CN211784232U - 一种轨道车辆转臂节点径向扭转服役性能试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨道车辆转臂节点径向扭转服役性能试验台，包括龙门架、液压作动器、加载分解装置、径向加载装置、扭转加载装置和数据采集系统；液压作动器安装在龙门架的横梁上，加载分解装置连接液压作动器的输出端，将液压作动器的输出动力分解为不同的加载方式，径向加载装置和扭转加载装置连接加载分解装置的不同输出端，分别对转臂节点实施径向和扭转加载，数据采集系统采集试验台的试验数据。通过径向加载装置和扭转加载装置分别对转臂节点实施径向和扭转加载，其协同加载方式更加符合轨道车辆转臂节点实际服役环境；将单方向作动下单个试件的单个方向试验，扩展为单方向作动下两个试件的四个方向同时加载，提高试验加载效率。

Description

一种轨道车辆转臂节点径向扭转服役性能试验台

技术领域

本实用新型涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种轨道车辆转臂节点径向扭转服役性能试验台。

背景技术

一系定位转臂节点是轨道车辆连接轴箱与构架的关键部件，其性能直接影响列车运行稳定性、平稳性以及安全性。转臂节点动态性能与振动频率、振动幅值、环境温度以及振动周期有密切关系，而列车在运行过程中所受到的外部激励、环境温度以及服役周期复杂多变，因此很有必要对转臂节点进行服役性能测试。

现有转臂节点性能测试方法仅为径向单方向测试，而车辆在实际运营过程中可能受到径向、扭转多方向载荷，测试方向不能满足真实运营情况，且单个试件单方向服役性能测试效率较低，已无法满足工程需求。另外，现有转臂节点服役性能测试仅能判断转臂节点失效后的外观及性能，不能实时监测服役过程中动态性能变化及演变规律。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种轨道车辆转臂节点径向扭转服役性能试验台，以真实反映转臂节点在实际运营环境下受径向和扭转载荷的服役性能，提高了转臂节点服役性能检测效率，缩短现有检测时间，进一步降低了服役性能试验成本。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

一种轨道车辆转臂节点径向扭转服役性能试验台，包括龙门架、液压作动器、加载分解装置、径向加载装置、扭转加载装置和数据采集系统；

所述液压作动器安装在所述龙门架的横梁上，所述加载分解装置连接所述液压作动器的输出端，将液压作动器的输出动力分解为不同的加载方式，所述径向加载装置和扭转加载装置连接所述加载分解装置的不同输出端，分别对转臂节点实施径向和扭转加载，所述数据采集系统采集试验台的试验数据。

进一步的是，所述径向加载装置和扭转加载装置相互连接。

进一步的是，所述加载分解装置的输出端连接两个扭转加载装置和两个以所述扭转加载装置对称的径向加载装置。

进一步的是，所述加载分解装置包括作动器接头、分别与所述作动器接头铰接的竖直施加组件以及转动施加组件；

所述竖直施加组件包括施加杠杆、杠杆座和竖直施加杆，所述施加杠杆中部转动安装在所述杠杆座上，一端铰接所述作动器接头的输出端，另一端滑动安装所述竖直施加杆；

所述转动施加组件包括相互铰接的一对转动杆，上端的转动杆与所述作动器接头的输出端铰接。

进一步的是，所述径向加载装置包括径向连接板、径向连接螺栓、径向节点夹具、径向轴套、径向联轴器、径向连接轴、径向滚动轴承和径向支撑架；

所述径向连接板上端连接加载分解装置的竖直施加输出端，下端通过多根径向连接螺栓连接所述径向节点夹具，所述径向节点夹具为一对通过螺栓连接的弧形夹具，用于夹紧转臂节点，转臂节点的轴向两端向外依次连接径向轴套、径向联轴器和径向连接轴，所述径向连接轴连接径向支撑架内的径向滚动轴承。

进一步的是，所述扭转加载装置包括转动联轴器，所述转动联轴器连接加载分解装置的转动施加输出端，并传动转动至径向加载装置内的转臂节点上。

进一步的是，所述数据采集系统包括数据采集器、径向力传感器、扭转力传感器和位移传感器；

所述径向力传感器、扭转力传感器和位移传感器分别安装在所述径向加载装置、扭转加载装置和液压作动器上，且均与所述数据采集器电连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的试验台，通过径向加载装置和扭转加载装置分别对转臂节点实施径向和扭转加载，其协同加载方式更加符合轨道车辆转臂节点实际服役环境。

本实用新型提供的试验台，能够将单方向的垂直加载，扩展为两通道的径向加载及两通道的扭转加载，将单方向作动下单个试件的单个方向试验，扩展为单方向作动下两个试件的四个方向同时加载，提高试验加载效率，缩短转臂节点服役性能试验时间，进而简化了试验结构，降低了试验成本。

本实用新型提供的试验台，传感器采集数据信息，并上传至数据采集器，数据采集器获取转臂节点在退化过程中的性能变化规律；对转臂节点多个方向位移-载荷曲线进行实时监控，获得转臂节点在服役性能试验过程中的动态特性变化趋势。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型加载分解装置、径向加载装置和扭转加载装置的装配示意图；

