专利名称：一种扭杆系统三向协调加载试验方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机车部件的试验方法及装置，尤其是指一种扭杆系统三向协调加载试验方法及装置，该方法及装置为扭杆系统及相关系统部件进行三向协调加载试验提供了 一套试验方法和装置，属于试验技术方案、实验装备领域。
背景技术：
随着我国轨道交通业的快速发展，高速、安全、舒适已经成为轨道车辆设计制造的发展趋势。扭杆系统与空气弹簧组合运用于轨道车辆二悬挂系统，使得车辆的安全性、舒适度有了很大提高。扭杆系统属于一种系统部件产品，主要由扭杆轴、扭转臂、连杆、支撑座、 橡胶件组成，其主要作用是克服空气弹簧垂向刚度少导致侧滚角增加的缺点，约束车辆车体相对于转向架的侧滚，在车辆通过曲线时，扭杆系统会同时承受左右两侧及水平共3个方向的载荷，为模仿扭杆系统实际工况，对其进行三向仿真加载试验，已成为该试验领域的关键技术难题，本发明的成功实施填补了这一技术领域的空白，为扭杆系统及相关系统部件试验提供了一套试验方法和装置。在专利数据库中检索，没有检索到扭杆系统三向协调加载相关的技术方案和装置，在国外也没有类似的技术方案、装置及论文。
发明内容
本发明的目的在于针对扭杆系统及相关系统部件三向协调加载试验的要求，提供了一种三向协调加载试验方法及装置，该试验方法及装置可以模仿扭杆系统实际工况，对其进行三向仿真加载试验。根据本发明目的所提出的技术实施方案是一种扭杆系统三向协调加载试验方法，所述的试验方法是将扭杆系统放置于一个模拟车体系统和模拟转向架系统中，其中扭杆系统的下端安装于模拟转向架系统中，通过扭杆系统的左右连杆的上端球铰与模拟车体系统相联接；扭杆系统左右两端分别于垂直方向与模拟车体系统联接，同时扭杆系统于水平方向与模拟转向架系统联接；在模拟车体系统上设有两个竖向加载油缸，两个竖向加载油缸从垂向对扭杆系统左右连杆施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，并通过扭转臂对扭杆轴施加扭矩；同时在模拟转向架系统上设有水平加载油缸，水平加载油缸从水平方向施加频率相同的横向载荷，从而实现对扭杆系统的三向协调加载试验。根据上述方法所提出的一种扭杆系统三向协调加载试验装置，至少包括一个模拟车体系统和一个模拟转向架系统，扭杆系统置于模拟车体系统和模拟转向架系统中；其中， 扭杆系统的下端安装于模拟转向架系统中，扭杆系统通过扭杆系统的左右连杆的上端球铰与模拟车体系统相联接；扭杆系统左右两端分别于垂直方向与模拟车体系统联接，同时扭杆系统于水平方向与模拟转向架系统联接；在模拟车体系统上设有两个竖向加载油缸，两个竖向加载油缸从垂向对扭杆系统左右连杆施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，并通过扭转臂对扭杆轴施加扭矩；同时在模拟转向架系统上设有水平加载油缸，水平加载油缸从水平方向施加频率相同的横向载荷，从而实现对扭杆系统的三向协调加载试验。模拟车体系统和模拟转向架系统包括机架油缸固定装置、水平加载固定装置、双层滑台装置和牵引装置四个部分；
所述的模拟车体系统主要包括机架油缸固定部分，机架油缸固定部分由机架、平台、 反力架、拉力板、竖向加载油缸一、竖向加载油缸二和上固定装置组成，其中竖向加载油缸尾端固定于机架顶端，前端通过横梁导向，以抵抗水平加载所产生的侧向变形，油缸活塞杆通过上固定装置与扭杆系统左右连杆联结，并对其施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷。所述的转向架系统由水平加载固定装置、双层滑台装置、水平加载油缸、垫高支座和牵引装置组成；所述的水平加载固定部分由靠板、压板、夹紧支座、挡块、双头螺杆和固定底板组成，其中扭杆轴通过橡胶衬套安装于夹紧支座内，分别安装于扭杆系统左或两侧，夹紧支座与固定底板通螺栓固定在双层滑台中间承载板上表面；同时通“月”字形压板、靠板、 双头螺杆将夹紧支座进行再次加固，保证水平力传递到扭杆轴中心位置，实现水平滑动；所述的水平双向滑动部分由滑动导向装置、滚动装置、中间承载平台组成，其中在中间承载平台的下表面安装了滚动装置，在中间承载平台的上表面左右两侧安装了滚棒，同时承载平台上表面中间位置加工有螺纹孔，用于固定夹紧支座，两个双层滑台，通过牵引装置联接成一个整体，双层滑台在承受压缩和拉伸载荷时均能沿水平方向滑动，在竖向二向加载同时施加水平位移。