弹簧疲劳试验装置及其试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种弹簧疲劳试验装置及其实验方法，尤其是一种能够实现弹簧垂 向和横向疲劳试验的装置及其试验方法。
【背景技术】
[0002] 弹簧是轨道交通车辆领域的关键零部件之一，对车辆起到了减震及支撑作用，其 对车辆的整体性能和安全运行起到了重要的作用。统计结果表明，弹簧疲劳断裂占弹簧断 裂失效的80%_90%，弹簧疲劳失效后对轨道交通车辆的安全运行影响巨大，甚至造成不可挽 回的损失，因此为了保证弹簧的性能和产品质量，弹簧必须进行严格的垂向和横向疲劳测 试。
[0003] 弹簧疲劳试验机是对弹簧进行疲劳加载的试验设备，其通过在实验室环境下对被 测试件施加周期性的应力来达到测试被测试件疲劳寿命的目的，通过试验得出可靠性数据 用于研宄弹簧的疲劳性能；目前市场上常见的弹簧疲劳试验机基本上用于实现弹簧的垂向 疲劳试验，对于能够进行弹簧横向疲劳试验的装置，市场上鲜有看见；而既能够实现弹簧的 垂向疲劳试验，又能够实现弹簧横向疲劳试验的装置目前尚未见到，因此迫切需要研宄一 款这样的装置。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种结构简单、操 作便利的既能够实现弹簧垂向，又能够实现弹簧横向疲劳试验的装置及其试验方法。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案来实现： 一种弹簧疲劳试验装置，包括框架，所述框架包括一平板以及固定于所述平板上的两 个导向框架，所述两个导向框架对称设置，所述两个导向框架内侧壁之间设置有能够沿Y 轴方向往复运动的第一滑动机构以及能够沿Z轴方向往复滑动的第二滑动机构；所述两个 滑动机构之间设置有用于固定和快速更换试验弹簧的弹簧固定机构；所述两个滑动机构均 连接有能够驱动并控制它们往复滑动的动力源。
[0006] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：所述第一滑动机构包括分别固设于所述 两个导向框架内侧壁上的用于导向的侧导向块，所述侧导向块之间卡设有一支撑块，所述 支撑块沿X轴方向的两侧壁上对称设置有凹槽，所述凹槽与侧导向块配合形成滑动结构并 使所述支撑块沿Y轴方向往复滑动；还包括滚筒装置，所述滚筒装置包括保持架以及卡设 于其中的滚筒，其安装于所述平板与所述支撑块之间；所述滚筒装置的一侧间隙设置有对 其进行导向和约束的导向轮，所述导向轮固定在导向框架上。
[0007] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：所述支撑块的凹槽内壁上固设有与所 述侧导向块相配合的聚四氯乙烯材质磨耗板，所述磨耗板与侧导向块的间隙处填充有润滑 脂。
[0008] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：所述滚筒装置与导向轮之间的间隙范围 在 lmm-3mm〇
[0009] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：所述滚筒装置与所述平板之间以及所述 滚筒装置与所述支撑块之间均设置有金属材质的磨耗板。
[0010] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：所述第二滑动结构包括卡设于所述导向 框架之间的上支撑，所述上支撑位于所述支撑块的上方且与其顶面平行，所述上支撑能够 沿开设于所述导向框架内侧壁上的Z轴方向的滑槽滑动，所述滑槽中还设置有限制所述上 支撑滑动的限位机构。
[0011] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：所述弹簧固定机构包括设置于所述支撑 块顶面的第一弹簧定心装置以及设置于所述上支撑底面并与所述第一弹簧定心装置同轴 的第二弹簧定心装置，测试弹簧卡设于所述第一弹簧定心装置和第二弹簧定心装置之间。
[0012] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：所述第一弹簧定心装置、第二弹簧定心 装置均包括橡胶垫，并通过螺栓分别固定在所述支撑块、上支撑上或者所述第一弹簧定心 装置、第二弹簧定心装置均包括弹簧螺母，且所述弹簧螺母通过快换接头分别固定于所述 支撑块、上支撑上。
[0013] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：驱动和控制所述第一滑动机构运动的动 力源包括一作动器，所述作动器是气体作动器或是电器作动器或是液压伺服作动器或是电 流变流体作动器，所述作动器固设于所述平板上且其活塞杆与所述支撑块连接，以驱动所 述支撑块往复滑动并控制其滑动的距离。
[0014] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：驱动和控制所述第一滑动机构运动的动 力源包括一伺服电机，所述伺服电机设置于所述平板与第一滑动机构之间。
