测力轮对标定试验台的制作方法

本发明属于轨道车辆技术领域，尤其涉及一种测力轮对标定试验台。

背景技术：

根据gb/t5599-201《铁道机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》中附录c的要求，轮轨作用力一般通过测力轮对进行测量。测力轮对是轨道车辆动力学试验研究中的核心传感器件，通过标定轮对上设计位置处的应变变化，来检测检测机车、车辆、高速动车组在不同运行工况及线路条件下车轮作用在钢轨上的垂向力和横向力，通过对这些力值进行分析计算可导出脱轨系数、轮重减载率等重要的机车车辆动力学性能试验指标。测力轮对标定试验台是通过对测力轮对进行垂向、横向加载来标定测力轮对输出特性、检验测力轮对各项性能指标、保证轮轨力测量精度的关键设备。

测力轮对标定试验台包括用于承载测力轮对和加载单元的龙门架，为了给测力轮对的装入和取出提供作业空间，目前应用的测力轮对标定试验台的龙门架为可旋转结构，这就要求在测力轮对装入或取出作业时，首先需要通过天车等设备将门架向两侧翻转，待测力轮对装入或取出后，再借助天车等设备将龙门架重新旋转合拢。龙门架体积和重量都较大，对龙门架进行翻转不仅十分不方便，而且存在较大的安全隐患。

中国专利cn102564690a公开了一种新型的测力轮对标定试验台，包括作为其它组件支撑基础的标定台承载底座，设置在该标定台承载底座上用于固定安装测力轮对的龙门架组件，以及设置在龙门架组件上用于对测力轮对进行定位的轮对装卡限位装置，所述的轮对装卡限位装置具有可调整定位所述测力轮对的机构，该机构至少包括可沿所述标定台承载底座横向无级定位所述测力轮对的加载龙门结构。本发明测力轮对标定试验台包括两个龙门架，当装入或取出测力轮对时，通过龙门架横移驱动装置使两龙门架向外侧移动，直至两龙门架之间距离达到测力轮对装入或取出所需的空间，当测力轮对装入或取出试验台后，再通过横移驱动装置使龙门架向内侧运动，结构复杂且造价较高，不利于推广应用。

因此，设计出一种结构简单的测力轮对标定试验台，具有较高的实用性和性价比，对于本领域技术人员来说是非常必要的。

技术实现要素：

本发明针对上述的测力轮对标定试验台结构复杂的技术问题，提出一种结构简单的测力轮对标定试验台，具有较高的实用性和性价比。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种测力轮对标定试验台，包括门架单元，所述门架单元包括底梁、顶梁和两个竖梁，所述两竖梁的相对两端分别与底梁和顶梁相连；所述底梁上设置有可承载所述测力轮对的钢轨座，所述底梁进一步连接有辅助梁组件，所述辅助梁组件上设置有可与所述钢轨座相配合以装卸所述测力轮对的轨道。

作为优选，进一步包括可施加横向载荷的横向加载单元，所述横向加载单元包括设置于底梁上的滑动座，所述滑动座上可移动地安装有横向油缸，所述横向油缸的两端分别连接有第一顶杆和第二顶杆，所述第一顶杆和第二顶杆分别与所述测力轮对的轮对相接触。

作为优选，所述横向加载单元进一步包括可调节所述横向油缸横向移动的第一调节组件，所述第一调节组件包括设置于所述滑动座上的第一导轨，所述第一导轨上设置有可与所述第一导轨相配合的第一滑块，所述第一滑块与所述滑动座固连。

作为优选，所述滑动座上设置有与所述第一顶杆相配合的固定块，所述固定块设置有固定孔，所述第一顶杆可活动地安装于所述固定孔中。

作为优选，所述测力轮对标定试验台进一步包括可施加垂向载荷的垂向加载单元，所述垂向加载单元包括设置于所述顶梁上的垂向油缸，所述垂向油缸连接有可夹持所述测力轮对的轴端的装夹组件，所述装夹组件包括上下组合设置的第一装夹块和第二装夹块。

作为优选，所述第一装夹块和第二装夹块为v型块，所述第一装夹块和第二装夹块的v型内凹面相互背离设置。

作为优选，所述第一装夹块和第二装夹块之间设置有可防止所述测力轮对轴端的防护环。

作为优选，进一步包括横向调节单元，所述横向调节单元包括可调节所述横向加载单元横向移动的第二调节组件，所述第二调节组件包括设置于所述底梁上的第二导轨，所述第二导轨上设置有可与所述第二导轨相配合的第二滑块，所述第二滑块与所述滑动座固连；所述第二调节组件进一步包括设置于所述底梁上的止档座，所述止档座通过顶丝与所述滑动座的一端相连。