所述的扭杆系统包括扭杆轴、扭转臂、连杆、支撑座；所述的水平油缸尾部装配铰链固定于反力架，活塞杆通过加载接头与双层滑台中间承载板联结，对其同时施加水平力，水平油缸与两个垂直油缸组合实现对扭杆系统同时施加三个方向载荷；这种创新设计，使滑台在承受压缩和拉伸载荷时，均能实现水平自由滑动；所述的牵引装置由拉杆和连接槽钢组成，其中连接槽钢两端左右对称位移加工有限位块，用于联结左右两端的双层滑台装置，同时连接槽钢两端左右两端分别装配了四根拉杆，中间通过螺栓进行锁紧将二个双层滑台联接成一个“牵引列车”，水平油缸的推力通过连接槽钢进行传递，水平油缸的拉力通过拉杆进行传递。本发明的技术特征及创新之一是设计两个竖向油缸分别对扭杆系统施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，模仿扭杆系统的实际工况，同时还满足扭杆系统大位移加载的要求；
本发明技术特征及创新之二是设计了两个双层滑台，通过牵引装置联接成一个整体， 双层滑台在承受压缩和拉伸载荷时均能沿水平方向滑动，在竖向2向加载同时施加水平位移，模仿了扭杆系统装车运行的实际工况，测试出了真正的刚度特性和疲劳寿命；
本发明技术特征及创新之三是机架和加载油缸可实现灵活自由的组合，满足不同类型扭杆系统及相关系统部件的试验要求和组合加载功能。
图1是本发明一个实施例的结构示意主视图； 图2是本发明一个实施例的结构示意俯视图3是本发明一个实施例的水平加载固定装置结构示意图； 图4是本发明一个实施例的水平加载固定装置侧视图；图5是本发明一个实施例的双层滑台装置结构示意图； 图6是本发明一个实施例的双层滑台装置侧视图； 图7是本发明一个实施例的牵引装置结构示意图。
具体实施例方式附图给出了本发明一个实施例，下面将接合附图对本发明做进一步的描述。通过附图可以看出，本发明涉及一种扭杆系统三向协调加载试验方法，所述的试验方法是将扭杆系统放置于一个模拟车体系统和模拟转向架系统中，其中扭杆系统的下端安装于模拟转向架系统中，通过扭杆系统的左右连杆的上端球铰与模拟车体系统相联接；扭杆系统左右两端分别于垂直方向与模拟车体系统联接，同时扭杆系统于水平方向与模拟转向架系统联接；在模拟车体系统上设有两个竖向加载油缸，两个竖向加载油缸从垂向对扭杆系统左右连杆施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，并通过扭转臂对扭杆轴施加扭矩；同时在模拟转向架系统上设有水平加载油缸，水平加载油缸从水平方向施加频率相同的横向载荷，从而实现对扭杆系统的三向协调加载试验。根据上述方法所提出的一种扭杆系统三向协调加载试验装置如附图1-4所示，至少包括一个模拟车体系统和一个模拟转向架系统；其中，扭杆系统的下端安装于模拟转向架系统中，扭杆系统通过扭杆系统的左右连杆的上端球铰与模拟车体系统相联接；扭杆系统左右两端分别于垂直方向与模拟车体系统联接，同时扭杆系统于水平方向与模拟转向架系统联接；在模拟车体系统上设有两个竖向加载油缸，两个竖向加载油缸从垂向对扭杆系统左右连杆施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，并通过扭转臂对扭杆轴施加扭矩; 同时在模拟转向架系统上设有水平加载油缸，水平加载油缸从水平方向施加频率相同的横向载荷，从而实现对扭杆系统的三向协调加载试验。所述的模拟车体系统主要包括机架油缸固定部分，机架油缸固定部分由机架1、平台2、反力架3、拉力板4、第一竖向加载油缸5、第二竖向加载油缸6和上固定装置7和8组成，其中第一竖向加载油缸5和第二竖向加载油缸6尾端固定于机架1顶端，前端通过横梁 11和12导向，以抵抗水平加载所产生的侧向变形，第一竖向加载油缸5和第二竖向加载油缸6的活塞杆通过上固定装置7和8与扭杆系统左右连杆9和10联结，并对其施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷。所述的转向架系统由水平加载固定部分、水平双向滑动部分、水平加载油缸、垫高支座和牵引装置组成；所述的水平加载固定部分(见附图1和3)由由两个水平加载固定装置19和20组成，每一个水平加载固定装置包括靠板13、压板14、压杆15、夹紧支座16、固定底板17组成；其中，扭杆系统的扭杆轴18通过橡胶衬套安装于夹紧支座16内，两个水平加载固定装置19和20分别安装于扭杆系统左或两侧，中心距与扭杆的长度相配，夹紧支座 16与固定底板17通紧固件固定在双层滑台中间承载板上表面；同时通过“月”字形压板14、 靠板13、压杆15将夹紧支座16进行再次加固，保证水平力传递到扭杆轴中心位置，实现水平滑动。所述的水平双向滑动部分由两个双层滑台21和22组成，每一个双层滑台包括有滑动导向装置23、滚动装置24、中间承载平台25 ；其中在中间承载平台25的下表面安装了滚动装置对，在中间承载平台25的上表面左右两侧安装了滚棒26，同时承载平台25上表面中间位置加工有螺纹孔，用于固定夹紧支座16，这种创新设计，使滑台在承受压缩和拉伸载荷时，均能实现水平自由滑动。两个双层滑台，通过牵引装置联接成一个整体，双层滑台在承受压缩和拉伸载荷时均能沿水平方向滑动，在竖向二向加载同时施加水平位移。所述的牵引部分由拉杆27和连接槽钢观组成，其中连接槽钢观两端左右对称位置加工有限位块四，用于联结左右两端的双层滑台装置，同时连接槽钢观两端左右两端分别装配了四根拉杆27，中间通过紧固件30进行锁紧将二个双层滑台联接成一个“牵引列车”，水平加载油缸31的推力通过连接槽钢观进行传递，水平加载油缸31的拉力通过拉杆27进行传递；所述的水平加载油缸尾部装配铰链固定于反力架，水平加载油缸31的活塞杆通过加载接头 32与双层滑台中间承载板联结，对其同时施加水平力，水平加载油缸与两个垂直油缸组合实现对扭杆系统同时施加三个方向载荷；这种创新设计，使滑台在承受压缩和拉伸载荷时， 均能实现水平自由滑动。所述的反力架3通过紧固件32固定在拉力板4上，拉力板4又通过拉力板固定件固定在平台2上。所述的扭杆系统包括扭杆轴、扭转臂、连杆、支撑座；
本发明的技术特征及创新之一是设计两个竖向油缸分别对扭杆系统施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，模仿扭杆系统的实际工况，同时还满足扭杆系统大位移加载的要求；
本发明技术特征及创新之二是设计了两个双层滑台，通过牵引装置联接成一个整体， 双层滑台在承受压缩和拉伸载荷时均能沿水平方向滑动，在竖向二向加载同时施加水平位移，模仿了扭杆系统装车运行的实际工况，测试出了真正的刚度特性和疲劳寿命；
本发明技术特征及创新之三是机架和加载油缸可实现灵活自由的组合，满足不同类型扭杆系统及相关系统部件的试验要求和组合加载功能。本发明的具体试验参数竖向通道1施加(-20 20) kN，竖向通道2施加 (20 -20) kN，频率IHz,水平加载士 60mm，频率IHz，循环加载200万次。
权利要求
1.一种扭杆系统三向协调加载试验方法，其特征在于所述的试验方法是将扭杆系统放置于一个模拟车体系统和模拟转向架系统中，其中扭杆系统的下端安装于模拟转向架系统中，通过扭杆系统的左右连杆的上端球铰与模拟车体系统相联接；扭杆系统左右两端分别于垂直方向与模拟车体系统联接，同时扭杆系统于水平方向与模拟转向架系统联接；在模拟车体系统上设有两个竖向加载油缸，两个竖向加载油缸从垂向对扭杆系统左右连杆施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，并通过扭转臂对扭杆轴施加扭矩；同时在模拟转向架系统上设有水平加载油缸，水平加载油缸从水平方向施加频率相同的横向载荷，从而实现对扭杆系统的三向协调加载试验。
2.如权利要求1所述的扭杆系统三向协调加载试验方法，其特征在于两个双层滑台， 通过牵引装置联接成一个整体，双层滑台在承受压缩和拉伸载荷时均能沿水平方向滑动， 在竖向二向加载同时施加水平位移。
