CN116990047A - 一种悬挂系统试验台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬挂系统试验台及方法，涉及列车悬挂试验领域，针对目前试验台无法模拟车辆轮对定位结构而导致需要整车进行试验来检测悬挂系统性能的问题，通过定位组件和压力梁连接待测试悬挂系统，模拟悬挂系统在铁路货车上的受力状态，利用加载组件对待测试悬挂系统施加加载作用，精确模拟车辆行进过程中悬挂系统受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷，从而无需整车进行试验，降低对试验场地的占用并能够适配不同规格的悬架系统，满足试验需求。

Description

一种悬挂系统试验台及方法

技术领域

本发明涉及列车悬挂试验领域，具体涉及一种悬挂系统试验台及方法。

背景技术

悬挂系统的静态刚度测试，是评估单轴铁路货车动力学性能的主要方法。观测和分析试验对象的刚度曲线并与标准比对，有助于在车辆正式投运前了解其曲线轨道的通过性能，以及车辆在直线轨道运行的抗蛇行稳定性，并将获取的特性作为评估指标，纳入车辆运行安全性的考量范畴。

传统的铁路货车悬挂系统试验台体积庞大，结构繁琐，通常需要将整辆车放置于试验场地开展测试，有些试验场地设置于户外，试验过程中难以控制周边环境的干涉，消耗大量人力、物力。在试验结束后，需要对设备进行大范围改装和调试才能再次投入其它车型的静态刚度测试，导致测试周期长，效率低下。对于不同类型、尺寸的悬挂系统适配性差，导致改装困难，另外，传统试验台无法模拟车辆轮对真实的定位结构，因此需要对整车进行试验，经济性差；试验过程中负荷难以有效加载，导致试验台设备体积和高度的进一步增加，占用试验场地范围大，难以满足试验需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种悬挂系统试验台及方法，通过定位组件和压力梁连接待测试悬挂系统，模拟悬挂系统在铁路货车上的受力状态，利用加载组件对待测试悬挂系统施加加载作用，精确模拟车辆行进过程中悬挂系统受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷，从而无需整车进行试验，降低对试验场地的占用并能够适配不同规格的悬架系统，满足试验需求。

本发明的第一目的是提供一种悬挂系统试验台，采用以下方案：包括：

定位组件，包括布置于工作台上多个定位架，定位架分布在待测试悬挂系统连接轮对的位置，定位架用于连接待测试悬挂系统；

连接组件，包括压力梁，用于同时连接两个待测试悬挂系统；

加载组件，其输出端连接于压力梁，并能够在三轴方向上对压力梁进行加载，并由压力梁传递至待测试悬挂系统。

进一步的，所述定位架活动连接于工作台，定位架与工作台之间配合有可拆卸锁定件，每个待测试悬挂系统的两端分别连接有定位架。

进一步的，所述定位架包括横梁、立柱和座板，两根立柱分别连接横梁和座板形成回字形结构，横梁朝向座板的一侧用于连接待测试悬挂系统。

进一步的，所述压力梁设有纵向连接座、横向连接座和吊耳，纵向连接座位于压力梁轴线水平至少一侧，并连接加载组件的第一个输出端；横向连接座位于压力梁轴向至少一端，并连接加载组件的第二个输出端；吊耳布置在压力梁轴线竖向上部，并连接加载组件的第三个输出端。

进一步的，所述压力梁的两端分别设有轴孔，轴孔配合有用于连接待测试悬挂系统的转轴，压力梁布置在待测试悬挂系统下方。

进一步的，所述加载组件包括横向作动器、纵向作动器和垂向作动器，横向作动器沿压力梁轴向加载，纵向作动器沿垂直于压力梁轴线的水平方向加载，垂向作动器沿垂直于压力梁轴线的竖直方向加载。

进一步的，所述横向作动器通过铰链连接于压力梁，纵向作动器通过铰链连接于压力梁，垂向作动器通过钢丝绳悬吊在压力梁上方，以对压力梁施加提升作用。

进一步的，所述压力梁连接加载组件输出端的位置设有加固件。

本发明的第二目的是提供一种如第一目的所述的悬挂系统试验台的试验方法，包括：

待测试悬挂系统分别连接定位架，定位架位于待测试悬挂系统待安装轮对的位置；

压力梁两端分别连接待测试的悬挂系统，模拟待测试悬挂系统安装于铁路货车时的受力状态；

加载组件输出端作用于压力梁，压力梁将受到的加载作用传递至待测试悬挂系统。

进一步的，所述加载组件能够通过压力梁对待测试悬挂系统施加三轴方向的加载作用，模拟铁路货车行进过程中悬挂系统受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