作为优选，所述横向调节单元进一步包括可限制所述横向加载单元横向移动的止动组件，所述止动组件包括顶杆和弹簧，所述顶杆的一端与所述滑动座的一端固连，所述顶杆的另一端与所述滑动座该端对应的止档座固连；所述弹簧压缩套设于所述顶杆上，所述弹簧的两端分别与所述滑动座、止档座接触。

作为优选，所述垂向油缸进一步连接有可监测所述垂向油缸载荷量的第一传感器；所述第二顶杆连接有可监测所述横向油缸载荷量的第二传感器；所述滑动座连接有可监测所述滑动座位移量的第三传感器。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的测力轮对标定试验台，其门架单元为固定安装的单门架，其底梁上连接有辅助梁组件，辅助梁组件上设置有可与钢轨座相配合的轨道，在轨道上朝向或者背离钢轨座方向推动测力轮对即可装卸测力轮对，避免了现有技术中装载和卸载测力轮对时需要移动门架的技术问题，结构简单，使用方便，有利于提高工作效率。

2、本发明的测力轮对标定试验台，其通过设置横向调节单元，改变了横向加载单元的横向位置并将横向加载单元在该横向位置处固定，从而实现了对测力轮对不同横向位置进行垂向加载。

附图说明

图1为本发明测力轮对标定试验台的主视图；

图2为本发明测力轮对标定试验台的俯视图；

图3为本发明测力轮对标定试验台的左视图；

图4为本发明横向加载单元的结构示意图；

图5为图3中a处放大图；

图6为本发明垂向加载单元的结构示意图。

以上各图中：1、门架单元；11、底梁；12、竖梁；13、顶梁；14、辅助梁组件；141、第一辅助梁；142、第二辅助梁；15、钢轨座；16、轨道；2、横向加载单元；21、滑动座；22、横向油缸；23、第一顶杆；24、第二顶杆；25、第一调节组件；251、第一导轨；252、第一滑块；26、固定块；3、垂向加载单元；31、垂向油缸；32、装夹组件；321、第一装夹块；322、第二装夹块；33、防护环；34、第一传感器；4、横向调节单元；41、第二调节组件；411、第二导轨；412、第二滑块；413、止档座；414、顶丝；42、止动组件；421、顶杆；422、弹簧；5、测力轮对；51、轴端；52、轮对；53、轮轴。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，测力轮对包括两个轮对和连接于两个轮对的轮轴，所述两个轮对的两端设置有轴端，加载试验时所述轮对放置于钢轨上，所述垂向油缸对所述轴端进行加载，所述横向油缸对两轮对进行加载；横向为附图1中水平方向，垂向为附图1中与横向垂直的上下方向；术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图3所示，一种测力轮对标定试验台，包括门架单元1，所述门架单元是本发明测力轮对标定试验台的安装其他附件和承受加载的主体，所述门架单元1包括底梁11、竖梁12和横梁13，所述底梁11横向放置，所述竖梁12为两个，所述两个竖梁12垂直设置于所述底梁11的两端，所述横梁13连接于所述两个竖梁12的顶端，所述底梁11、竖梁12和横梁13材质为钢材且通过焊接固定连接为整体；所述底梁11上设置有可承载所述测力轮对5的钢轨座15，所述钢轨座15为两个，加载试验时，所述测力轮对5的两个轮对52分别设置于所述钢轨座15上；所述门架单元1进一步包括辅助梁组件16，所述辅助梁组件16包括第一辅助梁141和第二辅助梁142，所述第一辅助梁141为两个，所述两个第一辅助梁141位于所述底梁11上钢轨座15相应位置的一侧，并与所述底梁11固定连接，所述第二辅助梁142位于所述底梁11上钢轨座15相应位置的另一侧，并与所述底梁11固定连接，所述第一辅助梁141和第二辅助梁142的材质为钢材，所述第一辅助梁141和第二辅助梁142通过焊接或者螺栓于所述底梁11固连成为整体，所述底梁11、竖梁12、横梁13、第一辅助梁141和第二辅助梁142之间的连接强度满足试验时对测力轮对加载载荷的要求；所述门架单元1进一步包括轨道16，所述轨道分别设置于所述第一辅助梁141和第二辅助梁142上并与所述钢轨座15相配合，装载时，通过天车或者叉车等外力工具将所述测力轮对5放置于所述第一辅助梁141上的轨道16上，人工推动所述测力轮对5沿该轨道16滚动至所述钢轨座15上，卸载时，人工推动所述测力轮对5滚动至所述第二辅助梁142上的轨道16上，并沿该轨道16滚动，然后通过天车或者叉车等外力工具将测力轮对5吊走。

本发明的测力轮对标定试验台，其门架单元为固定安装的单门架，其底梁上连接有辅助梁组件，辅助梁组件上设置有可与钢轨座相配合的轨道，在轨道上朝向或者背离钢轨座方向推动测力轮对即可装卸测力轮对，避免了现有技术中装载和卸载测力轮对5时需要移动门架的技术问题，结构简单，使用方便，有利于提高工作效率。

