轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装及方法与流程

本发明涉及一种轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装，用于轨道车辆轴箱弹簧的粘附强度检测。本发明还涉及轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的方法。

背景技术：

轴箱弹簧在列车运行过程中垂向起承载、衰减振动的作用，并传递牵引、制动载荷及横向导引载荷，由于安装简单、方便，终生免维护的特点广泛应用于地铁、轻轨以及低地板车中。

轴箱弹簧的主要结构如图1所示，由内至外依次为芯轴、隔板和外套，其中芯轴、隔板和外套之间通过橡胶层硫化连接，轴箱弹簧的垂向极限承载由芯轴与隔板、隔板与隔板及隔板与外套间的粘附强度决定，粘附强度越大，其所能承受的极限承载越大。根据轨道车辆的运行工况和承载需求，轴箱弹簧在使用过程中所能承受的极限承载，应在轴箱弹簧设计载荷范围内。轴箱弹簧安装于轨道车辆转向架上，其中轴箱弹簧的外套与转向架构架固定连接，芯轴与轴箱体固定连接；在承载减振过程中，外套与芯轴之间发生相对运动，使轴箱弹簧沿轴向伸缩或沿径向变形。在轴箱弹簧沿轴向拉伸时，轴箱弹簧内部中某一层的橡胶发生断裂或永久性变形，都将直接影响轴箱弹簧的振减性能，其承载能力也将聚降，无法满足使用过程中的极限承载要求，而通过检测轴箱弹簧的粘附强度，可直接判断出轴箱弹簧的垂向承载能力是否符合设计要求，因此轴箱弹簧粘附强度的检测相当必要。

根据tb/t2843-2015《机车车辆用橡胶弹性元件通用技术条件》附录c规定的粘附强度试验原理：试件为产品实物，在试件的两外侧连接件（即轴箱弹簧的外套和芯轴部分）上施加垂直拉力，测定试件变形的最大力，试件单位面积上的最大力为橡胶与连接板的粘合强度。根据上述检测原理，现有技术中主要采用垂向加压装置和辅助支撑工装对轴箱弹簧进行粘附强度检测，其检测过程是将轴箱弹簧倒置于呈圆筒形框架结构的辅助支撑工装上，轴箱弹簧的外套置于工装上，轴箱弹簧的芯轴从伸入工装中，通过垂向加压装置对芯轴加压，使芯轴与外套之间承受预设的极限载荷值，当加压时间达到预设时间，而轴箱弹簧并无损伤时，则说明轴箱弹簧的粘附强度符合设计要求，否则不符合。采用上述的检测方法可有效的检测出轴箱弹簧的粘附强度是否合格，但也存在以下缺点：

1、一种尺寸的辅助支撑工装只能对应一种尺寸的轴箱弹簧，辅助支撑工装的无通用性，在检测过程中需耗费大量的时间和人力来更换不同的尺寸的辅助支撑工装，以适应不用尺寸的轴箱弹簧的测试。

2、各种尺寸的辅助支撑工装，数量多，制作成体大，存放空间占用大，保存管理难度大。

3、轴助支撑工装顶部与轴箱弹簧外套底部的接触面积较大，在垂向加压过程中与轴箱弹簧外套间的碰伤风险大。

因此，开发一种可随待检测轴箱弹簧的尺寸变化而变化的柔性辅助工装，克服现有技术中的辅助支撑工装，无通用性、换型劳动强度大、检测用时长、效率低、存放占用空间大、难管理且易碰伤检测产品的缺陷是本发明研究的目的。

技术实现要素：

本发明提供的轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装，可根据待检测轴箱弹簧的大小进行尺寸的自动调整，通用性强，本发明还提供一种轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装，包括水平设置的圆环形的底盘、设置在底盘上用于支撑轴箱弹簧的支撑架、用于调整支撑架在底盘上位置的位置调整动力机构，位置调整动力机构的启闭由外部控制系统协调控制，其特征在于所述的支撑架由至少两个支撑臂组成，支撑臂沿底盘上的同一圆周线间隔分布，位置调整动力机构与支撑臂传动连接，启动位置调整动力机构驱动数个支撑臂沿底盘径向同步移动使支撑架沿底盘径向扩展或收拢。