(1)针对目前试验台无法模拟车辆轮对定位结构而导致需要整车进行试验来检测悬挂系统性能的问题，通过定位组件和压力梁连接待测试悬挂系统，模拟悬挂系统在铁路货车上的受力状态，利用加载组件对待测试悬挂系统施加加载作用，精确模拟车辆行进过程中悬挂系统受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷，从而无需整车进行试验，降低对试验场地的占用并能够适配不同规格的悬架系统，满足试验需求。

(2)与传统试验台相比，本发明中的悬挂系统试验台的主动控制设备采用了体积更小，价格更低的作动器，整套机构结构简单，占地面积小，制造成本低，操作能源费用低。

(3)本发明能够提高铁路货车悬挂系统静态刚度测试的准确性，试验台能够模拟车辆轮对真实定位结构，仅需对悬挂系统样件开展测试，而无需采用整车进行测试，排除了车身其它部件对静态刚度测试带来的干扰，最大程度降低误差。

(4)本发明能够提高铁路货车悬挂系统静态刚度测试设备的适配性和测试效率，试验台采用模块化的组装方案，定位架的位置能够调节，从而适配不同尺寸、型号悬挂系统，达到快速搭建试验设备的目的，能够满足不同型号单轴铁路货车的悬挂系统静态刚度测试需求，试验后快速拆卸转型，大幅提升测试设备适配性和测试效率。

(5)针对铁路货车的悬挂系统进行测试，该悬挂系统顶部与车体连接，底部悬空不与地面连接，采用直接向下压测试对象没有稳定的着力点，对此，本发明采用垂向作动器采用钢丝绳向上牵拉的方式来实现加载，配合定位架提供反力作用来达到对垂向荷载的模拟，对于这种加载方式，待测试悬挂系统按照配件在车辆上安装的实际空间尺寸排布，以模拟车辆在运行中的受力状态。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1和2中悬挂系统试验台的示意图。

图2为本发明实施例1和2中悬挂系统试验台的俯视示意图。

图3为本发明实施例1和2中加载组件连接压力梁的示意图。

图4为本发明实施例1和2中压力梁的结构示意图。

图5为本发明实施例1和2中定位架安装于工作台的示意图。

图6为本发明实施例1和2中定位架的示意图。

其中，1、加载组件，2、连接组件，3、定位组件，4、横向作动器，5、纵向作动器，6、垂向作动器，7、钢丝绳，8、压力梁，9、横向连接座，10、纵向连接座，11、吊耳，12、加强板，13、加固板，14、肋板，15、定位架，16、工作台，17、横梁，18、立柱，19、座板，20、悬挂系统。

具体实施方式

实施例1

本发明的一个典型实施例中，如图1-图6所示，给出一种悬挂系统试验台。

目前的铁路货车悬挂系统试验台体积较大，并且难以进行快速调整，导致其适配不同车型时调整难度较大，影响测试周期导致试验效率偏低，同时，传统试验台只能对单独一个悬挂结构进行试验，为了实现对整车受力的模拟，需要将整车置于试验台进行悬挂系统20试验，试验效率低、流程长、经济性差。

基于此，本实施例提供一种悬挂系统试验台，基于模块化、轻量化和智能化的设计理念，能够对悬挂系统20进行测试，结合试验台本身的组件，能够模拟车辆轮对的真实定位结构，避免使用铁路货车整车进行试验，降低测试难度、提高测试效率，排除车身其他部件对静态刚度测试带来的干扰，降低测试误差并提高测试效率。

下面，结合附图对悬挂系统试验台进行详细说明。

参见图1，悬挂系统试验台包括加载组件1、连接组件2和定位组件3，连接组件2包括压力梁8，压力梁8连接待测试的悬挂系统20，加载组件1包括多个作动器，从不同方向连接压力梁8，压力梁8作为悬挂系统20试验过程中接收、承载和传递力的主体，从而将作动器施加的力加载至悬挂系统20上；定位组件3布置在悬挂系统20匹配轮对的位置，模拟定位轮对的车体钢结构，对悬挂系统20进行连接和固定，定位组件3安装在工作台16上。

