CN114577430A - 一种气动载荷试验工装及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种气动载荷试验工装及其试验方法，包括支撑板和设置其上的若干支撑杆，支撑板包括平面部和凸起部，在支撑板上平行设置有多个限位导轨且均穿过凸起部，支撑板在测试样板两侧对称设置，凸起部朝向测试样板设置，支撑杆均位于支撑板朝向测试样板的一侧，分别驱动两侧支撑板上的若干支撑杆沿限位导轨穿过凸起部，完成对测试样板两侧平面的施压变形，模拟内压和外压试验；重复多次后观察测试样板是否损伤，若没有损伤，认为测试样板的疲劳强度满足要求；本试验工装能够验证裙板结构静强度破坏极限，还可检测裙板抗交变正负压强的强度特性。

Description

一种气动载荷试验工装及其试验方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种气动载荷试验工装及其试验方法。

背景技术

动车组设备舱裙板是动车设备舱的重要部件，为车下吊装设备提供侧面保护，且能够影响整车气动性能；列车行驶过程中裙板受外界气动荷载预估正负压差6Kpa(6000N/m2)及以上，需要通过试验工装实现裙板受载，模拟气动加载确保裙板在使用中的可靠性。

目前荷载试验依靠吸盘抽真空之后吸附在裙板结构表面，再通过液压装置传力实现裙板受载；其中，吸盘在试验过程中存在脱落风险，导致试验失败，且实际裙板受载区域是由中部向外圈传递的，通过吸盘使作用在裙板表面仅能实现局部集中载荷的准均匀加载，无法模拟列车行驶过程中加载随形的气动载荷作用过程且无法测量裙板抗交变正负压强的强度特性。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种气动载荷试验工装及其试验方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明提供了一种气动载荷试验工装及其试验方法，可有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种气动载荷试验工装，包括：支撑板和设置其上的若干支撑杆，所述支撑板包括平面部和凸起部，在所述支撑板上平行设置有多个限位导轨且均穿过所述凸起部；

所述支撑杆垂直于所述平面部并通过所述限位导轨与所述支撑板滑动连接，若干所述支撑杆连接形成一个整体并能沿所述限位导轨长度方向移动。

进一步的，所述凸起部设置在所述平面部的中心区域，且所述凸起部从其四周平面部呈圆弧面朝其中心逐渐凸起设置。

进一步的，相邻两所述限位导轨等间距设置，若干所述支撑杆在所述限位导轨长度方向和垂直于所述限位导轨长度方向呈矩阵排列。

进一步的，所述支撑板包括平行设置的底板和顶板并通过设置在二者间边缘处的多个支柱固定连接，在所述底板和所述顶板的中心区域对应所述凸起部分别设置有第一凸面和第二凸面。

进一步的，在所述顶板上沿所述限位导轨长度方向平行开设有多个滑道，所述滑道配合所述底板形成所述限位导轨。

进一步的，所述支撑杆包括杆体和设置在其两端的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块位于所述底板和所述顶板之间；

所述杆体与所述滑道相适应并与其滑动连接，所述第一滑块外廓大于所述滑道宽度，并分别与所述底板和所述顶板相抵接。

进一步的，相邻的两所述第一滑块之间通过连接杆相连，且所述连接杆与所述第一滑块之间的连接角度能够小幅度调节，在所述连接杆上设置有拉环。

进一步的，所述第一滑块和所述第二滑块均设置为球状体。

进一步的，所述支撑板在测试样板两侧对称设置，所述凸起部朝向所述测试样板设置，所述支撑杆均位于所述支撑板朝向所述测试样板的一侧。

一种气动荷载试验工装的试验方法，采用上述试验工装，包括以下步骤：

通过仿真得到测试样板的最大变形量以及支撑杆对应施加的支反力，根据安全系数得到试验变形量和试验支反力；

固定测试样板并根据如下公式调节支撑板与测试样板之间的距离S：

S=H+L-D；

其中：H为凸起部高度，L为支撑杆长度，D为试验变形量；

同时驱动一侧支撑板上的若干支撑杆从平面部沿限位导轨通过凸起部，再同时驱动另一侧支撑板上的若干支撑杆通过凸起部，重复多次；

观察测试样板是否损伤，若没有损伤，认为测试样板的疲劳强度满足要求，反之则不满足。

本发明的有益效果为：

在本发明中，测试样板固定设置在两支撑板之间，分别驱动两侧支撑板上的若干支撑杆沿限位导轨穿过凸起部，完成对测试样板两侧平面的施压变形，模拟内压和外压试验；重复多次后观察测试样板是否损伤，若没有损伤，认为测试样板的疲劳强度满足要求；本试验工装能够验证裙板结构静强度破坏极限，还可检测裙板抗交变正负压强的强度特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中气动载荷试验工装的结构示意图；

