KR100872072B1

KR100872072B1 - 철도차량 대차프레임 시험장치 지지구조

Info

Publication number: KR100872072B1
Application number: KR1020070085174A
Authority: KR
Inventors: 한승호; 김흥섭
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2008-12-05

Abstract

본 발명은 철도차량 대차프레임을 지면에서 이격시켜 수직하중 및 전/후/좌/우 수평하중을 가할 수 있도록 구성되고, 또한 대차프레임에 수직 가압력을 제공하여 대차프레임에 수직 비틀림하중이 발생되도록 대차프레임의 저면을 지지하는 더미엑슬에 코일스프링을 구비하며, 더불어 더미엑슬과 벽면에 사이에 미끄럼 지지부재를 개재하여 더미엑슬에 대한 지지력과 유동력을 최대한 확보하면서 상기 대차프레임으로 전달되는 가압력을 정확히 전달시킬 수 있는 구조의 철도차량 대차프레임 시험장치 지지구조에 관한 것이다.

철도, 대차프레임, 로드셀, 유압가력기, 변위센서, 더미엑슬, 미끄럼 지지부재

Description

철도차량 대차프레임 시험장치 지지구조{supporting construction of a load-testing apparatus for a train bogie frame}

본 발명은 철도차량 대차프레임 시험장치 지지구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도차량의 바퀴가 장착되는 한쌍의 주프레임과, 상기 각 주프레임의 중앙부위에 연결되는 한쌍의 연결프레임과, 상기 연결프레임의 사이에 연결되는 한쌍의 서브프레임으로 구성되는 대차프레임의 하중 시험장치에 있어서, 상기 대차프레임을 지지할 수 있도록 상기 각 주프레임의 양측 저면에 교차되는 방향으로 결합되는 한쌍의 더미엑슬; 및 상기 대차프레임을 지면에서 이격시키되, 중앙부위에는 지면에서 이격된 대차프레임의 수직하중을 측정하기 위해 각각 로드셀이 장착되고, 일측은 천정에 고정되고 타측은 각각의 더미엑슬의 양측에 고정되는 다수의 지지로드;을 포함하여 이루어지되, 상기 각 더미엑슬의 양측에는 상기 주프레임의 저면과 결합되어 대차프레임을 지지하는 저널박스를 구비하되, 상기 저널박스는 상향으로 돌출된 2개의 코일스프링을 통해 대차프레임의 주프레임과 결합되고, 상기 각 더미엑슬은 외력에 의해 상/하/좌/우/전/후 방향으로 지지될 수 있도록 양단이 미끄럼 지지부재를 통해 벽면에 지지되는 것을 특징으로 하는 철도차량 대차프레임 하중 시험장치 지지구조.

일반적으로 철도차량의 안전요소는 바퀴가 장착되는 대차프레임에 의해 크게 결정된다.

때문에 이러한 철도차량의 대차프레임의 안전시험은 항시적으로 하고 있는데, 이러한 안전시험은 크게 2가지 종류로 구분되는데, 이는 사람이 망치로 두들겨 나는 소리를 통해 대차프레임의 안전요소를 시험하는 간이 안전시험과, 별도의 시험장치에 설치하여 대차프레임의 하중을 시험하는 주 안전시험으로 구분된다.

상기에서 후자인 주 안전시험은 객차에 대차프레임을 분리한 후 안전시험을 하게 되는데, 이때 상기 대차프레임은 바퀴와 현가장치 등 부가적인 장치를 분리한 후 대차프레임만을 시험장치에 올려놓고 하중 시험을 하게 된다.

이러한 종래의 대차프레임 하중 시험장치는 상기 대차프레임은 지면에 설치된 4지점의 지지대에 로드셀을 설치한 후 그 위에 대차프레임을 올려놓고 대차프레임의 상부로 제 1유압가력기를 통해 강제로 하중을 발생시켜 지지대에 설치된 로드셀로 하여금 대차프레임에 분포되는 하중을 측정하여 대차프레임의 불량유무를 확인하는 과정으로 하였다.

하지만 이러한 방법은 대차프레임에 작용하는 하중과, 대차프레임의 자체 무게 하중을 지지대에 골고루 분포시키기가 매우 어려운 단점이 있었다.

즉, 4지점의 로드셀은 대차프레임의 4개소를 지지하게 되는데, 이때 지지되는 센터 점이 잘못되었을 경우 각각의 로드셀에 측정된 값이 각기 다르므로, 정확 한 지지점을 찾기가 매우 어려웠다.

때문에 정확한 지지점을 찾기 위해서는 수차례에 걸쳐 대차프레임을 다시 들었다가 다시 올려놓아야 하기 때문에 시간이 매우 많이 소요되고, 안전사고의 위험성이 항시적으로 있었다.