悬挂系统20静态刚度测试是单轴铁路货车必要的测试环节。本实施例中，将悬挂系统试验台改进为兼具体积小、结构简单、快速拆装、仅需悬挂系统20样件便可以开展测试的一种新型试验台，无需采用整车进行试验，并且实现对不同尺寸、型号悬挂系统20快速搭建所需试验场景的目的，能够满足国内、国外多种不同型号单轴铁路货车的悬挂系统20静态刚度测试需求，包括轴重25t的大载重铁路货车。

能够减少人力物力、降低试验成本，缩短试验周期和转型时间，并排除了车身其它部件对静态刚度测试带来的干扰，最大程度降低误差。

如图5所示，定位组件3包括布置于工作台16上多个定位架15，定位架15分布在待测试悬挂系统20连接轮对的位置，定位架15用于连接待测试悬挂系统20，连接后如图1、图2所示，定位架15作为整个悬挂系统试验台的反力结构，在通过加载组件1进行加载时，定位架15模拟悬挂系统20实际工作时的轮对，从而达到所需铁路货车轮对真实定位结构的效果，实现等同于整车受力状态下进行试验的效果。

具体的，定位架15活动连接于工作台16，定位架15与工作台16之间配合有可拆卸锁定件；定位架15能够根据不同的车型来调整位置，从而使定位架15处于待测试的悬挂系统20待安装轮对的位置，满足模拟悬挂系统20真实受力状态的需求。

每个待测试悬挂系统20的两端分别连接有定位架15，对应铁路货车上悬挂系统20两端分别连接的车轮，每个悬挂系统20对应一组轮对。

对于定位架15的结构，如图6所示，定位架15包括横梁17、立柱18和座板19，两根立柱18分别连接横梁17和座板19形成回字形结构，横梁17朝向座板19的一侧用于连接待测试悬挂系统20。

可以理解的是，立柱18将横梁17与座板19之间建立连接的同时，也使横梁17与座板19之间形成一定间距。模拟实际悬挂系统20安装后，悬挂系统20与底面之间留有间隙的状态，真实模拟出悬挂系统20的空间位置。

座板19上设置有通孔，锁定件可以采用螺栓、螺钉等紧固件，在定位架15调整位置后，通过紧固件配合通孔将定位架15固定在工作台16上，使得定位架15能够在工作台16的范围内调整位置，匹配不同尺寸的待测试悬挂系统20。

在模拟待测试悬挂系统20的空间位置后，需要模拟悬挂系统20的受力状态，具体的，以压力梁8作为连接组件2，压力梁8同时连接两个待测试悬挂系统20，模拟铁路货车的主体车身连接两个悬挂系统20的状态。

加载组件1的输出端连接于压力梁8，并能够在三轴方向上对压力梁8进行加载，并由压力梁8传递至待测试悬挂系统20。

本实施例中，如图4所示，压力梁8的两端分别设有轴孔，轴孔配合有用于连接待测试悬挂系统20的转轴，通过转轴配合轴孔，建立两个悬挂系统20之间的连接，压力梁8布置在待测试悬挂系统20下方。

压力梁8设有纵向连接座10、横向连接座9和吊耳11，纵向连接座10位于压力梁8轴线水平至少一侧，并连接加载组件1的第一个输出端；横向连接座9位于压力梁8轴向至少一端，并连接加载组件1的第二个输出端；吊耳11布置在压力梁8轴线竖向上部，并连接加载组件1的第三个输出端。

其中，纵向连接座10、横向连接座9、吊耳11连接三个不同控件方位的作动器，接收各个方向作动器施加的力，并通过压力梁8作用于待测试悬挂系统20；定位组件3模拟定位轮对的车体钢结构，起到连接和固定的作用。加载组件1能够模拟铁路货车行进过程中悬挂系统20受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷。

如图3、图2所示，加载组件1包括横向作动器4、纵向作动器5和垂向作动器6，横向作动器4沿压力梁8轴向加载，纵向作动器5沿垂直于压力梁8轴线的水平方向加载，垂向作动器6沿垂直于压力梁8轴线的竖直方向加载。

