专利名称：轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种试验装置，尤其是指一种轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验装 置，该试验装置的发明可以对轴箱弹簧进行不同工况下轴向与扭转复合加载试验。为轴箱 弹簧的产品开发试验和研究提供了一种可行的试验装置，属于实验设备、实验装备领域。
背景技术：
随着我国铁路的不断提速，对轨道车辆的稳定性、舒适性、安全性提出了更高的要 求。轴箱弹簧是铁道车辆减振降的关键部件，轴箱弹簧主要由内套、橡胶层、外套组成，具有 减振效果好，质量轻和刚度可调等优点，现已广泛应用于客车、地铁及动车组。轴箱弹簧的 垂向静刚度，横向静刚度检测技术已经成熟。但由于轨道车辆在通过曲线时，轴箱弹簧不仅 承受恒定轴向载荷，而且会产生扭转变形，如何准确测试轴箱弹簧轴向与扭转试验特性，现 已成为一个技术难题。很有必要对此加以解决。
实用新型内容本实用新型装置的目的是为了解决现有轴箱弹簧实验技术中的不足，提供了一种 可以在常规试验机上进行轴向与扭转复合加载试验的工装。本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的一种轴箱弹簧轴向与扭转复合加 载试验装置，包括一台二通道电液伺服试验机，试验装置包括轴向加载部分和扭转加载部 分。轴向加载部分位于轴箱弹簧的轴向位置上，对轴箱弹簧从轴向施加试验力；扭转加载部 分位于轴箱弹簧的径向方向，对轴箱弹簧从径向方向施加扭转加载试验力。所述的轴向加载部分包括试验机轴向加载通道、固定芯轴、扭转固定杆、侧支撑 座、锁紧螺栓、推力轴承、固定座。轴箱弹簧是采用紧固螺栓与扭转力臂固定后安装于推力 轴承上；固定芯轴与轴箱弹簧内套为锥度配合，下端通过锁紧螺栓将其与内套锁紧，上端安 装扭转固定杆；固定杆两端安装侧支撑座，侧支撑座上端加工有U形孔，U形孔可以保证内 套不会因外套扭转产生转动，同时满足轴向加载要求。所述的扭转加载部分包括试验机水平加载通道、推力杆轴承、固定座和扭转转换 装置，轴箱弹簧外套是通紧固件与扭转力臂安装，用于施加扭转角度，推力轴承是安装于固 定座与扭转臂之间，推力轴在承受轴向载荷的同时还能实现扭转加载，这样就实现了轴向 与扭转复合加载的要求。其中扭转转换装置由扭转杆一、扭杆杆二、扭转销一、扭转销二和 扭转力臂组成；扭转杆一和扭杆杆二通过扭转销一和扭转销二形成一个万向联轴节；试验 机水平加载通道施加的水平直线位移，通过由扭转杆一、扭杆杆二、扭转销一和扭转销二形 成的万向联轴节传递给扭转力臂，将直线位移转换成扭转角度，通过扭转力臂对轴箱弹簧 外套施加扭转角度，完成扭转加载。试验时将轴箱弹簧安装于试验机中心，轴向加载通道以30kN/min的加载速度加 载至45kN，并保持不变，水平加载通道以lOmm/min加载速度施加位移，使扭转力臂产生扭 转角度θ，记录水平F载荷和位移S，其中L为加载力臂长(200mm)。按公式1计算扭转力
3矩M、扭转角度θ、扭转刚度K。计算公式扭转力矩M = F1*S1 ；扭转角度 θ = (arctanSl/L) π /180 ；扭转刚度 K = M/ θ。本实用新型的有益效果国内由于受试验设备及检测技术等因素的影响，还没有 轴箱弹簧轴向与扭转复合加载的试验装置及方法。本实用新型通过采用轴箱弹簧加推力轴 承串联安装，首先对轴箱弹簧施加一恒定轴向载荷，然后在水平方向施加位移，通过力臂转 换对轴箱弹簧施加扭转角度，这种试验装置及方法的发明，从根本上解决了上述技术难题， 能准确完成轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验。
图1是本实用新型的结构示意主视图；图2是本实用新型的结构示意俯视图；图3是本实用新型的结构示意左视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做进一步的描述。如图1-3所示，一种轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验装置，包括一台二通道电 液伺服试验机，试验装置包括轴向加载部分1和扭转加载部分2。轴向加载部分1位于轴 箱弹簧3的轴向位置上，对轴箱弹簧3从轴向施加试验力；扭转加载部分2位于轴箱弹簧3 的径向方向，对轴箱弹簧3从径向方向施加扭转加载试验力。所述的轴向加载部分1包括试验机轴向加载通道4、固定芯轴5、扭转固定杆6、侧 支撑座7、锁紧螺栓8、推力轴承9、固定座10。