[0015] 优选的，所述的弹簧疲劳试验装置，其中：所述伺服电机与第一滑动机构之间还设 置有滑板，所述滑板与第一滑动机构通过螺栓连接，所述滑板卡设于所述导向框架两侧内 壁上开设的Y轴方向的滑槽中并可以沿所述滑槽滑动。
[0016] 一种弹簧疲劳试验方法，包括以下步骤： 51、 将与测试弹簧相匹配的第一弹簧定心装置通过螺栓固定在支撑块上，将所述测试 弹簧内径套进第一定心装置的外圆面，所述测试弹簧的底面坐在所述第一弹簧定心装置的 橡胶垫上； 52、 将第二弹簧定心装置通过螺栓固定在上支撑上，将所述上支撑安装进滑槽中，调整 所述支撑块Y轴方向位置，保证所述第一弹簧定心装置、第二弹簧定心装置同轴，使所述测 试弹簧的上部内径套进所述第二定心装置的外圆面，第二弹簧定心装置根据测试弹簧的实 际安装情况确定是否安装橡胶垫； 53、 将Z轴方向动力源同所述上支撑连接，将Y轴方向动力源同所述支撑块连接，Y轴 动力源锁死所述支撑块保证其固定不动，Z轴动力源根据相应的试验标准，使所述上支撑沿 Z轴方向开设的滑槽往复滑动，对所述测试弹簧进行垂向疲劳试验； 54、 按照相应标准完成疲劳试验后，通过本装置进行测试弹簧的横向疲劳试验，根据测 试标准通过Z轴动力源使所述上支撑对所述测试弹簧施加垂向载荷，并通过所述滑槽中设 置的限位机构将所述上支撑卡死，Y轴动力源驱动所述支撑块按照相应标准的试验要求进 行横向的疲劳试验； 55、 横向疲劳试验结束后，通过Z轴动力源使所述上支撑对测试弹簧施加垂向载荷，解 除所述滑槽中设置的限位机构，Z轴动力源卸载，将安装有所述第二弹簧定心装置的上支撑 移除，测试弹簧即可取出，试验结束。 本发明技术方案的优点主要体现在： 该装置结构经凑、操作简单，通过该装置，将垂向压缩结构与横向移动结构融合在一体 化的装置中，使支撑块既能够沿水平方向滑动，又能够固定不动，其与可滑动的上支撑相配 合，从而使本装置既能进行弹簧的垂向疲劳试验，也可以进行横向疲劳试验，实现了多种功 能。
[0017] 通过将弹簧定心装置设置成弹簧螺母和快换接头相配合的结构，或者根据弹簧尺 寸设计成不同的带有橡胶垫的定心装置，使该装置得可以根据弹簧的不同直径快速更换弹 簧螺母，以适应不同弹簧的测试要求，既能快速更换，又大大提高了本装置的测试范围。
[0018] 通过设置卡设于导向框架滑槽中的滑板，可以为支撑块提供支撑，同时减小垂向 疲劳试验时，向下的压力对伺服电机的影响。
[0019] 通过设置作动器或者伺服电机，可以有效的控制测试过程中的载荷、测试频率、测 试次数、测试位移的参数，保证了测试结果的客观、有效。
[0020] 通过设置滚筒装置和导向轮，可以为支撑块提供支撑，减小支撑块与侧导向块之 间的摩擦阻力；通过合理设置他们之间的间隙，使滚筒装置可前后移动，从而使得滚筒装置 以一个整体平面滑动，减小支撑块对滚筒装置的耗损，延长装置的使用寿命。
[0021] 通过设置磨耗板，可以减小支撑块与侧导向块、滚筒装置与平板面及支撑块之间 的摩擦损耗，延长装置的整体使用寿命。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明实施例1的总体结构图； 图2是本发明实施例1的左视图； 图3是本发明实施例1的俯视图； 图4是本发明实施例1中滚筒装置结构图； 图5是本发明实施例1工作示意图； 图6是本发明实施例2的总体结构图； 图7是本发明实施例2的左视图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和 解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而 形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
[0024] 实施例1 : 本实施例所述的一种弹簧疲劳试验装置，如附图1 一附图3所示，包括框架，所述框架 包括一平板以及通过螺栓固定于所述平板上的两个导向框架1，两个所述导向框架1对称 设置，且其两侧内壁上分别设置有侧导向块7,两块所述侧导向块7之间卡设有一支撑块2， 所述支撑块2沿X轴方向的两侧壁上镜像对称设置有凹槽6,所述凹槽6与侧导向块7配 合形成滑动结构并使所述支撑块沿Y轴方向往复滑动，为了减小相互之间滑动造成彼此间 的摩擦损耗，在所述支撑块2的凹槽6内壁处固设有与所述侧导向块7相配合的聚四氯乙 烯材质磨耗板8,所述磨耗板8与侧导向块7的间隙处填充有润滑脂；如附图4所示，所述 支撑块2的下方还设置有滚动装置5,所述滚筒装置5包括保持架11以及卡设于其中的滚 筒10,其安装于所述平板与所述支撑块2之间；为了对所述滚筒装置5的运动进行导向和 约束，在所述滚筒装置5的两侧还间隙设置有一导向轮3,两者之间的间隙范围在1_-3_， 优选为2_，所述导向轮3包括两个相互配合的斜面块，通过控制所述斜面块的高低，从而 调整导向轮3与滚筒装置5之间的间隙；所述导向轮3通过螺栓固定在平板上；为了减小各 配件之间的摩擦损耗，所述滚筒装置5与所述平板之间以及所述滚筒装置4与所述支撑块 2之间均设置有金属材质的磨耗板4。
[0025] 为了对弹簧进行固定，所述支撑块2上端面中心位置固设有用于固定试验弹簧13 的第一弹簧定心装置9,为了适应不同尺测试弹簧13的测试要求以及方便测试弹簧13的快 速更换，所述第一弹簧定心装置9、第二弹簧定心装置15包括一套带有橡胶垫的定心装置，