CN209513287U - 一种新型的车轴疲劳试验台 - Google Patents

Abstract

一种新型的车轴疲劳试验台，涉及铁路机车车辆测试技术领域。包括底座、基座、轨道轮、实验轮对固定器、第一作动器和第二作动器。轨道轮设于基座，实验轮对固定器架设于底座并用于安装被测轮对。第一作动器沿竖直方向设置，用于向被测轮对施加垂向载荷。基座可滑动地设于底座，基座的可滑动方向沿轨道轮的转轴的轴向设置。第二作动器也沿轨道轮的转轴的轴向设置，第一作动器连接于底座和基座之间，用于向被测轮对施加横向载荷。其大大提高了载荷传递的准确性，能够更加准确地反映真实的载荷效果，疲劳测试的结果更加准确可靠。

Description

一种新型的车轴疲劳试验台

技术领域

本实用新型涉及铁路机车车辆测试技术领域，具体而言，涉及一种新型的车轴疲劳试验台。

背景技术

本申请的发明人研究发现：现有的车轴疲劳试验台在测量过程中约束了转动自由度，使得载荷的传递与实际情况不符，不具备反映真实载荷的效果。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的车轴疲劳试验台，其大大提高了载荷传递的准确性，能够更加准确地反映真实的载荷效果，疲劳测试的结果更加准确可靠。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种新型的车轴疲劳试验台，其包括：底座、基座、轨道轮、实验轮对固定器、第一作动器和第二作动器。轨道轮可转动地设于基座并由驱动器驱动，轨道轮具有用于承载被测轮对并用于同被测轮对相配合的配合部。实验轮对固定器架设于底座并具有用于安装被测轮对的安装部。第一作动器沿竖直方向设置并设置于实验轮对固定器上方，以用于向安装于实验轮对固定器的被测轮对施加垂向载荷。基座可滑动地设于底座，基座的可滑动方向沿轨道轮的转轴的轴向设置。第二作动器也沿轨道轮的转轴的轴向设置，第二作动器连接于底座和基座之间，以用于向安装于实验轮对固定器的被测轮对施加横向载荷。

进一步地，配合部包括第一凸缘和第二凸缘，第一凸缘和第二凸缘均沿轨道轮的轮面的周向连续设置呈环状。沿轨道轮的轴向，第一凸缘和第二凸缘间隔设置。其中，第一凸缘的廓形同铁轨轨面的廓形相同。

进一步地，第一凸缘、第二凸缘和轨道轮的轮面围成U型槽，U型槽的槽宽大于被测轮对的轮缘的厚度。

进一步地，驱动器的动力输出部和轨道轮之间由第一联轴器传动连接，第一联轴器为轴向补偿式联轴器。

进一步地，安装部包括转臂和用于安装被测轮对的轴箱。转臂的一端同轴箱固定连接，另一端铰接于实验轮对固定器的架设于底座的定位座。第一作动器的加载端同轴箱连接。

进一步地，第一作动器和轴箱之间还设置有套筒和弹性件，套筒同第一作动器的加载端和轴箱中任意一者连接，弹性件容置于套筒并抵接于第一作动器的加载端和轴箱之间。

进一步地，轨道轮的转轴包括主动轴和从动轴，主动轴和从动轴均配合有轨道轮，主动轴和从动轴之间由花键联轴器传动连接。主动轴由第一轴座安装于基座，从动轴由第二轴座安装于基座。沿轨道轮的轴向，第一轴座和/或第二轴座具有多个安装点位，第一作动器和实验轮对固定器也均具有多个安装点位。

进一步地，基座设有沿轨道轮的轴向延伸的滑轨，第一轴座和第二轴座均可滑动地配合于滑轨。第一轴座和第二轴座均由夹紧件可拆卸地连接于滑轨。

进一步地，滑轨为由基座的上表面凹陷形成的T型槽，夹紧件包括相配合的螺杆和螺母。螺母容置于T型槽，螺杆穿过第一轴座或第二轴座的安装孔同螺母配合。

进一步地，底座架设有立柱，立柱连接有第一横梁和第二横梁。沿第一横梁的长度方向，第一作动器具有多个安装点位。沿第二横梁的长度方向，实验轮对固定器具有多个安装点位。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的新型的车轴疲劳试验台在进行疲劳试验的过程中，将被测轮对安装于实验轮对固定器，使被测轮对的轮面同轨道轮的轮面配合，并保持被测轮对位于轨道轮的正上方，从而保证被测轮对能够准确地接收垂向载荷。利用驱动器带动轨道轮，即可间接使被测轮对转动起来，从而开始测试。在测试过程中，利用第一作动器对被测轮对施加垂向载荷，利用第二作动器对被测轮对施加横向载荷，即可将被测轮对在实际运行过程中所受到的载荷高保真地演示出来，从而真实地反应被测轮对的实际疲劳数据。

