CN218600784U - 轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，该装置包括用于对侧窗进行安装的侧窗密封装置、风机、工控电脑；侧窗密封装置的内部安装有与工控电脑电连接的压力传感器，侧面设有用于充气的进气通路和用于抽气的出气通路，进气通路和出气通路上均安装流量阀，流量阀与工控电脑电连接，用于将进/出气体的流量数据发送给工控电脑；工控电脑内有压力反馈模块、电机驱动模块、流量阀控制模块；压力反馈模块，用于根据进/出气体的流量数据及压力传感器发送的数据，实时反馈侧窗密封装置内的压力变化，并进行实际风压波形模拟。该装置能模拟真实环境下列车会车时产生的交会压力波，保证试验结果准确、可靠。

Description

轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置

技术领域

本实用新型涉及侧窗风载疲劳试验装置领域，具体涉及一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置。

背景技术

当列车与另一相对行驶的列车交会时，将引起列车表面的空气压力发生突变，形成一种瞬态压力冲击，在约几十毫秒之间相继出现正、负压力峰值，这一瞬态压力冲击即为列车交会压力波。随着列车运行速度的提高，会车时产生的交会压力波对列车侧壁和侧窗强度的影响、对车内乘客舒适度的影响以及对列车运动稳定性的影响急剧增加。

目前，国内外对列车侧窗玻璃在疲劳载荷下的性能研究还不够深入和全面，而高速列车运行时风压疲劳对侧窗的性能影响较大，以交会压力波对列车侧窗的瞬态冲击最为明显，如处理不当将严重危及乘客人身安全。据统计，除了一次冲击所造成的危险外，列车在使用过程中将累计承受近百万个周期交会压力波的冲击，累及的载荷冲击将对侧窗系统，包括侧窗中空玻璃，侧窗粘结剂等产生较大的损坏，日积月累，侧窗组件有可能会产生疲劳裂纹，导致结构损坏，气密性，保温性损坏。若侧窗玻璃意外产生裂纹或粘结胶产生疲劳损伤，侧窗玻璃有可能产生炸裂或脱框，对行车安全及乘客的人身财产安全造成极大的威胁。

为保证轨道车辆侧窗的安全性、可靠性，现有主要采用风载疲劳试验机(见图1)对侧窗进行疲劳性能测试；测试前，将实验侧窗用螺栓固定在空气压力室6外侧，其中外侧玻璃(装车时朝向室外)朝向空气压力室内侧，内侧玻璃(装车时朝向车厢内部)朝向实验室，暴露在空气环境中；之后利用风机1提供压力动力，通过管道2上的管道开关3及微调开关4对压力的大小进行调节，调至实验所需压力，并且通过对电磁阀门5和电机正反转的控制来实现对空气压力室进行充气、抽气，来施加正压、负压；最后利用测量仪器7将侧窗预定位置的应变、挠度记录下来。此种侧窗疲劳性能测试方法为定时的型式试验，属于验证型实验，不能真正评估侧窗的寿命；此外，由于上述风载疲劳试验机无法对风压波形及频率进行控制，不能模拟真实环境下列车会车时产生的交会压力波，导致侧窗样件的测试结果准确性、可靠性降低；再者，上述风载疲劳试验机无法对气动压力进行精确控制，因此在进行疲劳试验时无法同时完成侧窗的气密性能测试。

实用新型内容

鉴于上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，该装置通过风机向侧窗密封装置进行充气或抽气，充气或抽气过程中通过控制进/出气管路上的流量阀来调控输入的风压波形及频率，模拟真实环境下列车会车时产生的交会压力波，保证试验结果的准确性、可靠性和稳定性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，该装置包括侧窗密封装置、风机、工控电脑；其中，所述侧窗密封装置为密闭的箱体结构，侧窗密封装置上加工有用于安装侧窗的侧窗安装部，侧窗安装固定在侧窗密封装置的侧窗安装部上；侧窗密封装置内还安装有压力传感器，所述压力传感器与工控电脑电连接，用于将侧窗密封装置内的压力数据传输给工控电脑；侧窗密封装置的侧面设置有用于充气的进气通路和用于抽气的出气通路，进气通路和出气通路上均安装有流量阀，所述流量阀与工控电脑电连接，用于将进/出气体的流量数据发送给工控电脑；所述风机用于向进气通路提供正压进行充气，向出气通路提供负压进行抽气；所述工控电脑内有压力反馈模块、电机驱动模块、流量阀控制模块；所述压力反馈模块，用于根据进/出气体的流量数据及压力传感器发送的数据实时反馈侧窗密封装置内的压力变化，并进行实际风压波形模拟；所述电机驱动模块，用于控制风机内的电机正转或反转，对侧窗密封装置进行充气或抽气；所述流量阀控制模块，用于对进气通路和出气通路上的流量阀进行控制，实现对充气、抽气过程中气体流量的控制。