아울러 종래의 방식은 지면에서 대차프레임에 하중을 가하는 방식이기 때문에, 상/하 하중전달 및 비틀림 하중과, 전/후/좌/우 하중전달과, 상/하 비틀림 하중 및 전/후/좌/우 하중 전달을 동시에 전달하기 매우 어렵고, 또한 대차프레임을 각축 방향으로 지지하기가 매우 어려운 난제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명은 철도차량의 바퀴가 장착되는 한쌍의 주프레임과, 상기 각 주프레임의 중앙부위에 연결되는 한쌍의 연결프레임과, 상기 연결프레임의 사이에 연결되는 한쌍의 서브프레임으로 구성되는 대차프레임의 하중 시험장치에 있어서, 상기 대차프레임을 지지할 수 있도록 상기 각 주프레임의 양측 저면에 교차되는 방향으로 결합되는 한쌍의 더미엑슬; 및 상기 대차프레임을 지면에서 이격시키되, 중앙부위에는 지면에서 이격된 대차프레임의 수직하중을 측정하기 위해 각각 로드셀이 장착되고, 일측은 천정에 고정되고 타측은 각각의 더미엑슬의 양측에 고정되는 다수의 지지로드;을 포함하여 이루어지되, 상기 각 더미엑슬의 양측에는 상기 주프레임의 저면과 결합되어 대차프레임을 지지하는 저널박스를 구비하되, 상기 저널박스는 상향으로 돌출된 2개의 코일스프링을 통해 대차프레임의 주프레임과 결합되고, 상기 각 더미엑슬은 외력에 의해 상/하/좌/우/전/후 방향으로 지지될 수 있도록 양단이 미끄럼 지지부재를 통해 벽면에 지지되는 것을 특징으로 하는 철도차량 대차프레임 하중 시험장치 지지구조를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 철도차량 대차프레임 하중 시험장치의 지지구조에 따르면, 대차프레임을 길이조절이 가능한 4개의 지지로드로 지지하여 대차프레임의 무게 하중을 균일하게 분포시킬 수 있는 특징이 있다.

또한 미끄럼 지지부재를 통해 더미엑슬을 벽면에 지지시키기 때문에 각 더미엑슬에 대한 지지력과 유동력을 최대한 확보하면서 상기 대차프레임으로 전달되는 가압력을 정확히 전달시킬 수 있는 특징이 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 철도차량 대차프레임 하중 시험장치의 지지구조에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 철도차량 대차프레임 하중 시험장치지지구조 중 미끄럼 지지부재를 제외한 구성도이며, 도 2는 도 1에서 대차프레임을 설치한 사용상태도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 철도차량 대차프레임(10)을 지면에서 이격시켜 수직하중 및 전/후/좌/우 수평하중을 가할 수 있도록 구성되고, 또한 대차프레임(10)에 수직 가압력을 제공하여 대차프레임(10)에 수직 비틀림하중 이 발생되도록 대차프레임(10)의 저면을 지지하는 더미엑슬(20)에 코일스프링(221)을 구비하며, 더불어 더미엑슬(20)과 벽면에 사이에 미끄럼 지지부재(23)를 개재하여 더미엑슬(20)에 대한 지지력과 유동력을 최대한 확보하면서 상기 대차프레임(10)으로 전달되는 가압력을 정확히 전달시킬 수 있는 구조의 철도차량 대차프레임 시험장치 지지구조(100)에 관한 것이다.

먼저 대차프레임(10)은 철도차량의 바퀴가 장착되는 한쌍의 주프레임(11)과, 상기 각 주프레임(11)의 중앙부위에 연결되는 한쌍의 연결프레임(12)과, 상기 연결프레임(12)의 사이에 연결되는 한쌍의 서브프레임(13)으로 구성된다. 이 때 대차프레임(10)은 제 1유압가력기(40)를 통해 수직하중을 전달받기 위해 상기 각 주프레임(11)의 중앙부위로 마크빔(111)이 장착된 구조이다.

상기의 시험장치 지지구조(100)는 크게 3부분으로 구성되는데, 이는 상기 대차프레임(10)을 지지하는 한쌍의 더미엑슬(20)과, 상기 각 더미엑슬(20)의 양측에 고정되어 대차프레임(10)을 포함한 더미엑슬(20)을 지상에서 이격시키는 2쌍의 지지로드(30)와 상기 각 더미엑슬(20)의 양단을 벽면에 지지시키는 미끄럼 지지부재(23)로 구성된다.

여기서 각각의 더미엑슬(20)은 각 주프레임(11)의 양측 저면에 교차되는 방향으로 결합되어 상기 대차프레임(10)을 지면에서 들어올리기 위한 구조이다.

