CN204924633U - 空气弹簧力学性能测试装置以及实验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气弹簧力学性能测试装置以及实验机。该装置包括：用于容纳空气弹簧的封闭的实验箱体，在实验箱体内设置有加热器和冷却器，穿过实验箱体的壁部而向空气弹簧施加力的施力机构，施力机构包括穿过实验箱体的顶壁而向空气弹簧施加垂向力的加压组件，和穿过实验箱体的侧壁而向空气弹簧施加水平力的拉动组件。通过加热器或冷却器将实验箱体内的温度调到预定温度，然后加压组件和/或拉动组件在预定温度下向空气弹簧施加力以测试空气弹簧的力学性能。使用根据本实用新型的装置能够在高温和低温下测得空气弹簧的力学性能，从而可准确地表征环境温度对空气弹簧力学性能的影响。

Description

空气弹簧力学性能测试装置以及实验机

技术领域

本实用新型涉及力学性能测试装置，特别设计用于测试空气弹簧力学性能的装置。本实用新型还涉及包括这种空气弹簧力学性能测试装置的实验机。

背景技术

空气弹簧是指在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气，利用空气弹性作用的弹簧。空气弹簧具有非线性特点，并且可根据车辆振动性能设计成较为理想的弹性特性曲线，此外空气弹簧还具有良好的吸收高频振动的性能。因此，空气弹簧在铁路客车、动车组、地铁车辆、轻轨车辆和磁浮列车等领域得到广泛应用。

然而，外界的环境温度对空气弹簧的力学性能有着极大的影响，特别是冬季在我国东北和西北严寒地区存在较突出的问题，而夏季在我国南方炎热地区也存在有较突出的问题。目前空气弹簧的力学性能试验大都是在常温条件下进行，这使没有可靠的数据来表征环境温度对空气弹簧力学性能的影响。

实用新型内容

本实用新型提出了一种空气弹簧力学性能测试装置。使用根据本实用新型的装置能够在高温和低温下测得空气弹簧的力学性能，从而可准确地表征环境温度对空气弹簧力学性能的影响。

根据本实用新型第一方面的空气弹簧力学性能测试装置，包括：用于容纳空气弹簧的封闭的实验箱体，在实验箱体内设置有加热器和冷却器，穿过实验箱体的壁部而向空气弹簧施加力的施力机构，施力机构包括穿过实验箱体的顶壁而向空气弹簧施加垂向力的加压组件，和穿过实验箱体的侧壁而向空气弹簧施加水平力的拉动组件。通过加热器或冷却器将实验箱体内的温度调到预定温度，然后加压组件和/或拉动组件在预定温度下向空气弹簧施加力以测试空气弹簧的力学性能。

根据本实用新型的装置，由于在实验箱体内设置有加热器和冷却器，因此可以在实验箱体内方便地模拟环境温度。施力机构则可以在所模拟的环境温度下对空气弹簧施加力。由此，使用根据本实用新型的装置能够在空气弹簧的研发阶段对其进行一系列的高温和低温力学性能试验，由此来指导产品开发。这样就节约了开发成本，缩短了开发周期。而且对于评价现有空气弹簧的安全性能也有重要的参考意义，由此能确保车辆在高温和低温条件的安全运行。通过设置加压组件和拉动组件，不但能够向空气弹簧单独施加垂向的压力和水平方向的拉力，还能够向空气弹簧同时施加压力和拉力。也就是说，通过本实用新型的装置能够实现向空气弹簧进行垂向和水平同时加载的要求。与传统的实验机相比，本实用新型的装置能更加精确地模拟空气弹簧在实际使用中的受力状况，因此所得到的实验数据也更加准确。

在一个实施例中，加热器包括设置在实验箱体内的电热丝或加热盘管，冷却器包括设置在实验箱体内的制冷盘管。在一个优选的实施例中，在实验箱体的壁上还设置有保温材料。由此，可方便地将实验箱体的内部升温或降温。保温材料能够长时间地维持实验箱体内部的温度保持恒定，因此在实验过程中不必始终对试验箱体的内部进行加热或冷却，这降低能量消耗，也降低了实验成本。