作为本实用新型的优选，所述进气通路和出气通路共用一个风机，进气通路包括第二分管、第三分管，出气通路包括第一分管、第四分管，所述第一分管、第三分管安装在侧窗密封装置的侧面，与侧窗密封装置的内部连通，第二分管、第四分管与外界大气连通，第一分管与第二分管通过三通与进气管路连通，所述进气管路与风机的进风口连通，所述第三分管与第四分管通过三通与出气管路连通，所述出气管路与风机的出风口连通；第一分管和第四分管上均安装有第一单向阀、第一气动阀，第二分管和第三分管上均安装有第二单向阀、第二气动阀；第二分管、进气管路、出气管路和第三分管形成进气通路，用于充气；第一分管、进气管路、出气管路和第四分管形成出气通路，用于抽气；

所述工控电脑内还设置有第一单向阀驱动模块、第二单向阀驱动模块、第一气动阀驱动模块、第二气动阀驱动模块；所述第一单向阀驱动模块，用于控制第一单向阀动作；所述第二单向阀驱动模块，用于控制第二单向阀动作；第一气动阀驱动模块，用于控制第一气动阀动作；所述第二气动阀驱动模块，用于控制第二气动阀动作。

作为本实用新型的优选，所述工控电脑内还设置有时间控制模块；所述时间控制模块，用于根据压力传感器发送的压力数据计算侧窗密封装置内从某一压力下降到指定压力所需时间，当超过阈值时通过工控电脑显示，证明测试的侧窗样件气密性达标。

作为本实用新型的优选，所述压力反馈模块按照下述公式实时反馈侧窗密封装置内的压力变化，并进行实际风压波形模拟；

其中：V₁为侧窗密封装置密封空间体积，P₁为t＝0时刻的侧窗密封装置密封空间压力，Q(t)为t时间内充气或抽气过程中的气体体积流量；P_i为t时刻侧窗密封装置内的压力。

作为本实用新型的进一步优选，所述第二分管的进气端与消音器固连，第四分管的出气端与消音器固连。

本实用新型的优点和有益效果：

(1)本实用新型提供的压力交变耐久试验装置结构简单、安装紧凑、占用空间小，通过流量阀采集风机进出口气体的流量数据，之后通过压力反馈模块实时反馈侧窗密封装置内的压力变化，进行实际风压波形模拟，使装置的输入风压波形及频率可控，该装置在试验时可模拟真实环境下列车会车时产生的交会压力波，可满足不同侧窗样件的测试需求，同时保证试验结果的准确性、可靠性和稳定性。

(2)本实用新型的侧窗密封装置内安装有压力传感器，利用压力传感器可对侧窗密封装置内的压力进行精确检测，之后通过工控电脑内设置的时间控制模块计算侧窗密封装置内的压力从4000pa下降到1000pa所需时间，若侧窗气密测量气压从4000Pa变化到1000Pa大于50s，则证明侧窗气密性好，不漏气；该装置可将侧窗疲劳试验与气密性能检测结果一体化实现，缩短侧窗测试时间，节约测试成本。

附图说明

图1现有风载疲劳试验机的结构示意图；

图2本实用新型提供的轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置的结构示意图；

图3本实用新型提供的轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置的原理图；

图4侧窗压力交变耐久试验的压力曲线图。

附图标记：侧窗密封装置1、罗茨风机2、工控电脑3、第一管路4、第二管路5、进气管路6、出气管路7、第一单向阀8、第一气动阀9、第二单向阀10、第二气动阀11、流量阀12、压力传感器13、消音器14、压力反馈模块31、电机驱动模块32、第一单向阀驱动模块33、第二单向阀驱动模块34、第一气动阀驱动模块35、第二气动阀驱动模块36、流量阀控制模块37、时间控制模块38、第一分管41、第二分管42、第三分管51、第四分管52。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，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。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，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申请中的具体含义。

本实用新型提供了一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，图1为轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置的结构示意图，图2为轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置的原理图。