其中，沿轨道轮的转轴的轴向，基座可滑动地配合于底座，这使得轨道轮和被测轮对之间具有一定的让性，从而在施加横向荷载的同时，更加真实地反映出了车轮与铁轨之间的运动关系，进而使得疲劳试验条件更接近于实际运行情况。总体而言，本实用新型实施例提供的新型的车轴疲劳试验台大大提高了载荷传递的准确性，能够更加准确地反映真实的载荷效果，疲劳测试的结果更加准确可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的车轴疲劳试验台的第一视角的结构示意图；

图2为图1中车轴疲劳试验台的第二视角的结构示意图；

图3为图1中车轴疲劳试验台拆下纵梁、第一横梁、部分第二横梁和部分立柱后的结构示意图；

图4为图2中A区域的放大图；

图5为图1中车轴疲劳试验台的轨道轮和被测轮对之间的配合示意图；

图6为图3中B区域的放大图；

图7为图1中车轴疲劳试验台的轨道轮的安装示意图。

图标：车轴疲劳试验台1000；底座100；立柱110；纵梁120；第一横梁130；第二横梁140；驱动器150；齿轮箱151；第一联轴器152；第二联轴器153；条形轨160；延伸轨170；横向加载座180；基座200；轨道轮210；第一凸缘211；第二凸缘212；U型槽213；主动轴214；从动轴215；花键联轴器216；第一轴座220；第二轴座230；滑轨240；实验轮对固定器300；转臂310；轴箱320；定位座330；套筒340；弹性件350；第一作动器400；第二作动器500；被测轮对600；轮缘610。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1～2，本实施例提供一种新型的车轴疲劳试验台1000。车轴疲劳试验台1000包括：底座100、基座200、轨道轮210、实验轮对固定器300、第一作动器400和第二作动器500。

轨道轮210可转动地设于基座200并由驱动器150驱动，轨道轮210的轮面具有用于承载被测轮对600并用于同被测轮对600相配合的配合部。实验轮对固定器300架设于底座100上方并具有用于安装被测轮对600的安装部。

第一作动器400沿竖直方向设置并设置于实验轮对固定器300上方，以用于向安装于实验轮对固定器300的被测轮对600施加垂向载荷。

基座200可滑动地设于底座100，基座200的可滑动方向沿轨道轮210的转轴的轴向设置。第二作动器500也沿轨道轮210的转轴的轴向设置，第二作动器500连接于底座100和基座200之间，第二作动器500的加载端同基座200连接，第二作动器500的承载端同底座100连接，以利用第二作动器500向安装于实验轮对固定器300的被测轮对600施加横向载荷。

在进行疲劳试验的过程中，将被测轮对600安装于实验轮对固定器300，使被测轮对600的轮面同轨道轮210的轮面配合，并保持被测轮对600位于轨道轮210的正上方，从而保证被测轮对600能够准确地接收垂向载荷。利用驱动器150带动轨道轮210，即可间接使被测轮对600转动起来，从而开始测试。在测试过程中，利用第一作动器400对被测轮对600施加垂向载荷，利用第二作动器500对被测轮对600施加横向载荷，即可将被测轮对600在实际运行过程中所受到的载荷高保真地演示出来，从而真实地反应被测轮对600的实际疲劳数据。

其中，沿轨道轮210的转轴的轴向，基座200可滑动地配合于底座100，这使得轨道轮210和被测轮对600之间具有一定的让性，从而在施加横向荷载的同时，更加真实地反映出了车轮与铁轨之间的运动关系，进而使得疲劳试验条件更接近于实际运行情况。总体而言，新型的车轴疲劳试验台1000大大提高了载荷传递的准确性，能够更加准确地反映真实的载荷效果，疲劳测试的结果更加准确可靠。