轴箱弹簧是采用紧固螺栓与扭转力臂固定后 安装于推力轴承上；固定芯轴5与轴箱弹簧3内套为锥度配合，下端通过锁紧螺栓8将其与 内套锁紧，上端安装扭转固定杆6 ；扭转固定杆6两端安装侧支撑座7，侧支撑座7上端加工 有U形孔，U形孔可以保证内套不会因外套扭转产生转动，同时满足轴向加载要求。所述的扭转加载部分包括试验机水平加载通道11、推力杆轴承9、固定座10、扭转 力臂12和扭转转换装置13，轴箱弹簧3外套是通紧固件14与扭转力臂12安装在一起，用 于施加扭转角度，推力轴承9是安装于固定座10与扭转臂12之间，推力轴承9在承受轴向 载荷的同时还能实现扭转加载，这样就实现了轴向与扭转复合加载的要求。其中扭转转换 装置13由扭转杆一 15、扭杆杆二 16、扭转销一 17、扭转销二 18和扭转力臂12组成；扭转 杆一 15和扭杆杆二 16通过扭转销一 17和扭转销二 18形成一个万向联轴节；试验机水平 加载通道施加的水平直线位移，通过由扭转杆一 15、扭杆杆二 16、扭转销一 17和扭转销二 18形成的万向联轴节传递给扭转力臂12，将直线位移转换成扭转角度，通过扭转力臂12对 轴箱弹簧3外套施加扭转角度，完成扭转加载。试验时将轴箱弹簧安装于试验机中心，轴向加载通道以30kN/min的加载速度加 载至45kN，并保持不变，水平加载通道以lOmm/min加载速度施加位移，使扭转力臂产生扭 转角度θ，记录水平F载荷和位移S，其中L为加载力臂长(200mm)。按公式1计算扭转力 矩M、扭转角度θ、扭转刚度K。计算公式
4[0020]扭转力矩 M = F1*S1 ；扭转角度 θ = (arctanSl/L) π /180 ；扭转刚度 K = M/ θ。
权利要求一种轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验装置，包括一台二通道电液伺服试验机，其特征在于试验装置包括轴向加载部分和扭转加载部分；轴向加载部分位于轴箱弹簧的轴向位置上，对轴箱弹簧从轴向施加试验力；扭转加载部分位于轴箱弹簧的径向方向，对轴箱弹簧从径向方向施加扭转加载试验力。
2.如权利要求1所述的轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验装置，其特征在于所述的 轴向加载部分包括试验机轴向加载通道、固定芯轴、扭转固定杆、侧支撑座、锁紧螺栓、推力 轴承、固定座；轴箱弹簧是采用紧固螺栓与扭转力臂固定后安装于推力轴承上；固定芯轴 与轴箱弹簧内套为锥度配合，下端通过锁紧螺栓将其与内套锁紧，上端安装扭转固定杆；固 定杆两端安装侧支撑座，侧支撑座上端加工有U形孔。
3.如权利要求1所述的轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验装置，其特征在于所述的 扭转加载部分包括试验机水平加载通道、推力杆轴承、固定座和扭转转换装置，轴箱弹簧外 套是通紧固件与扭转力臂安装，用于施加扭转角度，推力轴承是安装于固定座与扭转臂之 间，推力轴在承受轴向载荷的同时还能实现扭转加载，从而实现轴向与扭转复合加载的要 求。
4.如权利要求3所述的轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验装置，其特征在于扭转转 换装置由扭转杆一、扭杆杆二、扭转销一、扭转销二和扭转力臂组成；扭转杆一和扭杆杆二 通过扭转销一和扭转销二形成一个万向联轴节；试验机水平加载通道施加的水平直线位 移，通过由扭转杆一、扭杆杆二、扭转销一和扭转销二形成的万向联轴节传递给扭转力臂， 将直线位移转换成扭转角度，通过扭转力臂对轴箱弹簧外套施加扭转角度，完成扭转加载。
专利摘要一种轴箱弹簧轴向与扭转复合加载试验装置，包括一台二通道电液伺服试验机，试验装置包括轴向加载部分和扭转加载部分。轴向加载部分位于轴箱弹簧的轴向位置上，对轴箱弹簧从轴向施加试验力；扭转加载部分位于轴箱弹簧的径向方向，对轴箱弹簧从径向方向施加扭转加载试验力。所述的轴向加载部分包括试验机轴向加载通道、固定芯轴、扭转固定杆、侧支撑座、锁紧螺栓、推力轴承、固定座。扭转加载部分包括试验机水平加载通道、推力杆轴承、固定座和扭转转换装置。轴箱弹簧外套是通紧固件与扭转力臂安装，用于施加扭转角度，推力轴承是安装于固定座与扭转臂之间，推力轴在承受轴向载荷的同时还能实现扭转加载，实现了轴向与扭转复合加载的要求。
文档编号G01M13/00GK201740639SQ20102025073
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者彭立群, 林达文, 王进, 陈刚 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司