空气弹簧力学性能测试装置以及实验机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及力学性能测试装置，特别设计用于测试空气弹簧力学性能的装置。本实用新型还涉及包括这种空气弹簧力学性能测试装置的实验机。
【背景技术】
[0002]空气弹簧是指在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气，利用空气弹性作用的弹簧。空气弹簧具有非线性特点，并且可根据车辆振动性能设计成较为理想的弹性特性曲线，此外空气弹簧还具有良好的吸收高频振动的性能。因此，空气弹簧在铁路客车、动车组、地铁车辆、轻轨车辆和磁浮列车等领域得到广泛应用。
[0003]然而，外界的环境温度对空气弹簧的力学性能有着极大的影响，特别是冬季在我国东北和西北严寒地区存在较突出的问题，而夏季在我国南方炎热地区也存在有较突出的问题。目前空气弹簧的力学性能试验大都是在常温条件下进行，这使没有可靠的数据来表征环境温度对空气弹簧力学性能的影响。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提出了一种空气弹簧力学性能测试装置。使用根据本实用新型的装置能够在高温和低温下测得空气弹簧的力学性能，从而可准确地表征环境温度对空气弹簧力学性能的影响。
[0005]根据本实用新型第一方面的空气弹簧力学性能测试装置，包括:用于容纳空气弹簧的封闭的实验箱体，在实验箱体内设置有加热器和冷却器，穿过实验箱体的壁部而向空气弹簧施加力的施力机构，施力机构包括穿过实验箱体的顶壁而向空气弹簧施加垂向力的加压组件，和穿过实验箱体的侧壁而向空气弹簧施加水平力的拉动组件。通过加热器或冷却器将实验箱体内的温度调到预定温度，然后加压组件和/或拉动组件在预定温度下向空气弹簧施加力以测试空气弹簧的力学性能。
[0006]根据本实用新型的装置，由于在实验箱体内设置有加热器和冷却器，因此可以在实验箱体内方便地模拟环境温度。施力机构则可以在所模拟的环境温度下对空气弹簧施加力。由此，使用根据本实用新型的装置能够在空气弹簧的研发阶段对其进行一系列的高温和低温力学性能试验，由此来指导产品开发。这样就节约了开发成本，缩短了开发周期。而且对于评价现有空气弹簧的安全性能也有重要的参考意义，由此能确保车辆在高温和低温条件的安全运行。通过设置加压组件和拉动组件，不但能够向空气弹簧单独施加垂向的压力和水平方向的拉力，还能够向空气弹簧同时施加压力和拉力。也就是说，通过本实用新型的装置能够实现向空气弹簧进行垂向和水平同时加载的要求。与传统的实验机相比，本实用新型的装置能更加精确地模拟空气弹簧在实际使用中的受力状况，因此所得到的实验数据也更加准确。
[0007]在一个实施例中，加热器包括设置在实验箱体内的电热丝或加热盘管，冷却器包括设置在实验箱体内的制冷盘管。在一个优选的实施例中，在实验箱体的壁上还设置有保温材料。由此，可方便地将实验箱体的内部升温或降温。保温材料能够长时间地维持实验箱体内部的温度保持恒定，因此在实验过程中不必始终对试验箱体的内部进行加热或冷却，这降低能量消耗，也降低了实验成本。
[0008]在一个实施例中，该装置还包括能相对于实验箱体水平移动的用于固定承载空气弹簧的承载台，拉动组件与承载台相连。根据这种结构，由于承载台能够相对于试验箱体而水平移动，并且拉动组件穿过了试验箱体的侧壁，因此在实验过程中，实验箱体本身并不受到水平拉力。因此，有效地解决了实验箱体受水平拉力的技术问题，并且也不需要将实验箱体构造为高强度，有助于降低实验成本。
[0009]在一个实施例中，该装置还包括能与实验箱体的底板固定相连的底座，承载台设置在底座上，在底座和承载台之间设置有多个滚轴。通过设置滚轴，进一步降低了承载台与实验箱体之间的力的传递，从而进一步降低实验箱体受到的水平拉力。还应注意地是，实际上底座、承载台一起形成为能独立于实验箱体而存在的整体。由此，实验人员可在实验箱体之外将待测定的空气弹簧、承载台以及底座装配成到一起，然后再将整体式安装到实验箱体内，这极大地方便了装配工作。另外，实验人员还可以任选容纳所装配的整体的实验箱体，这使得进行实验的自由度非常大，实验人员也可以为了方便而任意选择实验箱体。