如图2、图3所示，本实用新型提供的轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，包括侧窗密封装置1、罗茨风机2、工控电脑3；其中，所述侧窗密封装置1为密闭的箱体结构，侧窗密封装置1上加工有用于安装侧窗的侧窗安装部，侧窗按照实际动车组列车的装配方式安装固定在侧窗密封装置的侧窗安装部101上；侧窗密封装置1内安装有压力传感器13，所述压力传感器13与工控电脑3电连接，用于将侧窗密封装置1内的压力数据传输给工控电脑；侧窗密封装置1的侧面安装有第一管路4、第二管路5；所述第一管路4由第一分管41和第二分管42构成，所述第二管路5由第三分管51、第四分管52构成；

所述第一分管41、第三分管51安装在侧窗密封装置1的侧面，与侧窗密封装置的内部连通，第二分管42、第四分管52与外界大气连通，第一分管41与第二分管42通过三通与进气管路6连通，所述进气管路6与罗茨风机的进风口连通，所述第三分管51与第四分管52通过三通与出气管路连7通，所述出气管路7与罗茨风机的出风口连通；第一分管41和第四分管52上均安装有第一单向阀8、第一气动阀9，第二分管42和第三分管上51均安装有第二单向阀10、第二气动阀11；第二分管42、进气管路6、出气管路7和第三分管51形成进气通路，通过进气通路向侧窗密封装置1内充气；第一分管41、进气管路6、出气管路7和第四分管52形成出气通路，通过出气通路将侧窗密封装置1内的气体抽走，实现抽气；

所述进气管路6、出气管路7上均安装有流量阀12，所述流量阀12与工控电脑3电连接，用于将进气通路、出气通路的气体流量数据发送给工控电脑3；

所述工控电脑3内有压力反馈模块31、电机驱动模块32、第一单向阀驱动模块33、第二单向阀驱动模块34、第一气动阀驱动模块35、第二气动阀驱动模块36、流量阀控制模块37、时间控制模块38；所述压力反馈模块31，用于根据罗茨风机进/出口气体的流量数据及压力传感器发送的数据，按照下述公式实时反馈侧窗密封装置内的压力变化，并进行实际风压波形模拟；

其中：V₁为侧窗密封装置密封空间体积；P₁为t＝0时刻的侧窗密封装置密封空间压力；Q(t)为t时间内充气或抽气过程中的气体体积流量；P_i为t时刻侧窗密封装置内的压力；所述电机驱动模块32，用于控制罗茨风机内的电机正转或反转，对侧窗密封装置进行充气或抽气；所述第一单向阀驱动模块33，用于控制第一单向阀动作；所述第二单向阀驱动模块34，用于控制第二单向阀动作；所述第一气动阀驱动模块35，用于控制第一气动阀动作；所述第二气动阀驱动模块36，用于控制第二气动阀动作；所述流量阀控制模块37，用于对进气管路和出气管路上的流量阀进行控制，实现对充气或抽气过程中气体流量的控制；所述时间控制模块38，用于根据压力传感器发送的压力数据计算侧窗密封装置内从某一压力下降到指定压力所需时间，当超过阈值时通过工控电脑显示，证明测试的侧窗样件气密性达标；

试验过程中，当需要对侧窗密封装置1进行充气时，通过工控电脑3控制侧窗压力交变耐久试验装置的第二单向阀10、第二气动阀11动作，此时气体从第二分管42进入，通过进气管路6后输入罗茨风机的进风口201，经过罗茨风机2加压后从罗茨风机的出风口202输出，之后通过出气管路7、第三分管51进入侧窗密封装置1内，充气时出气管路7上的流量阀12实时记录输出的气体的流量；当需要对侧窗密封装置1进行抽气时，通过工控电脑控制侧窗压力交变耐久试验装置的第一单向阀8、第一气动阀9动作，此时气体从侧窗密封装置1输出，通过第一分管41、进气管路6后输入罗茨风机的进风口201，经过罗茨风机抽吸后从罗茨风机的出风口输出，之后通过出气管路7、第四分管52的末端排入空气中，抽气时进气管路6上的流量阀实时记录输出的气体的流量，通过对气体流量的控制实现对输入风压波形及频率的控制；实际测试中，可以根据不同侧窗样件的测试需求调控输入的风压波形及频率，模拟真实环境下列车会车时产生的交会压力波，保证试验的准确性、可靠性。