在一个实施例中，该装置还包括能相对于实验箱体水平移动的用于固定承载空气弹簧的承载台，拉动组件与承载台相连。根据这种结构，由于承载台能够相对于试验箱体而水平移动，并且拉动组件穿过了试验箱体的侧壁，因此在实验过程中，实验箱体本身并不受到水平拉力。因此，有效地解决了实验箱体受水平拉力的技术问题，并且也不需要将实验箱体构造为高强度，有助于降低实验成本。

在一个实施例中，该装置还包括能与实验箱体的底板固定相连的底座，承载台设置在底座上，在底座和承载台之间设置有多个滚轴。通过设置滚轴，进一步降低了承载台与实验箱体之间的力的传递，从而进一步降低实验箱体受到的水平拉力。还应注意地是，实际上底座、承载台一起形成为能独立于实验箱体而存在的整体。由此，实验人员可在实验箱体之外将待测定的空气弹簧、承载台以及底座装配成到一起，然后再将整体式安装到实验箱体内，这极大地方便了装配工作。另外，实验人员还可以任选容纳所装配的整体的实验箱体，这使得进行实验的自由度非常大，实验人员也可以为了方便而任意选择实验箱体。

在一个实施例中，加压组件包括延伸穿过实验箱体的顶壁的加压轴，以及安装在加压轴的处于实验箱体内的端部上的施压板，空气弹簧与施压板相连。施压板能够扩大空气弹簧的受力面积，由此可以防止空气弹簧被损坏。此外，为了模拟与空气弹簧相连的不同类型的元件，还可以将施压板构造为不同的形状，这样极大地方便了实验人员进行测试。

在一个实施例中，在底座的偏离承载台的位置设置有立柱，在施压板上构造有与立柱间隙配合的导向孔。立柱和导向孔对施压板的竖直运动起到了引导和限制作用，防止空气弹簧收到的垂向压力发生偏斜，由此提高了测试的准确性。优选地，立柱的数量为多个，并且分布在承载台的周围，施压板上的导向孔的数量与立柱的数量相匹配。这些立柱将底座、施压板以及加压轴连成了一个整体。在对空气弹簧同时施加垂向压力和水平拉力时，立柱、底座、施压板和加压轴一起承受水平方向上的力，而防止实验箱体受到水平方向上的力，同时确保了承载台和空气弹簧能自由地相对于实验箱而运动。这样，不仅满足了垂向与水平双向加载的试验要求，而且能进一步防止实验箱体受水平拉力的影响。

在一个优选的实施例中，承载台上设置有能与空气弹簧连通的充气口，在实验箱体的壁部上设置有与充气口对应的能被封闭的通孔。由此，实验人员可在实验箱体之外将未充气的空气弹簧与承载台以及底座装配成到一起，并且安装到实验箱体之后，再给空气弹簧充气。这样，能够避免体积较大的空气弹簧给装配工作带来的不便。应理解地是，在给空气弹簧充气完毕之后，应当将实验箱体的壁部上的通孔封闭，以避免在实验过程中实验箱体内的温度发生变化。

在一个实施例中，在底座上平行设置有一对侧向导板，多个滚轴在一对侧向导板的引导下运动。通过设置这种侧向导板，严格规定的承载台的运动路径，空气弹簧也就只能受到预定方向的水平载荷，这样就能够准确地测得空气弹簧在受水平载荷情况下的力学性能。

在一个实施例中，承载台由35CrMo合金钢制成，优选地，在底座和承载台之间填充有耐低温的润滑剂。在本申请中所述的低温例如可为零摄氏度到零下70摄氏度的温度。耐低温润润滑剂具有在低温下润滑、抗氧化、防锈蚀功能。这些耐低温润润滑剂例如为：德国克鲁勃KLUBERISOFLEXTOPASL32耐低温润滑脂、瑞士Nascent-耐低温润滑脂、日本ShinEtsu信越G-30M耐低温轴承润滑脂。35CrMo合金钢以及这里所使用的润滑剂能够耐低温，以满足在低温下进行测试的要求。

根据本实用新型的第二方面，还提出了包括根据上文所述的空气弹簧力学性能测试装置的实验机。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：(1)使用根据本实用新型的空气弹簧力学性能测试装置能够在高温和低温条件下测试空气弹簧的力学性能参数，这解决了现有技术中存在的缺陷。(2)在使用根据本实用新型的空气弹簧力学性能测试装置进行测试时，能够同时进行垂向加载和水平加载，而且实验箱体不会受到水平拉力的影响。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1是根据本实用新型的空气弹簧力学性能测试装置的内部结构图。