在本实施例中，底座100和基座200均呈平板状，底座100设置有立柱110、纵梁120、第一横梁130和第二横梁140。具体的，立柱110为四根，纵梁120为两根，第一横梁130为一根，而第二横梁140为两根。四根立柱110分设于底座100的四角，纵梁120设于立柱110的顶端，两根纵梁120间隔设置并连接于两根立柱110之间。第一横梁130连接于两根纵梁120之间，而两根第二横梁140则分设于两侧并各自连接于两根立柱110之间，第二横梁140位于纵梁120和底座100之间。第一作动器400的承载端连接于第一横梁130，其加载端向下延伸并作用于被测轮对600。实验轮对固定器300则连接于其中一根第二横梁140，实验轮对固定器300的安装部沿水平方向延伸至轨道轮210的上方。

结合图3，驱动器150为驱动电机并设置于底座100，驱动电机的驱动力通过齿轮箱151传递至轨道轮210。其中，齿轮箱151的动力输出轴同轨道轮210之间由第一联轴器152传动连接，而齿轮箱151的动力输入轴与驱动器150的动力输出轴之间由第二联轴器153传动连接。第一联轴器152为轴向补偿式联轴器，利用第一联轴器152的轴向补偿功能能够降低第二作动器500在施加横向载荷的过程中对驱动器150的动力传递的影响，并且更有利于第二作动器500施加横向载荷，提高横向载荷的施加效果。需要说明的是，第一联轴器152只要具有轴向补偿功能即可，例如：花键式联轴器、鼓形齿联轴器等，但并不局限于此。

结合图4，沿轨道轮210的转轴的轴向，底座100设置有条形轨160，而基座200则可滑动地配合于条形轨160。底座100还具有沿轨道轮210的转轴的轴向延伸出来的延伸轨170，延伸轨170配合安装有横向加载座180，第二作动器500的承载端连接于横向加载座180，第二作动器500的加载端连接于基座200。第二作动器500通过对基座200加载，间接实现对轨道轮210和被测轮对600进行加载。

进一步地，请参阅图5，轨道轮210的配合部包括第一凸缘211和第二凸缘212，第一凸缘211和第二凸缘212均沿轨道轮210的轮面的周向连续设置呈环状结构。沿轨道轮210的轴向，第一凸缘211和第二凸缘212间隔设置。其中，第一凸缘211的廓形同铁轨轨面的廓形相同。在测试过程中，被测轮对600的轮面直接同第一凸缘211配合，而被测轮对600的轮缘610则位于第一凸缘211和第二凸缘212之间的间隙中。通过该设计，轨道轮210利用第一凸缘211还原了被测轮对600在铁轨上的运行情况，同时利用第二凸缘212来防止在测试过程中发生脱轨，提高测试过程的稳定性和可靠性，避免测试意外中断而使数据失真。

为了进一步提高测试过程中被测轮对600的运行情况与实际情况的匹配度，在设置第一凸缘211和第二凸缘212时，使第一凸缘211、第二凸缘212和轨道轮210的轮面三者围成一个U型槽213，且U型槽213的槽宽大于被测轮对600的轮缘610的厚度。U型槽213不仅为被测轮对600的横向位移提供了位移空间，同时光滑的U型槽213槽壁还进一步降低了第二凸缘212对被测轮对600的干扰，进一步提高了测试的准确度。

请结合图1、图2和图6，在本实施例中，实验轮对固定器300的安装部包括转臂310和用于安装被测轮对600的轴箱320，安装部连接于定位座330。转臂310的一端同轴箱320固定连接，另一端铰接于定位座330，而定位座330则连接于第二横梁140。第一作动器400的加载端同轴箱320连接。被测轮对600由轴箱320安装于实验轮对固定器300，第一作动器400通过对轴箱320施加垂向载荷，从而间接对轨道轮210和被测轮对600之间施加垂向载荷。通过该设计，转臂310使得垂向载荷的传递更加顺畅，减少了垂向载荷的损失。

为了进一步提升垂向载荷的传递效果，第一作动器400和轴箱320之间还设置有套筒340和弹性件350，套筒340可以同第一作动器400的加载端和轴箱320中任意一者连接，在本实施例中，套筒340连接于第一作动器400的加载端，弹性件350为柱型弹簧，套筒340的内径略大于弹性件350的外径，而弹性件350容置于套筒340并抵接于第一作动器400的加载端和轴箱320之间。弹性件350使得在垂向载荷传递的过程中具有一定的径向让性，以避免径向刚性过大而导致出现额外的应力，从而减小对垂向载荷传递效果的影响。而套筒340也有效增大了弹性件350的径向刚性，避免弹性件350的径向刚性过小而影响垂向载荷的传递。