模拟整车轮对真实排布的方式，除了要考虑悬挂系统20本身的受力情况，还要考虑车体的扭转给悬挂系统20带来的影响。尤其是定距较长、扭转刚度系数较大的铁路货车，在分析铁路货车过弯道安全性时，要相应的考虑铁路货车首尾两端悬挂系统20受到的车体扭转因素的影响。

加载组件1能够按照确定的控制规律对待测试悬挂系统20加载，包括横向、纵向和垂向三个空间方向上的加载作用，并设置了对应的作动器，分别提供横向、纵向、垂向三个方向加载力，精确模拟铁路货车行进过程中悬挂系统20受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷。

需要指出的是，通过加载组件1既能够进行静态刚度测试，又能够通过多个空间方向上的作动器实现对非荷载方向的轮轨横向力、纵向冲击力进行加载，模拟铁路货车动态运行过程状态，实现动态运行下的测试。悬挂系统试验台能够真实模拟测试对象的空间位置、受力情况，以及铁路货车受到各种方向力时悬挂系统20与轮对的空间位置变化，便于观测与记录。

横向作动器4通过铰链连接于压力梁8，纵向作动器5通过铰链连接于压力梁8，垂向作动器6通过钢丝绳7悬吊在压力梁8上方，以对压力梁8施加提升作用。

需要指出的是，横向作动器4连接了压力梁8端部，试验过程模拟铁路货车通过弯曲轨道时受到的轮轨横向力。

纵向作动器5连接了压力梁8中部，试验过程模拟铁路货车通过弯曲轨道时受到的来自车组行进方向的纵向冲击力。

垂向作动器6连接了压力梁8顶部，试验过程模拟和匹配试验对象(悬挂系统20)的空间高度位置及垂向载荷。

其中，横向连接座9提供了横向作动器4与压力梁8的连接接口，纵向连接座10提供了纵向作动器5与压力梁8的连接接口；吊耳11提供了垂向作动器6与压力梁8的连接接口。

需要特别指出的是，本实施例中所指出的压力梁8的轴向是车辆行进的方向，即为横向作动器4的加载方向；纵向是指水平面内垂直于压力梁8轴线的方向；垂向是指竖直面内垂直于压力梁8轴线的方向。

定位组件3的可移动式定位架15定位于完全水平的工作台16，试验前按照图纸尺寸通过工作台16滑道调整定位架15与工作台16的相对位置，准确模拟定位轮对的车体钢结构，进而连接和固定待测试悬挂系统20。

压力梁8连接加载组件1输出端的位置设有加固件，如图4所示，压力梁8作为接收、承载和传递力的主体结构，采用了内壁8mm的高屈服强度矩形钢管制作而成。它的长度根据主流车辆1435mm轨距参数设定。如果对米轨或宽轨的铁路货车开展静态刚度测试，则可以根据其轨距差异选择另外两种型号的压力梁8。压力梁8的两端布置有横向连接座9，支持单侧连接作动器或两侧同时连接作动器。

横向连接座9的翼板背侧设置了加强板12和加固板13，提高了结构强度。压力梁8中部布置了纵向连接座10，并在其根部设置了肋板14进行加固，提高了结构强度。压力梁8顶部布置了吊耳11，吊耳1111被设计为顶角较大、边长较长的等腰三角形，有助于缓解垂向力对材料的影响。横向连接座9、纵向连接座10分别通过8.8级螺栓与横向作动器4、纵向作动器5连接。吊耳11预留了连接孔，通过钢丝绳7与垂向作动器6连接。

结合图1和图2，定位架15固定于经过校准调平的工作台16。由于单轴铁路货车走行装置的特殊结构，完全模拟轮对的定位布局需要4套可移动式定位架15。横梁17模拟车辆的横梁17，起到连接待测试悬挂系统20的作用。横梁17两侧与2根立柱18连接，并通过座板19固定于座台。座板19的定位块可以在工作台16的滑道行程内调整位置，匹配不同参数车辆的悬挂系统20。