优选的，所述的支撑臂垂直于底盘，支撑臂为从下至上厚度逐渐减小的契形状，且支撑臂相对的内表面为垂直对底盘的圆弧面，每个支撑臂的内表面的圆弧半径相等。

优选的，所述的内表面的顶部为至少具有一层台阶的阶梯结构，所述的阶梯结构的各层台阶边缘均为圆角过渡边缘。

优选的，所述的阶梯结构中沿垂向的圆弧台阶面的圆弧半径从下至上依次递增，且每个圆弧台阶面的中间位置均装有与外部控制系统连接的位置传感器，所述的位置传感器嵌入支撑臂中，且位置传感器的感应探头与圆弧台阶面齐平。

优选的，所述的支撑臂的底部与底盘上沿径向设置且对支撑臂的移动起导向作用的导向凹槽滑移配合，支撑臂的底部沿宽度方向的两侧具有防倾斜突棱，所述的导向凹槽的两侧具有与防倾斜突棱相对应的侧凹槽，防倾斜突棱伸入侧凹槽防止支撑臂倾斜。

优选的，所述的支撑臂的底部装有与导向凹槽配合的底板，所述的防倾斜突棱设置在底板的左右两侧，所述底板的前后两端均从支撑臂沿底盘径向的前后两侧突出，且底板的前端呈与支撑臂前侧接触的”l”形状。

优选的，所述的位置调整动力机构包括固定在支撑臂上在齿条、与齿条啮合的齿轮、用于带动齿轮转动的动力机构，所述的齿条沿底盘径向设置，启动所述的动力机构带动齿轮转动，使齿条沿底盘径向移动，从而带动支撑臂沿底盘径向移动。

优选的，所述的动力机构包括电机、与齿轮轴连接的齿轮轴和通过电机传动的传动链条，所述的底盘外侧面具有向内凹进的安装凹槽，所述的齿轮轴垂向安装在安装凹槽中，齿轮轴顶部从底盘上表面穿出与齿轮固连，传动链条与齿轮轴上的链条轮配合绕行在数个齿轮轴上，电机安装在底盘的外侧，启动电机驱动传动链条绕底盘周向运动，带动齿轮轴转动，从而带动齿轮转动。

轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的方法，其特征在于采用以上所述的轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装进行检测，步骤如下：

a：将轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装固定于支架上；

b：根据待检测轴箱弹簧外套的内径值，通过外部控制系统启动位置调整动力机构驱动数个支撑臂沿底盘径向同步移动，使支撑架的内径值等于待检测轴箱弹簧外套的内径值；

c：放置待检测的轴箱弹簧，待检测的轴箱弹簧的外套置于支撑臂上，待检测轴箱弹簧的芯轴伸入支撑架中；

d：利用垂向加压装置，对待检测的轴箱弹簧的芯轴进行垂直加压，判断待检测的轴箱弹簧的粘附强度是否合格。

优选的，根据权利要求8所述的轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的方法，其特征在于所述的步骤“c”具体为：

c1：放置待检测的轴箱弹簧，待检测的轴箱弹簧的外套底部与支撑臂顶部的阶梯结构其中一层台阶的水平台阶面接触，待检测轴箱弹簧的外套侧面与该层台阶的圆弧台阶面之间为小间隙配合；

c2：每个支撑臂上的位置传感器将待检测轴箱弹簧的外套侧面与圆弧台阶面间的间隙距离值传输到外部控制系统中；

c3：外部控制系统根据位置传感器的传输数值，判断待检测轴箱弹簧的放置位置是否合格，合格则继续进行后续检测，否则外部控制系统将发出待检测轴箱弹簧放置位置不合格的报警提示声，提示操作人员对待检测轴箱弹簧进行位置调整，直至外部控制系统判断待检测轴箱弹簧的放置位置合格。

本发明的有益效果是：

1、本发明的轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装，包括底盘、支撑架、位置调整动力机构，其中支撑架由至少两个支撑臂组成，通过位置调整动力机构驱动支撑臂沿底盘径向移动，使支撑架沿底盘径向扩展或收拢，从而使支撑架可支撑尺寸不同的轴箱弹簧，解决现有技术中辅助支撑工装尺寸无法改变，无通用性的技术问题，使辅助柔性工装可根据待检测轴箱弹簧的大小进行尺寸的自动调整，通用性强。