[0010]在一个实施例中，加压组件包括延伸穿过实验箱体的顶壁的加压轴，以及安装在加压轴的处于实验箱体内的端部上的施压板，空气弹簧与施压板相连。施压板能够扩大空气弹簧的受力面积，由此可以防止空气弹簧被损坏。此外，为了模拟与空气弹簧相连的不同类型的元件，还可以将施压板构造为不同的形状，这样极大地方便了实验人员进行测试。[0011 ] 在一个实施例中，在底座的偏离承载台的位置设置有立柱，在施压板上构造有与立柱间隙配合的导向孔。立柱和导向孔对施压板的竖直运动起到了引导和限制作用，防止空气弹簧收到的垂向压力发生偏斜，由此提高了测试的准确性。优选地，立柱的数量为多个，并且分布在承载台的周围，施压板上的导向孔的数量与立柱的数量相匹配。这些立柱将底座、施压板以及加压轴连成了一个整体。在对空气弹簧同时施加垂向压力和水平拉力时，立柱、底座、施压板和加压轴一起承受水平方向上的力，而防止实验箱体受到水平方向上的力，同时确保了承载台和空气弹簧能自由地相对于实验箱而运动。这样，不仅满足了垂向与水平双向加载的试验要求，而且能进一步防止实验箱体受水平拉力的影响。
[0012]在一个优选的实施例中，承载台上设置有能与空气弹簧连通的充气口，在实验箱体的壁部上设置有与充气口对应的能被封闭的通孔。由此，实验人员可在实验箱体之外将未充气的空气弹簧与承载台以及底座装配成到一起，并且安装到实验箱体之后，再给空气弹簧充气。这样，能够避免体积较大的空气弹簧给装配工作带来的不便。应理解地是，在给空气弹簧充气完毕之后，应当将实验箱体的壁部上的通孔封闭，以避免在实验过程中实验箱体内的温度发生变化。
[0013]在一个实施例中，在底座上平行设置有一对侧向导板，多个滚轴在一对侧向导板的引导下运动。通过设置这种侧向导板，严格规定的承载台的运动路径，空气弹簧也就只能受到预定方向的水平载荷，这样就能够准确地测得空气弹簧在受水平载荷情况下的力学性會K。
[0014]在一个实施例中，承载台由35CrMo合金钢制成，优选地，在底座和承载台之间填充有耐低温的润滑剂。在本申请中所述的低温例如可为零摄氏度到零下70摄氏度的温度。耐低温润润滑剂具有在低温下润滑、抗氧化、防锈蚀功能。这些耐低温润润滑剂例如为:德国克鲁勃KLUBER ISOFLEX TOPAS L 32耐低温润滑脂、瑞士 Nascent-耐低温润滑脂、日本ShinEtsu信越G-30M耐低温轴承润滑脂。35CrMo合金钢以及这里所使用的润滑剂能够耐低温，以满足在低温下进行测试的要求。
[0015]根据本实用新型的第二方面，还提出了包括根据上文所述的空气弹簧力学性能测试装置的实验机。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:(I)使用根据本实用新型的空气弹簧力学性能测试装置能够在高温和低温条件下测试空气弹簧的力学性能参数，这解决了现有技术中存在的缺陷。(2)在使用根据本实用新型的空气弹簧力学性能测试装置进行测试时，能够同时进行垂向加载和水平加载，而且实验箱体不会受到水平拉力的影响。
【附图说明】
[0017]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中:
[0018]图1是根据本实用新型的空气弹簧力学性能测试装置的内部结构图。
[0019]图2是包括根据本实用新型的实验机的整体视图。
[0020]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0022]图1示意性地显示了根据本实用新型的空气弹簧力学性能测试装置10 (以下简称为装置10)的内部结构。如图1所示，装置10包括实验箱体I和施力机构。空气弹簧2设置在实验箱体I内，施力机构则穿过实验箱体I的壁部3而向空气弹簧2施加力，以对空气弹簧2进行力学性能测试。实验箱体I可为长方体或立方体的形式，并且其六个面可以拆卸和再装配以方便向实验箱体I内安装空气弹簧2和其他相关的构件。施力机构将在下文中详细描述。
[0023]为了能够模拟空气弹簧2将要面对的高温工作环境和低温工作环境，还在实验箱体I的壁部3上设置有加热器4和冷却器5。例如，加热器4为设置在壁部3的内表面上的电热丝，而冷却器5为设置在壁部3的内表面上制冷盘管。当然，还可以使用现有技术中任何适当的构件作为加热器4或冷却器5，例如加热器4可以为加热盘管。为了