3.一种扭杆系统三向协调加载试验装置，其特征在于至少包括一个模拟车体系统和一个模拟转向架系统，包括机架油缸固定装置、水平加载固定装置、双层滑台装置和牵引装置，扭杆系统置于模拟车体系统和模拟转向架系统中；其中，扭杆系统的下端安装于模拟转向架系统中，扭杆系统通过扭杆系统的左右连杆的上端球铰与模拟车体系统相联接；扭杆系统左右两端分别于垂直方向与模拟车体系统联接，同时扭杆系统于水平方向与模拟转向架系统联接；在模拟车体系统上设有两个竖向加载油缸，两个竖向加载油缸从垂向对扭杆系统左右连杆施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，并通过扭转臂对扭杆轴施加扭矩；同时在模拟转向架系统上设有水平加载油缸，水平加载油缸从水平方向施加频率相同的横向载荷，从而实现对扭杆系统的三向协调加载试验。
4.如权利要求3所述的扭杆系统三向协调加载试验装置，其特征在于所述的模拟车体系统主要包括机架油缸固定装置；所述的机架油缸固定部分由机架、平台、反力架、拉力板、竖向加载油缸一、竖向加载油缸二和上固定装置组成，其中竖向加载油缸尾端固定于机架顶端，前端通过横梁导向，以抵抗水平加载所产生的侧向变形，油缸活塞杆通过上固定装置与扭杆系统左右连杆联结，并对其施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷。
5.如权利要求4所述的扭杆系统三向协调加载试验装置，其特征在于所述的转向架系统由水平加载固定装置、双层滑台装置、水平加载油缸、垫高支座和牵引装置组成；所述的水平加载固定部分由靠板、压板、夹紧支座、挡块、双头螺杆和固定底板组成，其中扭杆轴通过橡胶衬套安装于夹紧支座内，分别安装于扭杆系统左或两侧，夹紧支座与固定底板通螺栓固定在双层滑台中间承载板上表面；同时通过“月”字形压板、靠板、双头螺杆将夹紧支座进行再次加固，保证水平力传递到扭杆轴中心位置，实现水平滑动；所述的水平双向滑动部分由滑动导向装置、滚动装置、中间承载平台组成，其中在中间承载平台的下表面安装了滚动装置，在中间承载平台的上表面左右两侧安装了滚棒，同时承载平台上表面中间位置加工有螺纹孔，用于固定夹紧支座，两个双层滑台，通过牵引装置联接成一个整体，双层滑台在承受压缩和拉伸载荷时均能沿水平方向滑动，在竖向二向加载同时施加水平位移。
6.如权利要求5所述的扭杆系统三向协调加载试验装置，其特征在于所述的扭杆系统包括扭杆轴、扭转臂、连杆、支撑座；所述的水平油缸尾部装配铰链固定于反力架，活塞杆通过加载接头与双层滑台中间承载板联结，对其同时施加水平力，水平油缸与两个垂直油缸组合实现对扭杆系统同时施加三个方向载荷。
7.如权利要求5所述的扭杆系统三向协调加载试验装置，其特征在于所述的牵引装置由拉杆和连接槽钢组成，其中连接槽钢两端左右对称位移加工有限位块，用于联结左右两端的双层滑台装置，同时连接槽钢两端左右两端分别装配了四根拉杆，中间通过螺栓进行锁紧将二个双层滑台联接成一个“牵引列车”，水平油缸的推力通过连接槽钢进行传递， 水平油缸的拉力通过拉杆进行传递。
全文摘要
一种扭杆系统三向协调加载试验方法及装置，将扭杆系统放置于一个模拟车体系统和模拟转向架系统中，其中扭杆系统的下端安装于模拟转向架系统中，通过扭杆系统的左右连杆的上端球铰与模拟车体系统相联接；扭杆系统左右两端分别于垂直方向与模拟车体系统联接，同时扭杆系统于水平方向与模拟转向架系统联接；在模拟车体系统上设有两个竖向加载油缸，两个竖向加载油缸从垂向对扭杆系统左右连杆施加大小相等、方向相反、频率相同的载荷，并通过扭转臂对扭杆轴施加扭矩；同时在模拟转向架系统上设有水平加载油缸，水平加载油缸从水平方向施加频率相同的横向载荷,从而实现对扭杆系统的三向协调加载试验。
文档编号G01N3/12GK102252920SQ20111010773
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者吴兴磊, 彭立群, 林达文, 王进 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司