2、采用本发明的辅助柔性工装即可完成对不同尺寸的轴箱弹簧的辅助支撑，在轴箱弹簧的粘附强度检测过程中，无需再对辅助工装进行换型，可大大降低检测过程中的劳动强度，加快检测速度，提高检测效率。

3、省去了对现有技术中各规格型号的辅助支撑工装的存放和管理，节约大量生产空间和管理人力，降低轴箱弹簧检测的投入成本。

4、本发明的辅助柔性工装中支撑臂沿底盘上的同一圆周线间隔分布，支撑臂与轴箱弹簧的接触面积更小，可减少轴箱弹簧的检测过程中的碰伤风险。

5、本发明的轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的方法，采用本发明的辅助柔性工装对轴箱弹簧进行粘附强度检测，检测过程操作简单，无需人工对辅助工装进行换型，位置调整动力机构的启闭由外部控制系统协调控制，提高了检测过程的自动化水平，降低了检测过程中的劳动强度，检测速度快、效率高。

附图说明

图1为轴箱弹簧的结构示意图。

图2为具体实施方式中轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装的结构示意图。

图3为支撑架沿底盘径向扩展或收拢的平面示意图。

图4为具体实施方式中轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装剖切示意图。

图5为支撑臂的局部示意图。

图6为支撑臂上安装位置传感器的结构示意图。

图7为具体实施方式中轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装的局部示意图。

图8为具体实施方式中轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装的局部示意图。

图9为具体实施方式中轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装的正面剖视图。

图10为待检测的轴箱弹簧置于轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装上的剖视图。

具体实施方式

下面结合图2至图10对本发明的实施例做详细说明。

轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装，包括水平设置的圆环形的底盘1、设置在底盘1上用于支撑轴箱弹簧的支撑架2、用于调整支撑架2在底盘1上位置的位置调整动力机构3，位置调整动力机构3的启闭由外部控制系统协调控制，其特征在于所述的支撑架2由至少两个支撑臂21组成，支撑臂21沿底盘1上的同一圆周线间隔分布，位置调整动力机构3与支撑臂21传动连接，启动位置调整动力机构3驱动数个支撑臂21沿底盘1径向同步移动使支撑架2沿底盘1径向扩展或收拢。

从图2中可以看出，支撑臂21的数量为六个，且沿底盘1上的同一圆周线均匀间隔分布，即相邻的支撑臂21之间间隔的弧度为60度。在位置调整机构3的驱动下，六个支撑臂21的同步沿底盘1径向运动，如图3所示，使支撑架2沿底盘1径向扩展或收拢，在检测时可根据轴箱弹簧的尺寸来调整支撑架2在底盘1上的位置，使各种尺寸的轴箱弹簧均可通过以上所述的辅助柔性工装进行粘附强度的检测，位置调整动力机构3通过外部控制系统协调控制，无需人力调整支撑臂21的位置，通过操作外部控制系统可实现支撑架2的自动扩展或收拢，提高检测的自动化水平。

其中，所述的支撑臂21垂直于底盘1，支撑臂21为从下至上厚度逐渐减小的契形状，支撑臂21的底部厚度大，可提高支撑臂21的支撑强度和稳定性，顶部厚度小可减少支撑臂21与轴箱弹簧的接触面积，减少轴箱弹簧在检测过程中碰伤的风险。支撑臂21相对的内表面21.1为垂直对底盘1的圆弧面，每个支撑臂21的内表面21.1的圆弧半径相等，在制作支撑臂21时，可通过一柱形金属材料掏空形成内圆柱面，再进行等量分割成型，如此可保证每个支撑臂21的内表面21.1的圆弧半径相等，使各个支撑臂21的内表面21.1同心度高度一致，可提高轴箱弹簧放置的位置准确度。

其中，所述的内表面21.1的顶部为至少具有一层台阶的阶梯结构21.2，用阶梯结构21.2中的水平面支撑轴箱弹簧外套的底面，用阶梯结构21.2中的垂直面与轴箱弹簧外套的侧面间隙配合，在轴箱弹簧放置时进行位置导向，提高放置的位置准确度，而且多层台阶的阶梯结构21.2也可以适用轴箱弹簧外套直径逐渐增大的多种轴箱弹簧的支撑，所述的阶梯结构21.2的各层台阶边缘均为圆角过渡边缘，即可避免轴箱弹簧放置时与台阶边缘擦碰，又可避免在检测过程中台阶边缘对轴箱弹簧的外套底面形成压痕。