近年来，随着国家“一带一路”战略的发展，中国与周边国家的贸易交流日益密切，直接推动了跨国联运技术的发展。铁路运输以运量大、安全、快捷及对环境污染小的优势，成为国际联运中首选的运输工具。目前，世界范围内，各国铁路轨距各有异同。我国与欧洲各国均为准轨，蒙古国、俄罗斯、白俄罗斯均是1520mm的宽轨，东南亚各国均是1000mm的窄轨，而印度、孟加拉及巴基斯坦采用1676mm的宽轨。各国轨距的差别严重阻碍了跨国联运的发展，变轨距转向架凭借其效率高、成本低等特点成为解决上述问题的首选方法。

请参阅图1和图7，为了能够适应可变轨距的车轴的疲劳测试，轨道轮210的转轴包括主动轴214和从动轴215，主动轴214和从动轴215均配合有轨道轮210，主动轴214和从动轴215之间由花键联轴器216传动连接。主动轴214由第一轴座220安装于基座200，从动轴215由第二轴座230安装于基座200。在本实施例中，利用花键联轴器216实现轨道轮210的轨距调节范围为600mm～1676mm，以满足更全面的测试需求。

基座200设有沿轨道轮210的轴向延伸的滑轨240，第一轴座220和第二轴座230均可滑动地配合于滑轨240。第一轴座220和第二轴座230均由夹紧件(图中未示出)可拆卸地连接于滑轨240。其中，滑轨240为由基座200的上表面凹陷形成的T型槽，夹紧件包括相配合的螺杆和螺母。螺母容置于T型槽，螺杆穿过第一轴座220或第二轴座230的安装孔同螺母配合。通过将螺杆旋紧，螺母会抵接于T型槽的顶部，而螺杆的螺帽会抵压在第一轴座220和第二轴座230的表面，从而将第一轴座220和第二轴座230夹紧，使第一轴座220和第二轴座230均同基座200紧密配合，实现对第一轴座220和第二轴座230的固定。当需要调整第一轴座220和第二轴座230之间的距离时，将螺杆旋松即可。

通过以上设计，当需要对可变轨距的车轴进行疲劳测试时，可以通过调节第一轴座220和第二轴座230之间的距离来适应不同轨距的被测轮对600，调节非常方便。此外，由于对第一轴座220和第二轴座230的固定是利用夹紧件和T型槽相配合来实现的，这使得第一轴座220和第二轴座230之间的距离可以实现连续调节，更符合可变轨距车轴疲劳测试的需求。

为了跟轨道轮210相适应，沿第一横梁130的长度方向，第一作动器400的承载端也可滑动地配合于第一横梁130，沿第二横梁140的长度方向，实验轮对固定器300的定位座330也滑动地配合于第二横梁140，从而使第一作动器400和实验轮对固定器300都能够根据轨道轮210的轨距变化做出适应性调整。为了进一步提高第一作动器400和实验轮对固定器300的稳定性，分别为第一作动器400和实验轮对固定器300配置用于将其固定的锁定件，以使在调节到位后将其固定。锁定件可以是螺杆(配套螺母)、机械夹、丝杆机构(可同时实现位置调节和定位)等，但不限于此。

需要说明的是，在本实用新型的其他的实施例中，第一轴座220和第二轴座230中也可以只有一者配合于T型槽。此外，还可以利用沿T型槽的延伸方向间隔设置的多个螺孔来实现对第一轴座220或第二轴座230的锁定，此时利用螺杆即可完成对第一轴座220或第二轴座230的锁定，且此时对第一轴座220或第二轴座230的调节并非是连续式的，由于螺孔呈间隔式分布，第一轴座220或第二轴座230的调节也变成了间断式调节，间隔设置的螺孔提供了相互间隔的多个安装点位。同理，第一作动器400和实验轮对固定器300也可以采用此种调节方法。

需要说明的是，在本实施例中，第一作动器400和第二作动器500均为双球铰液压作动器，其中，第一作动器400的最大静载荷为25t，第二作动器500的最大静载荷为1.7×25t。