图2为本发明中试验工装的爆炸结构示意图；

图3为本发明中若干支撑杆的结构示意图；

图4为本发明中相对两个试验工装的结构示意图；

图5为本发明中试验过程中工装的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明公开了一种气动载荷试验工装，如图1所示，包括支撑板1和设置其上的若干支撑杆2，支撑板1包括平面部11和凸起部12，在支撑板1上平行设置有多个限位导轨13且均穿过凸起部12；支撑杆2垂直于平面部11并通过限位导轨13与支撑板1滑动连接，若干支撑杆2连接形成一个整体并能沿限位导轨13长度方向移动。

通过将测试样板3固定在试验工装的上方，驱动若干支撑杆2沿限位导轨13长度方向移动，在支撑杆2移动至凸起部12并继续移动过程中，支撑杆2远离支撑板1的一端逐渐对测试样板3施压使测试样板3根据凸起部12的形状变形，模拟测试样板3在承受气动载荷情况下的变形值。

如图4所示，支撑板1在测试样板3两侧对称设置，凸起部12朝向测试样板3设置，支撑杆2均位于支撑板1朝向测试样板3的一侧。如图5所示，测试样板3固定设置在两支撑板1之间，在一侧支撑板1上的若干支撑杆2沿限位导轨13穿过凸起部12，完成对测试样板3一侧平面的施压变形；再驱动另一侧支撑板1上的若干支撑杆2沿限位导轨13穿过凸起部12，完成对测试样板3另一侧平面的施压变形，模拟内压和外压试验。

在试验过程中，支撑杆2可以设置为固定长度且刚度足够强的金属杆件，针对测试样板3的仿真变形量，通过调整支撑板1与测试样件之间的距离实现，或者通过调整凸起部12的高度实现；作为本申请的另一实施方式，若测试样件两侧的支撑板1位置固定，且用于固定测试样板3的装置高度位置也固定，则可以选择替换不同规格长度的支撑杆2，适应不同测试样板3的多种仿真变形量，进行试验。

如图2和图3所示，凸起部12设置在平面部11的中心区域，且凸起部12从其四周平面部11呈圆弧面朝其中心逐渐凸起设置；相邻两限位导轨13等间距设置，若干支撑杆2在限位导轨13长度方向和垂直于限位导轨13长度方向呈矩阵排列。

限位导轨13的等间距设置配合若干支撑杆2的均匀排列，使若干支撑杆2通过凸起部12上的限位导轨13时，能够对测试样板3平面均匀施压；凸起部12的边缘向中心呈圆弧面凸起收拢，使支撑杆2施加在测试样板3上的支反力及其产生的形变量逐渐增大，使施压变形过程更平稳。

作为本申请的一种优选实施例，参见图2所示，支撑板1包括平行设置的底板14和顶板15并通过设置在二者间边缘处的多个支柱16固定连接，在底板14和顶板15的中心区域对应凸起部12分别设置有第一凸面141和第二凸面151。在顶板15上沿限位导轨13长度方向平行开设有多个滑道152，滑道152配合底板14形成限位导轨13。

在实施过程中，顶板15上的滑道152沿其长度方向贯穿顶板15并将顶板15分割成多个限位板，其中每一个限位板长度的两端均通过支柱16与底板14固定连接，结构简单且便于若干支撑杆2与限位导轨13的连接。

进一步参见图3所示，支撑杆2包括杆体21和设置在其两端的第一滑块22和第二滑块23，第一滑块22位于底板14和顶板15之间；杆体21与滑道152相适应并与其滑动连接，第一滑块22外廓大于滑道152宽度，并分别与底板14和顶板15相抵接。相邻的两第一滑块22之间通过连接杆24相连，且连接杆24与第一滑块22之间的连接角度能够小幅度调节，在连接杆24上设置有拉环25。其中，第一滑块22和第二滑块23均设置为球状体。

第一滑块22嵌设在顶板15和底板14之间且不会脱离限位导轨13，使支撑杆2通过第一滑块22与支撑板1滑动连接，支撑杆2通过第二滑块23向测试样板3施压使其变形，且作为本实施例的优选，第一滑块22和第二滑块23均设置为球状体，能够减小两滑块与测试样板3和限位导轨13的摩擦。