其中，所述的阶梯结构21.2中沿垂向的圆弧台阶面21.21的圆弧半径从下至上依次递增，且每个圆弧台阶面21.21的中间位置均装有与外部控制系统连接的位置传感器5，所述的位置传感器5嵌入支撑臂21中，且位置传感器5的感应探头与圆弧台阶面21.21齐平，用位置传感器5来测量圆弧台阶面21.21到轴箱弹簧外套侧面的距离，并传输到外部控制系统中，外部控制系统根据数个位置传感器5的传输数据，判断轴箱弹簧的放置位置是否合格，如不合格则发生报警，提示重新放置或进行位置调整。

其中，所述的支撑臂21的底部与底盘1上沿径向设置且对支撑臂21的移动起导向作用的导向凹槽11滑移配合，支撑臂21的底部沿宽度方向的两侧具有防倾斜突棱21.3，所述的导向凹槽11的两侧具有与防倾斜突棱21.3相对应的侧凹槽11.1，防倾斜突棱21.3伸入侧凹槽11.1防止支撑臂21倾斜。支撑臂21在底盘1上的移动通过导向凹槽11导向，防止支撑臂21在底盘1的上发生偏移，同时侧凹槽11.1与防倾斜突棱21.3的配合可有效防止支撑臂21倾斜，提高支撑臂21的支撑强度，有效防止支撑架2在检测过程中发生倾覆。

具体的，所述的支撑臂21的底部装有与导向凹槽11配合的底板21.4，所述的防倾斜突棱21.3设置在底板21.4的左右两侧，所述底板21.4的前后两端均从支撑臂21沿底盘1径向的前后两侧突出，且底板21.4的前端呈与支撑臂21前侧接触的”l”形状，即底板21.4的前端与内表面21.1接触。支撑臂21移动时，底板21.4在导向凹槽11中移动，底板21.4的前后端均从支撑臂21前后两侧突出，可增加支撑臂21底部的支撑强度，进一步防止支撑臂21倾斜，而且底板21.4前端的”l”形状，可有效防止支撑臂21在垂向受压时向内倾斜，提高支撑臂21的支撑可靠性。

其中，所述的位置调整动力机构3包括固定在支撑臂21上在齿条31、与齿条31啮合的齿轮32、用于带动齿轮32转动的动力机构33，所述的齿条31沿底盘1径向设置，启动所述的动力机构33带动齿轮32转动，使齿条31沿底盘1径向移动，从而带动支撑臂21沿底盘1径向移动。通过齿条31与齿轮32的啮合结构，提高支撑臂21在底盘1上移动的位移精确度，啮合驱动方式，结构简单，安装方便，便于更换和维修。如图7所示，齿条21固定在底板21.4上，带动底板21.4移动，根据实际的安装需求，齿条21也可以固定在支撑臂21的其它位置上。

具体的，所述的动力机构33包括电机33.1、与齿轮32同轴连接的齿轮轴33.2和通过电机33.1传动的传动链条33.3，所述的底盘1外侧面具有向内凹进的安装凹槽12，所述的齿轮轴33.3垂向安装在安装凹槽12中，齿轮轴33.2顶部从底盘1上表面穿出与齿轮32固连，传动链条33.3与齿轮轴33.2上的链条轮配合绕行在数个齿轮轴33.2上，电机33.1安装在底盘1的外侧，启动电机33.1驱动传动链条33.3绕底盘1周向运动，带动齿轮轴33.2转动，从而带动齿轮32转动。通过传动链条22.3的运行带动齿轮32带动，从而带动齿条31沿底盘1径向运动，使支撑臂21运动，支撑臂21运动的同步性高。而在实际运用中，也可以采用在齿轮轴33.2上绕行同步带，通过同步带的运动带动齿轮32的转动。

轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的方法，其特征在于采用以上所述的轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装进行检测，步骤如下：

a：将轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装固定于支架上，保证在垂向加压的过程中轴箱弹簧的芯轴不与地面接触。

b：根据待检测轴箱弹簧外套的内径值，通过外部控制系统启动位置调整动力机构3驱动数个支撑臂21沿底盘1径向同步移动，使支撑架2的内径值等于待检测轴箱弹簧外套的内径值；需要说明的是为了快速的获知待检测轴箱弹簧外套的外/内径值，可在待检测轴箱弹簧上贴粘具有外套外/内径值信息的二维码，外部控制系统通过对待检测轴箱弹簧上二维码的扫描即可获知其外套内径值，并控制位置调整动力机构3启动，对支撑架2的位置进行自动调整。

c：放置待检测的轴箱弹簧100，待检测的轴箱弹簧100的外套置于支撑臂21上，待检测轴箱弹簧的芯轴伸入支撑架2中；为了提高检测的自动作程度，可以采用与外部控制系统连接的机械手放置待检测的轴箱弹簧，操作外部控制系统控制机械手，从而省去人工搬抬待检测轴箱弹簧的工序，进一步降低检测过程中的劳动强度。

d：如图10所示，利用垂向加压装置，对待检测的轴箱弹簧的芯轴进行垂直加压，判断待检测的轴箱弹簧的粘附强度是否合格，其中垂向压力fn的作用时间和大小，由待检测轴箱弹簧的设计载荷范围决定。

所述的步骤“c”具体为：

c1：放置待检测的轴箱弹簧，待检测的轴箱弹簧的外套底部与支撑臂21顶部的阶梯结构21.2其中一层台阶的水平台阶面接触，待检测轴箱弹簧的外套侧面与该层台阶的圆弧台阶面21.21之间为小间隙配合；

c2：每个支撑臂21上的位置传感器5将待检测轴箱弹簧的外套侧面与圆弧台阶面21.21间的间隙距离值传输到外部控制系统中；

c3：外部控制系统根据位置传感器5的传输数值，判断待检测轴箱弹簧的放置位置是否合格，合格则继续进行后续检测，否则外部控制系统将发出待检测轴箱弹簧放置位置不合格的报警提示声，提示操作人员对待检测轴箱弹簧进行位置调整，直至外部控制系统判断待检测轴箱弹簧的放置位置合格。运用位置传感器5，提高待检测轴箱弹簧的放置准确率，检测的可靠性和准确度更高。

以上所述的轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的辅助柔性工装及方法的优点在于：

1、通过位置调整动力机构驱动支撑臂沿底盘径向移动，使支撑架沿底盘径向扩展或收拢，从而使支撑架可支撑尺寸不同的轴箱弹簧，解决现有技术中辅助支撑工装尺寸无法改变，无通用性的技术问题，使辅助柔性工装可根据待检测轴箱弹簧的大小进行尺寸的自动调整，通用性强。

2、在轴箱弹簧的粘附强度检测过程中，无需再对辅助工装进行换型，可大大降低检测过程中的劳动强度，加快检测速度，提高检测效率。

3、省去了对现有技术中各规格型号的辅助支撑工装的存放和管理，节约大量生产空间和管理人力，降低轴箱弹簧检测的投入成本。

4、辅助柔性工装中支撑臂沿底盘上的同一圆周线间隔分布，支撑臂与轴箱弹簧的接触面积更小，可减少轴箱弹簧的检测过程中的碰伤风险。

5、位置调整动力机构中采用齿条与齿轮啮合驱动方式，驱动支撑臂移动，提高支撑臂移动的位移精确度，且啮合驱动结构简单，安装方便，便于更换或维修。

6、位置调整动力机构中采用传动链条和齿轮轴配合传动，保证多个齿轮同时转动，支撑臂移动的同步性高。

7、支撑臂顶部采用阶梯结构，为轴箱弹簧的放置进行位置导向，提高轴箱弹簧的放置准确度。

8、支撑臂底部加装的底板可有效增加支撑臂的支撑强度，且支撑臂底部与底盘之间具有防倾斜结构，可有防止支撑臂在受压过程中倾斜，提高工装的使用可靠性和安全性。

9、在支撑臂顶部加装位置传感器，通过位置传感器向外部控制系统传输感应数据，对轴箱轴箱的支撑放置位置进行有效监测，保证轴箱弹簧准确放置，提高检测的准确性和可靠性。

10、轨道车辆轴箱弹簧粘附强度检测的方法，采用本发明的辅助柔性工装对轴箱弹簧进行粘附强度检测，检测过程操作简单，无需人工对辅助工装进行换型，位置调整动力机构的启闭由外部控制系统协调控制，提高了检测过程的自动化水平，降低了检测过程中的劳动强度，检测速度快、效率高。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。