综上所述，新型的车轴疲劳试验台1000依靠第一作动器400来提供垂向载荷，而利用第二作动器500来提供横向载荷。其中，第一轴座220和第二轴座230调节到位(调节至合适的轴距)后，利用螺栓和螺母将第一轴座220和第二轴座230都固定到基座200上，第一轴座220、第二轴座230和基座200此时为一个整体。基座200通过线型轨可滑动地配合于底座100，第二作动器500通过施加横向载荷实现基座200(连同第一轴座220、第二轴座230和轨道轮210的这个整体)的整体横向运动。

新型的车轴疲劳试验台1000大大提高了载荷传递的准确性，能够更加准确地反映真实的载荷效果，疲劳测试的结果更加准确可靠。此外，新型的车轴疲劳试验台1000还可用于可变轨距的车轴的疲劳测试，适用面得到了进一步的扩展。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型的车轴疲劳试验台，其特征在于，包括：底座、基座、轨道轮、实验轮对固定器、第一作动器和第二作动器；

所述轨道轮可转动地设于所述基座并由驱动器驱动，所述轨道轮具有用于承载被测轮对并用于同所述被测轮对相配合的配合部；所述实验轮对固定器架设于所述底座并具有用于安装所述被测轮对的安装部；

所述第一作动器沿竖直方向设置并设置于所述实验轮对固定器上方，以用于向安装于所述实验轮对固定器的所述被测轮对施加垂向载荷；

所述基座可滑动地设于所述底座，所述基座的可滑动方向沿所述轨道轮的转轴的轴向设置；所述第二作动器也沿所述轨道轮的转轴的轴向设置，所述第二作动器连接于所述底座和所述基座之间，以用于向安装于所述实验轮对固定器的所述被测轮对施加横向载荷。

2.根据权利要求1所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述配合部包括第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘和所述第二凸缘均沿所述轨道轮的轮面的周向连续设置呈环状；沿所述轨道轮的轴向，所述第一凸缘和所述第二凸缘间隔设置；其中，所述第一凸缘的廓形同铁轨轨面的廓形相同。

3.根据权利要求2所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述第一凸缘、所述第二凸缘和所述轨道轮的轮面围成U型槽，所述U型槽的槽宽大于所述被测轮对的轮缘的厚度。

4.根据权利要求1所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述驱动器的动力输出部和所述轨道轮之间由第一联轴器传动连接，所述第一联轴器为轴向补偿式联轴器。

5.根据权利要求1所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述安装部包括转臂和用于安装所述被测轮对的轴箱；所述转臂的一端同所述轴箱固定连接，另一端铰接于所述实验轮对固定器的架设于所述底座的定位座；所述第一作动器的加载端同所述轴箱连接。

6.根据权利要求5所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述第一作动器和所述轴箱之间还设置有套筒和弹性件，所述套筒同所述第一作动器的加载端和所述轴箱中任意一者连接，所述弹性件容置于所述套筒并抵接于所述第一作动器的加载端和所述轴箱之间。

7.根据权利要求1所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述轨道轮的转轴包括主动轴和从动轴，所述主动轴和所述从动轴均配合有所述轨道轮，所述主动轴和所述从动轴之间由花键联轴器传动连接；所述主动轴由第一轴座安装于所述基座，所述从动轴由第二轴座安装于所述基座；沿所述轨道轮的轴向，所述第一轴座和/或所述第二轴座具有多个安装点位，所述第一作动器和所述实验轮对固定器也均具有多个安装点位。

8.根据权利要求7所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述基座设有沿所述轨道轮的轴向延伸的滑轨，所述第一轴座和所述第二轴座均可滑动地配合于所述滑轨；所述第一轴座和所述第二轴座均由夹紧件可拆卸地连接于所述滑轨。

9.根据权利要求8所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述滑轨为由所述基座的上表面凹陷形成的T型槽，所述夹紧件包括相配合的螺杆和螺母；所述螺母容置于所述T型槽，所述螺杆穿过所述第一轴座或所述第二轴座的安装孔同所述螺母配合。

10.根据权利要求7所述的车轴疲劳试验台，其特征在于，所述底座架设有立柱，所述立柱连接有第一横梁和第二横梁；沿所述第一横梁的长度方向，所述第一作动器具有多个安装点位；沿所述第二横梁的长度方向，所述实验轮对固定器具有多个安装点位。