的第一通孔；

还包括第一调节机构，所述第一调节机构包括：

导杆，所述导杆的两端分别设于两个所述第一方向外力测力计的所述第一通孔内，

第一螺母，所述第一螺母套装于所述导杆上且与其螺纹连接，当旋转所述第一螺母时，所述第一螺母推动所述第一方向外力测力计在所述导杆上移动，顶住待测试构架中心孔的孔壁。

15.根据权利要求14所述的转向架构架测试系统，其特征在于，所述第二方向外力测力计的个数为两个，两个所述第二方向外力测力计沿第二方向设于所述测力计连接座的端部，各个所述第二方向外力测力计远离所述测力计连接座的一端设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔内设有第二调节机构，所述第二调节机构包括：

第二螺杆，所述第二螺杆设于所述第二螺纹孔内；

第二螺母，套装于所述第二螺杆上，当所述第二螺母旋转至与所述第二方向外力测力计的端壁贴合时，所述第二螺杆从所述第二螺纹孔内旋出顶住待测试构架中心孔的孔壁。