参见图1、图4，如图1、图4所示，本发明的测力轮对标定试验台进一步包括横向加载单元2，所述横向加载单元为所述测力轮对5施加横向载荷，所述横向加载单元2滑动座21、横向油缸22、第一顶杆23和第二顶杆24，所述滑动座21安装于所述底梁11上，所述横向油缸22横向设置于所述滑动座21上并可在所述滑动座21上横向移动，所述第一顶杆23和第二顶杆24分别连接于所述横向油缸22的两端，其中所述第二顶杆24与所述横向油缸22的顶出端相连；横向加载时，所述横向油缸22驱动所述第二顶杆24向右移动并与所述测力轮对5的轮对52相接触，随着所述横向油缸22顶出端继续顶出，所述测力轮对5的轮对52迫使所述横向油缸22沿着所述滑动座21向左移动，所述横向油缸22顶出端继续顶出，所述第一顶杆23与所述测力轮对5的轮对52相接触；所述第一顶杆23和第二顶杆24与所述测力轮对5对准后，所述横向油缸22继续顶出直至达到设计横向载荷值，从而实现对所述测力轮对横向加载。

具体地，为了实现所述横向油缸22在所述滑动座21上左右移动，所述横向加载单元2进一步包括第一调节组件25，所述第一调节组件25包括第一导轨251和第一滑块252，所述第一导轨251沿横向设置于所述滑动座21上，所述第一滑块252与所述第一导轨251相配合并可与所述第一导轨251上横向滑动，所述第一滑块252进一步与所述横向油缸22固定连接以带动所述横向油缸22在所述第一导轨251上横向移动。

继续参见图4，如图4所示，所述滑动座21上与所述第一顶杆23对应位置处设置有固定块26，所述固定块26横向设置有固定孔，所述第一顶杆23穿设于所述固定孔中并可在所述固定孔中横向移动，即所述固定孔与所述第一顶杆23间隙配合，所述固定块26可在横向油缸22移动过程中对所述第一顶杆23起支撑作用。

参见图1、图6，如图1、图6所示，所述测力轮对标定试验台进一步包括垂向加载单元3，所述垂向加载单元3为所述测力轮对5施加垂向载荷，所述垂向加载单元3包括垂向油缸31和装夹组件32，所述垂向油缸31垂向设置，所述垂向油缸31的顶出端位于下方并与所述装夹组件32固定连接，所述垂向油缸31的相对另一端位于上方并与所述横向13固定连接；所述装夹组件32包括上下组合设置第一装夹块321和第二装夹块322，所述第一装夹块321和第二装夹块322之间通过螺栓连接在一起并可装夹所述测力轮对5的轴端；为了对所述测力轮对5平稳夹持，所述垂向加载单元3设置为两个，所述两个垂向加载单元3分别位于所述测力轮对5两个轴端51对应位置处。

为了实现对所述测力轮对5轴端51自动找正，即，使所述测力轮对5轴端51自动落入所述装夹组件32的中心，所述第一装夹块321和第二装夹块322均设置为v型块，且所述第一装夹块321和第二装夹块322的v型内凹面相互背离设置，以使所述轴端51落入所述第一装夹块321和第二装夹块322的v型内凹面中。

作为优选，为了防止所述轴端51的磨损，所述第一装夹块321和第二装夹块322之间设置有防护环33，所述防护环33设置为尼龙或者铜材质并与所述轴端51外圆周面接触。

参见图4、图5，如图4、图5所示，为了实现对所述测力轮对5不同横向位置进行垂向加载，本发明的测力轮对标定试验台进一步包括可调节所述横向加载单元2横向位置的横向调节单元4，所述横向调节单元4包括第二调节组件41，所述第二调节组件41包括第二导轨411和第二滑块412，所述第二导轨411横向设置于所述底梁11上，所述第二滑块412与所述第二导轨411相配合并可在所述第二导轨411上横向滑动，所述第二滑块412的顶端与所述滑动座21底面固连以带动所述滑动座21沿横向在所述底梁11上移动，进而带动所述横向加载单元2整体横向移动；为了固定所述横向加载单元2的横向位置，所述第二调节组件41进一步包括设置于所述底梁11上的止档座413，以及与所述止档座413螺纹连接的顶丝414，所述止档座413位于所述滑动座21的横向一端，所述顶丝414横向设置且另一端与所述滑动座21的该端螺纹连接；通过止档座413和顶丝414的相互配合使所述横向加载单元2的横向位置固定，进一步地，通过旋转所述顶丝414与所述止档座413连接的一端从而改变所述横向加载单元2的横向位置。