이러한 상기 각 더미엑슬(20)은 양측으로 저널박스(22)가 형성되어 있어 상기 주프레임(11)과 결속되는 구조이다.

이 때 상기 저널박스(22)는 상향으로 돌출된 2개의 코일스프링(221)을 통해 대차프레임(10)의 주프레임(11)과 결합되어, 마크빔(111)을 통해 수직하중을 전달받을 때 주프레임(11)의 양단에 반력을 형성시켜 대차프레임(10)의 비틀림을 가중시킬 수 있도록 구성된다.

그리고 상기의 지지로드(30)는 2개의 더미엑슬(20)에 양측에 각각 고정되어, 총 4개로 구성되며, 일측은 천정에 고정되고, 타측은 더미엑슬(20)에 고정시켜 상기 대차프레임(10)을 지면에서 이격시키는 기능을 한다.

이 때 상기 각 지지로드(30)는 지면에서 이격된 대차프레임(10)의 수직하중을 측정하기 위해 각각 로드셀(31)이 장착되고, 더불어 로드셀(31)로 측정되는 무게에 따른 대차프레임(10)의 분포하중을 균일하게 세팅할 수 있도록 길이조절수단(33)이 장착되어 있는 구조이다.

따라서 로드셀(31) 및 길이조절수단(33)을 통해 지면에서 이격된 대차프레임(10)의 자체 무게에 따른 분포하중을 각 지지로드(30)로 정확히 분포시킨 후, 별도의 제 1유압가력기(40)를 통해 마크빔(111)로 강제 수직하중을 가했을 때 각각의 로드셀(31)에 측정되는 하중 값에 따라 대차프레임(10)의 불량 유/무를 정확히 판별할 수 있는 지지구조이다.

한편 상기 각 지지로드(30) 중 상호 대각선 방향에 위치하는 2개의 지지로드(30)에는 대차프레임(10)에 비틀림을 가하기 위해 제 1유압가력기(40)와 반대반향으로 힘을 작용시키는 제 2유압가력기(34)가 더 장착되어 구성된다.

이러한 구성은 각 지지로드(30)의 4점 지지 기능 이외에, 하중 전달 기능을 겸한 것으로, 제 1유압가력기(40)를 통해 2점의 수직하중을 가하고, 상호 대각선 방향에 위치하는 제 2유압가력기(34)를 통해 2점의 상승하중을 가하여 대차프레임(10)에 비틀림을 가중시키는 지지구조이다.

이 때 대차프레임(10)에 다양한 비틀림을 측정할 수 있도록 제 1유압가력기(40)와, 제 2유압가력기(34)의 가압력을 상호 바꾸어 가압력을 전달할 수 있음은 물론이다.

그리고 각 지지로드(30)는 더미엑슬(20)로 가해지는 가압력에 따라 전달받는 응력을 최소화할 수 있도록 유니버셜조인트(32)를 통해 더미엑슬(20)과 결합되는 구조이다.

도 3은 본 발명에 따른 철도차량 대차프레임 하중 시험장치 지지구조를 나타내는 평면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 미끄럼 지지부재(23)를 통해 각 더미엑슬(20)에 대한 지지력과 유동력을 최대한 확보하면서 상기 대차프레임(10)으로 전달되는 가압력을 정확히 전달시킬 수 있는 구조이다.

이를 위해 상기 각 더미엑슬(20)은 마크빔(111)을 통한 정하중(수직하중) 및 양측에 장착된 더미휠(21)을 통해 전방 및 후방으로의 수평하중과, 지지로드의 제 2유압가력기(34)를 통한 수직 역하중을 동시 또는 개별적으로 전달받을시 양단을 벽면에 지지시키기 위한 미끄럼 지지부재(23)를 더 포함하여 이루어진다.

이러한 미끄럼 지지부재(23)는 각 더미엑슬(20)에 고정되는 경화플라스틱플레이트(231)와, 상기 경화플라스틱플레이트(231)와 밀착되는 미끄럼플레이트(232) 와, 상기 미끄럼플레이트(232)를 볼 접촉시키는 볼지지대(233)로 구성된다.

여기서 상기 미끄럼플레이트(232)는 볼지지대(233)의 볼(233a)과 접촉되는 부분에 반구형의 홈부(232a)이 파여져 구성되며, 상기 볼지지대(233)는 벽면에 고정되어 볼(233a)이 상기 미끄럼플레이트(232)의 홈부(232a)에 접촉되는 구성이다. 이를 통해 상기 각 더미엑슬(20)은 상/하/좌/우/전/후로 유동될 수 있는 있는 구조가 마련되는 것이다.

이 때 상기 미끄럼 지지부재(23)는 설치 및 분해가 간편하도록 볼(233a)이 상기 볼지지대(233)에 나사결합 구조로 길이조절이 가능한 구조이다.