另外，为降低侧窗压力交变耐久试验装置的噪音，所述第二分管42的进气端与消音器14固连，第四分管52的出气端与消音器14固连。

采用本实施例提供的装置进行侧窗压力交变耐久试验的具体步骤如下：

步骤S1、将匹配好的侧窗样品在温度23±2℃和50±5％的相对湿度环境下放置24h以上；

步骤S2、将与密封工装匹配安装的侧窗按照实际列车的侧窗装配方式安装在上述轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置的侧窗密封装置上，检查侧窗密封装置与密封工装交接面密封效果，需满足气密性检测密封要求；

步骤S3、侧窗安装于上述轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置后，通过罗茨风机向侧窗密封装置充气或抽气，进行气密载荷压力为±8000Pa的气密性试验，总试验载荷次数为200000次；

本实施例在向侧窗密封装置进行充气或抽气时，根据侧窗样件的实际运行环境来控制与罗茨风机连通的进/出气管路上的流量阀，通过控制流量阀调控进/出气体的流量，实现对输入风压波形及频率的调控，模拟真实环境下列车会车时产生的交会压力波，本实施例输入的风压波形及频率如图4所示；

步骤S4、试验结束后对侧窗各部件的松动、变形及损坏情况检查，确定侧窗本体、侧窗周边与侧窗密封装置连接处的密封粘接胶部件完整无损；

步骤S5、通过罗茨风机继续向侧窗密封装置内通入气体，测试侧窗密封装置内部气压从4000Pa变化到1000Pa所需时间，若侧窗气密测量气压从4000Pa变化到1000Pa大于50s，则侧窗气密性试验达标，完成侧窗的压力交变耐久试验和气密性试验。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例方案的范围。

Claims (4)

1.一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，其特征在于，该装置包括侧窗密封装置、风机、工控电脑；其中，所述侧窗密封装置为密闭的箱体结构，侧窗密封装置上加工有用于安装侧窗的侧窗安装部，侧窗安装固定在侧窗密封装置的侧窗安装部上；侧窗密封装置内还安装有压力传感器，所述压力传感器与工控电脑电连接，用于将侧窗密封装置内的压力数据传输给工控电脑；侧窗密封装置的侧面设置有用于充气的进气通路和用于抽气的出气通路，进气通路和出气通路上均安装有流量阀，所述流量阀与工控电脑电连接，用于将进/出气体的流量数据发送给工控电脑；所述风机用于向进气通路提供正压进行充气，向出气通路提供负压进行抽气；所述工控电脑内有压力反馈模块、电机驱动模块、流量阀控制模块；所述压力反馈模块，用于根据进/出气体的流量数据及压力传感器发送的数据实时反馈侧窗密封装置内的压力变化，并进行实际风压波形模拟；所述电机驱动模块，用于控制风机内的电机正转或反转，对侧窗密封装置进行充气或抽气；所述流量阀控制模块，用于对进气通路和出气通路上的流量阀进行控制，实现对充气、抽气过程中气体流量的控制。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，其特征在于，所述进气通路和出气通路共用一个风机，进气通路包括第二分管、第三分管，出气通路包括第一分管、第四分管，所述第一分管、第三分管安装在侧窗密封装置的侧面，与侧窗密封装置的内部连通，第二分管、第四分管与外界大气连通，第一分管与第二分管通过三通与进气管路连通，所述进气管路与风机的进风口连通，所述第三分管与第四分管通过三通与出气管路连通，所述出气管路与风机的出风口连通；第一分管和第四分管上均安装有第一单向阀、第一气动阀，第二分管和第三分管上均安装有第二单向阀、第二气动阀；第二分管、进气管路、出气管路和第三分管形成进气通路，用于充气；第一分管、进气管路、出气管路和第四分管形成出气通路，用于抽气；

所述工控电脑内还设置有第一单向阀驱动模块、第二单向阀驱动模块、第一气动阀驱动模块、第二气动阀驱动模块；所述第一单向阀驱动模块，用于控制第一单向阀动作；所述第二单向阀驱动模块，用于控制第二单向阀动作；第一气动阀驱动模块，用于控制第一气动阀动作；所述第二气动阀驱动模块，用于控制第二气动阀动作。

3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，其特征在于，所述工控电脑内还设置有时间控制模块；所述时间控制模块，用于根据压力传感器发送的压力数据计算侧窗密封装置内从某一压力下降到指定压力所需时间。

4.根据权利要求2所述的一种轨道车辆侧窗压力交变耐久试验装置，其特征在于，所述第二分管的进气端与消音器固连，第四分管的出气端与消音器固连。

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