作为优选，为了增加所述横向加载单元2横向调节过程中的稳定性，所述第二调节单元41设置为两个，所述两个第二调节单元41分别与所述滑动座21的左右两端相连接，所述两个第二导轨411、第二滑块412分别位于所述滑动座21左右两端的下方，所述两个第二滑块412分别与所述滑动座21底面相连；所述两个止档座413分别位于所述滑动座21的左右两侧，所述两个止档座413分别通过顶丝414分别与所述滑动座21的两端相连。

进一步地，当改变所述横向加载单元2的横向位置时，需要先将所述滑动座21两端的顶丝414旋出此时所述滑动座21在左右方向处于自由状态，即所述滑动座21在左右方向均可发生位移，为了增加调节所述横向加载单元2横向位置时的便捷性，所述横向调节单元4进一步包括可限制所述横向加载单元2横向移动的止动组件42，所述止动组件42为与所述滑动座21横向一端的第二调节组件41上，所述止动组件42包括顶杆421和弹簧422，所述顶杆421的一端与所述滑动座21的一端固连，所述顶杆421的另一端与所述滑动座21该端对应的止档座413固连；所述弹簧422套设于所述顶杆421上，所述弹簧222的两端分别与所述滑动座21、止档座413接触，所述弹簧422处于压缩状态，从而对所述滑动座21和该端的止档座413施加压力，当所述滑动座21两端的顶丝414旋出时，所述弹簧422的弹力迫使所述滑动座21朝向背离所述止动组件42所在端的方向移动，即，所述滑动座21只能单向运动，进而便于调节所述横向加载单元2的横向位置。

需要说明的是，所述垂向油缸31和横向油缸22均连接有液压系统以及可分别控制所述垂向油缸31和横向油缸22输出压力的控制阀组件。

本发明的测力轮对标定试验台进一步包括控制单元，所述控制单元包括传感器组件，所述传感器组件包括可监测所述横向油缸22载荷量的第一传感器27，可监测所述垂向油缸31载荷量的第二传感器34，以及可监测所述滑动座21位移量的第三传感器43，所述第一传感器27设置于所述横向油缸22的顶出端并与所述第二顶杆24相连，所述第二传感器34设置于所述垂向油缸31的顶出端与所述装夹组件32之间，所述第三传感器43设置于所述滑动座21的底面；所述控制单元进一步包括可向所述横向油缸22和垂向油缸31发出控制信号的控制模块，传感器组件将检测信号发送给控制模块，控制模块发出控制信号，进而实现本发明测力轮对标定试验台的自动加载功能，提高本发明测力轮对标定试验台的准确性和稳定性，并降低了工作人员的劳动强度。当无需自动加载时，可将控制单元关闭，手动操作所述横向油缸22和垂向油缸31的启停，提高操作灵活性能。

为了使本发明的测力轮对标定试验台更加清楚，下面对本发明测力轮对标定试验台的工作过程进行说明如下：

测力轮对5安装：

利用叉车或者天车等外力工具将测力轮对5放置到第一辅助梁141的轨道16上，手动推动测力轮对5沿该轨道16滚动至所述底梁11的钢轨座15上，同时位于所述两个垂向加载单元3的正下方，且和所述横向加载单元2同轴线；安装所述装夹组件32和防护环33至所述垂向油缸31下方，同时启动两个垂向油缸31以使所述装夹组件32与所述轴端51平齐，手动穿设两个轴端51至所述两个防护环33中；启动横向油缸22,以使所述第一顶杆23或者第二顶杆24与所述轮对52接触，随着所述横向油缸22继续顶出，以及所述横向油缸22沿所述第一导轨251滑动，所述第一顶杆23和第二顶杆24均与所述轮对52接触，从而完成测力轮对5的安装作业；

加载：

启动所述横向油缸22以对所述测力轮对5进行横向加载，所述第一传感器27将横向载荷值传递给控制模块，所述控制模块发出控制信号给所述横向油缸22的控制阀组件，从而使所述横向油缸22的输出压力满足设定值，横向加载完成后关闭所述横向油缸22；启动所述垂向油缸31以对所述测力轮对5进行垂向加载，所述第二传感器34将垂向载荷值传递给控制模块，所述控制模块发出控制信号给所述垂向油缸31的控制阀组件，从而使所述垂向油缸31的输出压力满足设定值，垂向加载完成后关闭所述垂向油缸31；

对测力轮对5横向不同位置进行垂向加载：

再次启动所述两个垂向油缸31以提起所述测力轮对5，分别将所述滑动座21两端止档座413上的顶丝414从所述滑动座21上旋出，推动滑动座21沿横向移动，并通过所述第三传感器43监测所述滑动座21横向位移量；当所述滑动座21移动至设计位置时，再次分别将所述顶丝414与所述滑动座21旋紧，重复上述垂向加载作业以对所述测力轮对5横向不同位置进行垂向加载。