도 4는 도 3의 A부분인 미끄럼 지지부재의 작동상태를 도시한 작동도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 미끄럼 지지부재(23)는 미끄럼플레이트(232)를 사이에 두고 벽면에 고정되는 볼지지대(233)와, 더미엑슬(20)에 고정되는 경화플라스틱플레이트(231)로 구성된다.

이 때 상기 경화플라스틱플레이트(231)과 미끄럼플레이트(232)의 사이에는 미끄러짐을 원활히 하기 위함 그리스(grease)(미도시)가 도포된 구성이다.

따라서 ①과 같이, 상기 더미엑슬(20)에 전/후 방향으로 가압력이 발생될 경우에는 상기 더미엑슬(20)은 미끄럼플레이트(232)의 볼(233a)에 의해 볼지지대(233)의 홈부를 지지 삼아 좌/우 방향으로 원활히 움직이게 된다.

만약, ②와 같이, 제 2유압가력기(34)를 통한 상승하중 또는 마크빔(111)의 제 1유압가력기(40)를 통한 수직하중을 전발받을 때는 더미엑슬(20)에 결합되어 있 는 경화플라스틱플레이트(231)가 미끄럼플레이트(232)를 지지삼아 상향으로 미끄러지거나 하향으로 미끄러져 원활히 움직이게 된다.

때문에 상기 각 더미엑슬(20)은 상기 미끄럼 지지부재(23)에 의해 이탈됨이 없이 지지되면서, 더불어 유동력을 최대한 확보하여 더미엑슬(20)로 전달되는 가압력을 대차프레임(10)에 정확히 전달시킬 수 있는 구조가 마련된다.

도 1는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 철도차량 대차프레임 하중 시험장치지지구조 중 미끄럼 지지부재를 제외한 구성도,

도 2는 도 1에서 대차프레임을 설치한 사용상태도,

도 3은 본 발명에 따른 철도차량 대차프레임 하중 시험장치 지지구조를 나타내는 평면도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 대차프레임 11: 주프레임

111: 마크빔

12: 연결프레임 13: 서브프레임

20: 더미엑슬 21: 더미휠

22: 저널박스 221: 코일스프링

23: 미끄럼 지지부재 231: 경화플라스틱플레이트

232: 미끄럼플레이트 232a: 홈부

233: 볼지지대 233a: 볼

30: 지지로드 31: 로드셀

32: 유니버셜조인트 33: 길이조절수단

34: 제 2유압가력기 40: 제 1유압가력기

100: 철도차량 대차프레임 하중 시험장치 지지구조

Claims

철도차량의 바퀴가 장착되는 한쌍의 주프레임(11)과, 상기 각 주프레임(11)의 중앙부위에 연결되는 한쌍의 연결프레임(12)과, 상기 연결프레임(12)의 사이에 연결되는 한쌍의 서브프레임(13)으로 구성되는 대차프레임(10)의 하중 시험장치 지지구조에 있어서,

상기 대차프레임(10)을 지지할 수 있도록 상기 각 주프레임(11)의 양측 저면에 교차되는 방향으로 결합되는 한쌍의 더미엑슬(20); 및

상기 대차프레임(10)을 지면에서 이격시키되, 중앙부위에는 지면에서 이격된 대차프레임(10)의 수직하중을 측정하기 위해 각각 로드셀(31)이 장착되고, 일측은 천정에 고정되고 타측은 각각의 더미엑슬(20)의 양측에 고정되는 다수의 지지로드(30);을 포함하여 이루어지되,

상기 각 더미엑슬(20)의 양측에는 상기 주프레임(11)의 저면과 결합되어 대차프레임(10)을 지지하는 저널박스(22)를 구비하되, 상기 저널박스(22)는 상향으로 돌출된 2개의 코일스프링(221)을 통해 대차프레임(10)의 주프레임(11)과 결합되고,

상기 각 더미엑슬(20)은 외력에 의해 상/하/좌/우/전/후 방향으로 지지될 수 있도록 양단이 미끄럼 지지부재(23)를 통해 벽면에 지지되는 것을 특징으로 하는 철도차량 대차프레임 하중 시험장치 지지구조.
제 1항에 있어서,

상기 미끄럼지지부재(23)는 각 더미엑슬(20)에 고정되는 경화플라스틱플레이트(231)와, 일면은 상기 경화플라스틱플레이트(231)와 밀착되고, 타면에는 반구형의 홈부(232a)가 형성된 미끄럼플레이트(232)와, 일면은 상기 미끄럼플레이트(232)의 홈부에 접촉되는 볼(233a)이 형성되고, 타면은 벽면에 고정되는 볼지지대(233)로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량 대차프레임 하중 시험장치 지지구조.