针对铁路货车的悬挂系统20进行测试，该悬挂系统20顶部与车体连接，底部悬空不与地面连接，采用直接向下压测试对象没有稳定的着力点，对此，本发明采用垂向作动器6采用钢丝绳7向上牵拉的方式来实现加载，配合定位架15提供反力作用来达到对垂向荷载的模拟，对于这种加载方式，待测试悬挂系统20按照配件在车辆上安装的实际空间尺寸排布，以模拟车辆在运行中的受力状态。

实施例2

本发明的另一典型实施方式中，如图1-图6所示，给出一种悬挂系统试验台的试验方法。

利用如实施例1中悬挂系统试验台，包括以下步骤：

待测试悬挂系统20分别连接定位架15，定位架15位于待测试悬挂系统20待安装轮对的位置；

压力梁8两端分别连接待测试的悬挂系统20，模拟待测试悬挂系统20安装于铁路货车时的受力状态；

加载组件1输出端作用于压力梁8，压力梁8将受到的加载作用传递至待测试悬挂系统20。

加载组件1能够通过压力梁8对待测试悬挂系统20施加三轴方向的加载作用，模拟铁路货车行进过程中悬挂系统20受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷。

通过定位组件3和压力梁8连接待测试悬挂系统20，模拟悬挂系统20在铁路货车上的受力状态，利用加载组件1对待测试悬挂系统20施加加载作用，精确模拟车辆行进过程中悬挂系统20受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷，从而无需整车进行试验，降低对试验场地的占用并能够适配不同规格的悬架系统，满足试验需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种悬挂系统试验台，其特征在于，包括：

定位组件，包括布置于工作台上多个定位架，定位架分布在待测试悬挂系统连接轮对的位置，定位架用于连接待测试悬挂系统；

连接组件，包括压力梁，用于同时连接两个待测试悬挂系统；

加载组件，其输出端连接于压力梁，并能够在三轴方向上对压力梁进行加载，并由压力梁传递至待测试悬挂系统。

2.如权利要求1所述的悬挂系统试验台，其特征在于，所述定位架活动连接于工作台，定位架与工作台之间配合有可拆卸锁定件，每个待测试悬挂系统的两端分别连接有定位架。

3.如权利要求2所述的悬挂系统试验台，其特征在于，所述定位架包括横梁、立柱和座板，两根立柱分别连接横梁和座板形成回字形结构，横梁朝向座板的一侧用于连接待测试悬挂系统。

4.如权利要求1所述的悬挂系统试验台，其特征在于，所述压力梁设有纵向连接座、横向连接座和吊耳，纵向连接座位于压力梁轴线水平至少一侧，并连接加载组件的第一个输出端；横向连接座位于压力梁轴向至少一端，并连接加载组件的第二个输出端；吊耳布置在压力梁轴线竖向上部，并连接加载组件的第三个输出端。

5.如权利要求4所述的悬挂系统试验台，其特征在于，所述压力梁的两端分别设有轴孔，轴孔配合有用于连接待测试悬挂系统的转轴，压力梁布置在待测试悬挂系统下方。

6.如权利要求1所述的悬挂系统试验台，其特征在于，所述加载组件包括横向作动器、纵向作动器和垂向作动器，横向作动器沿压力梁轴向加载，纵向作动器沿垂直于压力梁轴线的水平方向加载，垂向作动器沿垂直于压力梁轴线的竖直方向加载。

7.如权利要求6所述的悬挂系统试验台，其特征在于，所述横向作动器通过铰链连接于压力梁，纵向作动器通过铰链连接于压力梁，垂向作动器通过钢丝绳悬吊在压力梁上方，以对压力梁施加提升作用。

8.如权利要求6所述的悬挂系统试验台，其特征在于，所述压力梁连接加载组件输出端的位置设有加固件。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述悬挂系统试验台的试验方法，其特征在于，包括：

待测试悬挂系统分别连接定位架，定位架位于待测试悬挂系统待安装轮对的位置；压力梁两端分别连接待测试的悬挂系统，模拟待测试悬挂系统安装于铁路货车时的受力状态；

加载组件输出端作用于压力梁，压力梁将受到的加载作用传递至待测试悬挂系统。

10.如权利要求9所述的悬挂系统试验台的试验方法，其特征在于，所述加载组件能够通过压力梁对待测试悬挂系统施加三轴方向的加载作用，模拟铁路货车行进过程中悬挂系统受到的轮轨横向力、纵向冲击力和垂向载荷。