图3为图2中转臂节点的安装图；

图4为转臂节点的示意图；

图中：1、龙门架；2、液压作动器；3、加载分解装置；31、作动器接头；32、竖直施加组件；321、施加杠杆；322、杠杆座；323、竖直施加杆；33、转动施加组件；331、转动杆；4、径向加载装置；41、径向连接板；42、径向连接螺栓；43、径向节点夹具；44、径向轴套；45、径向联轴器；46、径向连接轴；47、径向滚动轴承；48、径向支撑架；5、扭转加载装置；51、转动联轴器；61、数据采集器；62、径向力传感器；63、扭转力传感器；7、转臂节点。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

一种轨道车辆转臂节点径向扭转服役性能试验台，如图1-3所示，包括龙门架1、液压作动器2、加载分解装置3、径向加载装置4、扭转加载装置5和数据采集系统；液压作动器2安装在龙门架1的横梁上，加载分解装置3连接液压作动器2的输出端，将液压作动器2的输出动力分解为不同的加载方式，径向加载装置4和扭转加载装置5连接加载分解装置3的不同输出端，分别对转臂节点实施径向和扭转加载，数据采集系统采集试验台的试验数据。

龙门架1用于悬吊液压作动器2，液压作动器2作为载荷施加源，向转臂节点施加载荷，加载分解装置3用于将动力分解为不同的加载方式，径向加载装置4和扭转加载装置5分别对转臂节点实施径向和扭转加载，加载方式多种，更加符合轨道车辆转臂节点实际服役环境。

作为本实施例的优化方案，如图1和2所示，径向加载装置4和扭转加载装置5相互连接，以便于对同一转臂节点实施径向和扭转加载。

作为本实施例的优化方案，如图1和2所示，加载分解装置3的输出端连接两个扭转加载装置5和两个以扭转加载装置5对称的径向加载装置4。通过一套液压作动器2驱动两套扭转加载装置5和两套径向加载装置4，即将单方向的垂向加载扩展到两套径向及两套扭转服役性能装置，能满足两个转臂节点四个方向(两个径向与两个扭转)同时加载，使其工作效率扩展四倍，同时方便开展同批试验样件进行对比型试验。

作为本实施例的优化方案，如图2所示，加载分解装置3包括作动器接头31、分别与作动器接头31铰接的竖直施加组件32以及转动施加组件33。作动器接头31用于连接液压作动器2的输出端，本实施例中，作动器接头31下端设置有三个铰接头，分别与两个竖直施加组件32和一个转动施加组件33铰接。

竖直施加组件32包括施加杠杆321、杠杆座322和竖直施加杆323，施加杠杆321中部转动安装在杠杆座322上，一端铰接作动器接头31的输出端，另一端滑动安装竖直施加杆323。通过作动器接头31的上下移动，带动施加杠杆321在杠杆座322上撬动，进而使远端的竖直施加杆323上下移动施加载荷。

转动施加组件33包括相互铰接的一对转动杆331，上端的转动杆331与作动器接头31的输出端铰接。通过作动器接头31的上下移动，带动上端的转动杆331运动，进而带动下端的转动杆331转动。

作为本实施例的优化方案，如图2和3所示，径向加载装置4包括径向连接板41、径向连接螺栓42、径向节点夹具43、径向轴套44、径向联轴器45、径向连接轴46、径向滚动轴承47和径向支撑架48；

径向连接板41上端连接加载分解装置3的竖直施加输出端，下端通过多根径向连接螺栓42连接径向节点夹具43，径向节点夹具43为一对通过螺栓连接的弧形夹具，用于夹紧转臂节点，转臂节点的轴向两端向外依次连接径向轴套44、径向联轴器45和径向连接轴46，径向连接轴46连接径向支撑架48内的径向滚动轴承47。

径向连接板41具体和竖直施加杆323下端连接，通过加载分解装置3施加竖直方向的位移载荷，并传递至径向节点夹具43内转臂节点7的径向方向上，对转臂节点7施加径向载荷。在扭转时，径向节点夹具43充当固定装置。

作为本实施例的优化方案，如图2和3所示，扭转加载装置5包括转动联轴器51，转动联轴器51连接加载分解装置3的转动施加输出端，并传动转动至径向加载装置4内的转臂节点上。转动联轴器具体和下端的转动杆331底端连接，通过转动施加组件33施加转动载荷。

在扭转加载装置5内，转动联轴器51的轴与径向加载装置4内安装的转臂节点的轴同轴(此时转臂节点水平放置)，且转动联轴器51通过扭转力传感器63与径向联轴器45连接，转动联轴器51转动会给转臂节点(转臂节点通过径向节点夹具43固定，并受到径向力)施加一个扭矩，对径向加载装置4内的转臂节点施加扭转力，因此该转臂节点同时受到径向力和扭转力。

作为本实施例的优化方案，如图1-3所示，数据采集系统包括数据采集器61、径向力传感器62、扭转力传感器63和位移传感器；径向力传感器62、扭转力传感器63和位移传感器分别安装在径向加载装置4、扭转加载装置5和液压作动器2上，且均与数据采集器61电连接。