图2是包括根据本实用新型的实验机的整体视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1示意性地显示了根据本实用新型的空气弹簧力学性能测试装置10(以下简称为装置10)的内部结构。如图1所示，装置10包括实验箱体1和施力机构。空气弹簧2设置在实验箱体1内，施力机构则穿过实验箱体1的壁部3而向空气弹簧2施加力，以对空气弹簧2进行力学性能测试。实验箱体1可为长方体或立方体的形式，并且其六个面可以拆卸和再装配以方便向实验箱体1内安装空气弹簧2和其他相关的构件。施力机构将在下文中详细描述。

为了能够模拟空气弹簧2将要面对的高温工作环境和低温工作环境，还在实验箱体1的壁部3上设置有加热器4和冷却器5。例如，加热器4为设置在壁部3的内表面上的电热丝，而冷却器5为设置在壁部3的内表面上制冷盘管。当然，还可以使用现有技术中任何适当的构件作为加热器4或冷却器5，例如加热器4可以为加热盘管。为了降低实验箱体1的散热能力，还在实验箱体1的壁上还设置有保温材料。这些保温材料例如可以为：硬泡聚氨酯、玻璃棉等。

在对空气弹簧2进行力学性能测试时，可先将实验箱体1内的温度调整到预定的温度，然后再对空气弹簧2施加载荷。这样，可以获得关于空气弹簧2在预定温度下工作的准确的力学性能参数。这对于指导空气弹簧开发具有重要意义，而且能够节约开发成本，缩短了开发周期。此外，对于评价现有空气弹簧的安全性能也有重要的参考意义，由此能确保车辆在高温和低温条件的安全运行。

还如图1所示，在实验箱体1内设置有用于承载空气弹簧2的承载台6，并且承载台6能够相对于实验箱体1而水平移动。施力机构包括延伸穿过实验箱体1的顶壁并对空气弹簧2施加垂向压力的加压组件40，和穿过实验箱体1的侧壁而向空气弹簧1施加水平拉力的拉动组件7。例如，加压组件40包括延伸穿过实验箱体1的顶壁的加压轴8，以及安装在加压轴8端部处的施压板9。空气弹簧1与施压板9相连。拉动组件7包括延伸穿过实验箱体1的侧壁的拉杆11，并且拉杆11与承载台6相连。

在对空气弹簧2进行力学性能测试时，可仅通过加压组件40向空气弹簧2施加垂向的压力，以测量空气弹簧2的抗压缩性能；也可以仅通过拉动组件7向空气弹簧2施加水平方向的拉力，以测量空气弹簧2的抗剪切性能；还可以同时向空气弹簧2施加垂向的压力和水平方向的拉力，以测试空气弹簧2在这两种载荷下的力学性能。在施加水平方向的拉力的情况下，承载台6会发生运动。由于空气弹簧2仍然与加压组件40相连，因此空气弹簧2的顶端保持不动，而底端随着承载台6运动，因此实际上空气弹簧2受到了剪切力。在空气弹簧2的实际使用中，最常见的受力情况就是同时受到垂向的压力和水平方向的拉力，因此使用本实用新型的装置10能够更准确地得到空气弹簧2的力学性能。

为了使得承载台6更容易移动，还在实验箱体1内设置了底座12。底座12可与实验箱体1的底板固定相连，承载台6设置在底座12上，在底座12和承载台6之间设置有多个滚轴13。优选地，在底座12上平行设置有一对侧向导板(未示出)，多个滚轴13在该侧向导板的引导下运动。为了适应在低温下进行测试，承载台6由35CrMo合金钢制成，并且在底座12和承载台6之间填充有耐低温的润滑剂。

如图1所示，空气弹簧2、底座12、承载台6一起形成为能独立于实验箱体1而存在的整体。实验人员可以为了方便而任意选择实验箱体，这使得进行实验的自由度非常大。另外，在准备实验时，实验人员可首先将底座12、承载台6和空气弹簧2装配到一起形成撬块，然后再将撬块整体式安装到实验箱体1内。在实验箱体1也可拆装的情况下，甚至可以先将撬块安装到实验箱体1的底板上，然后将加压组件40和拉动组件7与撬块装配在一起，最后再装配实验箱体1的其他板体。这样，装配工作就不必在实验箱体1的狭小的空间内进行，极大地方便了装配工作。