连接杆24与第一滑块22之间的连接角度能够小幅度调节，便于支撑杆2在通过凸起部12上的限位导轨13时，能够通过连接杆24维持若干支撑杆2组成的矩形矩阵实现对测试样板3的均匀平稳施压，同时避免连接杆24与支撑座底板14上的第一凸面141干涉，影响支撑杆2的驱动。

本发明还公开了一种气动荷载试验工装的试验方法，采用上述试验工装，包括以下步骤：

通过仿真得到测试样板的最大变形量以及支撑杆对应施加的支反力，根据安全系数得到试验变形量和试验支反力；

固定测试样板并根据如下公式调节支撑板与测试样板之间的距离S：

S=H+L-D；

其中：H为凸起部高度，L为支撑杆长度，D为试验变形量；

同时驱动一侧支撑板上的若干支撑杆从平面部沿限位导轨通过凸起部，再同时驱动另一侧支撑板上的若干支撑杆通过凸起部，重复多次；

观察测试样板是否损伤，若没有损伤，认为测试样板的疲劳强度满足要求，反之则不满足。

在实施过程中，测试样板的最大变形量通过仿真得到，同时也能提取若干凸起部上点位的支反力，在试验过程中，假设计算出来变形是8mm，考虑到安全系数会放大到10mm左右，支反力也会增加到1.25倍，假设测试样件在此种情况下疲劳试验之后不损伤，则认为测试样件疲劳强度满足要求。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种气动载荷试验工装，其特征在于，包括：支撑板和设置其上的若干支撑杆，所述支撑板包括平面部和凸起部，在所述支撑板上平行设置有多个限位导轨且均穿过所述凸起部；

所述支撑杆垂直于所述平面部并通过所述限位导轨与所述支撑板滑动连接，若干所述支撑杆连接形成一个整体并能沿所述限位导轨长度方向移动。

2.根据权利要求1所述的气动载荷试验工装，其特征在于，所述凸起部设置在所述平面部的中心区域，且所述凸起部从其四周平面部呈圆弧面朝其中心逐渐凸起设置。

3.根据权利要求2所述的气动载荷试验工装，其特征在于，相邻两所述限位导轨等间距设置，若干所述支撑杆在所述限位导轨长度方向和垂直于所述限位导轨长度方向呈矩阵排列。

4.根据权利要求1所述的气动载荷试验工装，其特征在于，所述支撑板包括平行设置的底板和顶板并通过设置在二者间边缘处的多个支柱固定连接，在所述底板和所述顶板的中心区域对应所述凸起部分别设置有第一凸面和第二凸面。

5.根据权利要求4所述的气动载荷试验工装，其特征在于，在所述顶板上沿所述限位导轨长度方向平行开设有多个滑道，所述滑道配合所述底板形成所述限位导轨。

6.根据权利要求5所述的气动载荷试验工装，其特征在于，所述支撑杆包括杆体和设置在其两端的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块位于所述底板和所述顶板之间；

所述杆体与所述滑道相适应并与其滑动连接，所述第一滑块外廓大于所述滑道宽度，并分别与所述底板和所述顶板相抵接。

7.根据权利要求6所述的气动载荷试验工装，其特征在于，相邻的两所述第一滑块之间通过连接杆相连，且所述连接杆与所述第一滑块之间的连接角度能够小幅度调节，在所述连接杆上设置有拉环。

8.根据权利要求6所述的气动载荷试验工装，其特征在于，所述第一滑块和所述第二滑块均设置为球状体。

9.根据权利要求1所述的气动载荷试验工装，其特征在于，所述支撑板在测试样板两侧对称设置，所述凸起部朝向所述测试样板设置，所述支撑杆均位于所述支撑板朝向所述测试样板的一侧。

10.一种气动荷载试验工装的试验方法，采用上述权利要求9所述的试验工装，其特征在于，包括以下步骤：

通过仿真得到测试样板的最大变形量以及支撑杆对应施加的支反力，根据安全系数得到试验变形量和试验支反力；

固定测试样板并根据如下公式调节支撑板与测试样板之间的距离S：

S=H+L-D；

其中：H为凸起部高度，L为支撑杆长度，D为试验变形量；

同时驱动一侧支撑板上的若干支撑杆从平面部沿限位导轨通过凸起部，再同时驱动另一侧支撑板上的若干支撑杆通过凸起部，重复多次；

观察测试样板是否损伤，若没有损伤，认为测试样板的疲劳强度满足要求，反之则不满足。

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