数据采集器61用于采集各传感器所监测的信息，径向力传感器62用于监测径向加载装置4所加载的径向力，扭转力传感器63用于监测扭转加载装置5所加载的扭转力，位移传感器用于监测液压作动器2所加载的位移。

本实施例中，数据采集器61选用HBM公司生产的型号为EDAQ的采集器；径向力传感器62选用Interface公司生产的型号为1710的传感器；扭转力传感器63选用Interface公司生产的型号为T11的传感器；位移传感器选用INOVA公司生产的型号为LVDT的传感器；液压作动器2选用INOVA公司生产的型号为AH100的作动器。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

在进行转臂节点径向加载试验及扭转加载试验前，根据试验工况中径向位移及扭转角度，调节杠杆座322支撑点(施加杠杆321设有多根，每根的支撑点不一样，选择合适的施加杠杆321装配到调节杠杆座322上)，确保液压作动器2位移激励能够准确分解为试验工况中规定的径向加载位移与扭转加载角度。另外，为对转臂节点径向、扭转方向的服役性能试验进行监测，在转臂节点径向加载装置4上安装径向力传感器62，并在扭转加载装置5上安装扭转力传感器63。

在将液压作动器2、加载分解装置3、径向加载装置4、扭转加载装置5等设备安装好后，控制液压作动器2加载转臂节点不同位移不同频率下的周期位移激励，通过加载分解装置3分解，径向加载装置4、扭转加载装置5同时施加径向位移和扭转角度到转臂节点上。开启数据采集器61，采集液压作动器2位移数据、径向力传感器62径向力数据以及扭转力传感器63扭转力数据，液压作动器2位移数据通过加载分解装置3的分解关系得到转臂节点的实际径向加载位移与扭转加载角度数据。保存数据，对转臂节点径向和扭转位移与力(转角与力矩)数据进行处理，获得转臂节点径向和扭转动态刚度。

进一步，通过液压作动器2加载转臂节点服役环境下的合成位移激励，对转臂节点同时加载径向和扭转服役载荷，进行径向和扭转的协同服役试验。开启数据采集器61，对转臂节点服役环境下的动态性能(力-位移、扭矩-转角)数据进行采集，得到各个服役周期下的转臂节点径向及扭转动态性能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种轨道车辆转臂节点径向扭转服役性能试验台，其特征在于，包括龙门架(1)、液压作动器(2)、加载分解装置(3)、径向加载装置(4)、扭转加载装置(5)和数据采集系统；

所述液压作动器(2)安装在所述龙门架(1)的横梁上，所述加载分解装置(3)连接所述液压作动器(2)的输出端，将液压作动器(2)的输出动力分解为不同的加载方式，所述径向加载装置(4)和扭转加载装置(5)连接所述加载分解装置(3)的不同输出端，分别对转臂节点实施径向和扭转加载，所述数据采集系统采集试验台的试验数据。

2.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述径向加载装置(4)和扭转加载装置(5)相互连接。

3.如权利要求2所述的试验台，其特征在于，所述加载分解装置(3)的输出端连接两个扭转加载装置(5)和两个以所述扭转加载装置(5)对称的径向加载装置(4)。

4.如权利要求2所述的试验台，其特征在于，所述加载分解装置(3)包括作动器接头(31)、分别与所述作动器接头(31)铰接的竖直施加组件(32)以及转动施加组件(33)；

所述竖直施加组件(32)包括施加杠杆(321)、杠杆座(322)和竖直施加杆(323)，所述施加杠杆(321)中部转动安装在所述杠杆座(322)上，一端铰接所述作动器接头(31)的输出端，另一端滑动安装所述竖直施加杆(323)；

所述转动施加组件(33)包括相互铰接的一对转动杆(331)，上端的转动杆(331)与所述作动器接头(31)的输出端铰接。

5.如权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述径向加载装置(4)包括径向连接板(41)、径向连接螺栓(42)、径向节点夹具(43)、径向轴套(44)、径向联轴器(45)、径向连接轴(46)、径向滚动轴承(47)和径向支撑架(48)；

所述径向连接板(41)上端连接加载分解装置(3)的竖直施加输出端，下端通过多根径向连接螺栓(42)连接所述径向节点夹具(43)，所述径向节点夹具(43)为一对通过螺栓连接的弧形夹具，用于夹紧转臂节点，转臂节点的轴向两端向外依次连接径向轴套(44)、径向联轴器(45)和径向连接轴(46)，所述径向连接轴(46)连接径向支撑架(48)内的径向滚动轴承(47)。

6.如权利要求4所述的试验台，其特征在于，所述扭转加载装置(5)包括转动联轴器(51)，所述转动联轴器(51)连接加载分解装置(3)的转动施加输出端，并传动转动至径向加载装置(4)内的转臂节点上。

7.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述数据采集系统包括数据采集器(61)、径向力传感器(62)、扭转力传感器(63)和位移传感器；

所述径向力传感器(62)、扭转力传感器(63)和位移传感器分别安装在所述径向加载装置(4)、扭转加载装置(5)和液压作动器(2)上，且均与所述数据采集器(61)电连接。

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