优选地，在承载台6上设置有能与空气弹簧2连通的充气口16，在实验箱体1的壁部上设置有与充气口16对应的且能被封闭的通孔17。这样，在装配底座12、承载台6和空气弹簧2的过程期间，空气弹簧2可为非充气状态。这就减小了空气弹簧2的体积，避免了体积较大的空气弹簧2给装配工作带来的不便。在件上文所述撬块与实验箱体1装配完成之后，再通过充气口16和通孔17向空气弹簧2充气。当然，充气完毕后，通孔17应当被封闭。

优选地，在底座12的偏离承载台6的位置设置有多个立柱18，并且这些立柱18分布在承载台6的周围。在施压板9上构造有多个与立柱18相匹配的导向孔19。立柱18与导向孔19为间隙配合。在承压板9竖直运动时，立柱18和导向孔19对施压板9的运动起到了引导和限制作用，防止空气弹簧2收到的垂向压力发生偏斜，由此提高了测试的准确性。此外，还应注意地是，这些立柱18将底座12、施压板9以及加压轴8连成了一个整体。在对空气弹簧2同时施加垂向压力和水平拉力时，立柱18、底座12、施压板9和加压轴8一起承受水平方向上的力，而实验箱体1并不受水平方向上的力。这样，不仅满足了对空气弹簧2进行垂向和水平双向加载的要求，而且能防止实验箱体1受水平拉力的影响。

图2示意性地显示了包括根据装置10的实验机30。在图2中，实验箱体1显示为部分打开。如图2所示，实验机30包括框形机架31和基础32。装置10安装在基础32上。在机架31上安装有驱动加压轴8的电机33。应理解地是，还可以使用其他动力源，例如液压缸。此外，实验机30还包括驱动拉杆11的电机34。从图2中还可以看到，在机架31之间还设置有横梁35，加压轴8延伸穿过横梁35。横梁35可将加压轴8保持在竖直状态，不会因空气弹簧2收到的水平拉力而倾斜。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，包括：

用于容纳空气弹簧的封闭的实验箱体，在所述实验箱体内设置有加热器和冷却器，

穿过所述实验箱体的壁部而向所述空气弹簧施加力的施力机构，所述施力机构包括穿过所述实验箱体的顶壁而向所述空气弹簧施加垂向力的加压组件，和穿过所述实验箱体的侧壁而向所述空气弹簧施加水平力的拉动组件，

其中，通过所述加热器或冷却器将所述实验箱体内的温度调到预定温度，然后所述加压组件和/或拉动组件在所述预定温度下向所述空气弹簧施加力以测试所述空气弹簧的力学性能。

2.根据权利要求1所述的空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，所述加热器包括设置在所述实验箱体内的电热丝或加热盘管，所述冷却器包括设置在实验箱体内的制冷盘管。

3.根据权利要求1所述的空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，还包括能相对于所述实验箱体水平移动的用于固定承载所述空气弹簧的承载台，所述拉动组件与所述承载台相连。

4.根据权利要求3所述的空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，还包括能与所述实验箱体的底板固定相连的底座，所述承载台设置在所述底座上，在所述底座和所述承载台之间设置有多个滚轴。

5.根据权利要求4所述的空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，在所述承载台上设置有能与所述空气弹簧连通的充气口，在所述实验箱体的壁部上设置有与所述充气口对应的能被封闭的通孔。

6.根据权利要求4或5所述的空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，在所述底座上平行设置有一对侧向导板，所述多个滚轴在所述一对侧向导板的引导下运动。

7.根据权利要求4所述的空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，所述加压组件包括延伸穿过所述实验箱体的顶壁的加压轴，以及安装在所述加压轴的处于所述实验箱体内的端部上的施压板，所述空气弹簧与所述施压板相连。

8.根据权利要求7所述的空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，在所述底座的偏离所述承载台的位置设置有立柱，在所述施压板上构造有与所述立柱间隙配合的导向孔。

9.根据权利要求8所述的空气弹簧力学性能测试装置，其特征在于，所述立柱的数量为多个，并且分布在所述承载台的周围，所述施压板上的导向孔的数量与所述立柱的数量相匹配。

10.一种测量空气弹簧力学性能的实验机，其特征在于，其包括根据权利要求1到9中任一项所述的空气弹簧力学性能测试装置。