专利名称：司机室前窗下部结构的气囊加载装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于检测轨道车辆司机室前窗下部结构强度与安全压力性能的气囊加载装置及其方法，属于轨道交通技术领域。
背景技术：
随着国内城市轨道交通的迅速普及与车辆行驶速度的大幅提升，对于车体前端司机室前窗提出了更高的设计和使用要求。为更好地了解司机室前窗的主要性能指标，通常需要模拟车辆高速行驶时风压对于前窗下部结构强度、以及在安全压力测试条件下进行系列测试。牵引机车车体设计标准中，对于牵引机车司机室前窗下部结构有着较高的试验要求，并且此类牵引机车司机室前窗下部结构的外形比较规则，实施相关安全压力试验较为容易。然而高速动车组司机室前窗下部结构外形比较复杂，运用以往试验的手段很难达到对司机室前窗下部结构实现均匀加载，且对加载的过程较难控制。更为重要的是，以往的司机室前窗下部结构加载方式与动车组司机室实际承载相差甚远，因此以往的司机室前窗下部结构加载方式不能满足动车组司机室前窗下部结构试验的要求。因此需开发研制一种能够对动车组司机室前窗下部结构实现均布加载的试验装置与方法，以期模拟出最接近于实际使用状态的试验条件，对提高车辆的安全性能起到重要的参考价值。有鉴于此，特提出本专利申请。
发明内容
本发明所述的司机室前窗下部结构的气囊加载装置及其方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而提供一种气囊均布加载试验装置，以应用于高速动车组的司机室前窗下部结构进行风压试验和安全压力试验。另一发明目的在于，实现准确地控制针对前窗下部结构所施加的载荷力值，从而提高试验测试数据的准确性。为实现上述发明目的，所述的司机室前窗下部结构的气囊加载装置主要包括有:在气囊承载横梁上安装固定有加载气囊，充气设备连通于加载气囊并提供具有一定压力的空气；压力控制设备与加载气囊连通以控制加载气囊内的气压；司机室上气囊限位圈一端与加载气囊连通，其另一端连接于试验车体以限定加载气囊与司机室的接触面积。如上述基本方案，在司机室上气囊限位圈限定加载气囊与司机室接触面积的前提下，即加载气囊施加于司机室前窗下部的区域是受到具体限定的，充入加载气囊内的压力空气使其发生柔性变形，从而由加载气囊针对司机室前窗下部结构施加均布载荷。
为适应于进行风压试验，较为细化的改进措施是，所述的司机室上气囊限位圈粘附于试验车体上。为适应于进行安全压力试验，较为细化的改进措施是，所述的司机室上气囊限位圈焊接固定于试验车体。为保证能够有效地限制加载气囊的非加载部位的位移，即与试验车体保留足够的间隙而在试验过程中不与试验车体有所接触，可在所述气囊承载横梁上固定有，将加载气囊容纳在其内部的气囊限位罩，通过气囊限位罩限制加载气囊的非加载部位的位移。基于本发明的设计构思、以及上述司机室前窗下部结构的气囊加载装置的使用，还可实现下述内容的加载方法:沿车体纵向、通过气囊承载横梁安装固定有，分别连通于充气设备、压力控制设备和司机室上气囊限位圈的加载气囊；在司机室上气囊限位圈限定加载气囊与司机室接触面积的前提下，充入加载气囊内的压力空气使其发生柔性变形，从而对司机室前窗下部结构施加均布载荷。具体地，在进行风压试验时，将所述的司机室上气囊限位圈粘附于试验车体上。在进行安全压力试验时，将所述的司机室上气囊限位圈焊接固定于试验车体。为提高加载后测试数据的准确性，可将加载气囊置于气囊限位罩内部，以限制加载气囊的非加载部位的位移。实现上述气囊加载方法的具体实施步骤如下:将试验车体置于车体强度试验台上，非司机室端加载限定车体移动的反向作用；将司机室上气囊限位圈固定连接于试验车体的司机室前窗下部；在气囊承载横梁上，将加载气囊置于气囊限位罩内部，并且将加载气囊分别连通于充气设备、压力控制设备和司机室上气囊限位圈；充气设备对加载气囊内充入具有一定压力的空气；压力控制设备控制加载气囊内的空气达到试验所需的压力；通过司机室上气囊限位圈限定加载气囊与司机室之间的接触面积，利用加载气囊的柔性变形而对司机室前窗下部结构施加均布载荷。综上内容，本发明司机室前窗下部结构的气囊加载装置及其方法具有以下优点:1、利用气囊均布加载试验装置，可满足高速动车组的司机室前窗下部结构在进行风压试验和安全压力试验的要求。2、能够准确地控制针对前窗下部结构所施加的载荷力值，显著地提高试验测试数据的准确性。
现结合以下附图对本发明做进一步地说明。图1是所述气囊加载装置的示意图；图2是图1的正向示意图；图3是图1的俯向示意图；如图1至图3所示，气囊承载横梁1、加载气囊2、气囊限位罩3、充气设备4、压力控制设备5、司机室上气囊限位圈6、纵向梁7。
具体实施例方式实施例1，如图1至图3所示，所述的司机室前窗下部结构的气囊加载装置主要包括有，气囊承载横梁1、加载气囊2、气囊限位罩3、充气设备4、压力控制设备5、司机室上气囊限位圈6。其中，被试车体置于车体强度试验台框架内，非司机室端在车钩安装座处用顶棒限制车体的移动。所述的气囊承载横梁I用于固定加载气囊2和气囊限位罩3，气囊承载横梁I螺接固定于车体强度试验台的纵向梁7上。加载气囊2向司机室前窗下部施加压缩载荷，加载气囊2置于气囊限位罩3内。气囊限位罩3固定于气囊承载横梁I上，用于限制气囊非加载部位的位移，与试验车体保留足够的间隙，在试验过程中不与试验车体接触。充气设备4为加载气囊2提供足够的压力的气源，充气设备4可放置于地面上。压力控制设备5通过压力控制程序实现对加载气囊2进行充气和放气。司机室上气囊限位圈6用于限制加载气囊2与试验车体的接触面积即加载范围。司机室上气囊限位圈6与试验车体有两种连接方式，第一种是用于风压试验，即将司机室上气囊限位圈6通过强力结构胶粘于试验车体上，以具有一定的强度和刚度；第二种是用于安全压力试验，可将司机室上气囊限位圈6通过焊接手段固定在试验车体上，以达到强度和刚度上的试验要求。压力控制设备5和充气设备4逐步地向加载气囊2内充气加压，加载气囊2再向司机室前窗下部结构施加载荷并不断加大，直至达到试验要求或试验结构破坏。在加载气囊2柔性变形的同时，加载气囊2置满司机室上气囊限位圈6的整个范围以实现试验要求。基于上述气囊加载装置，所述司机室前窗下部结构的气囊加载方法如下:沿车体纵向、通过气囊承载横梁I安装固定有，分别连通于充气设备4、压力控制设备5和司机室上气囊限位圈6的加载气囊2 ；在司机室上气囊限位圈6限定加载气囊2与司机室接触面积的前提下，充入加载气囊2内的压力空气使其发生柔性变形，从而对司机室前窗下部结构施加均布载荷。在进行风压试验时，将所述的司机室上气囊限位圈6粘附于试验车体上。在进行安全压力试验时，将所述的司机室上气囊限位圈6焊接固定于试验车体。将加载气囊2置于气囊限位罩3内部，以限制加载气囊2的非加载部位的位移。实现上述气囊加载方法的具体实施步骤是，将试验车体置于车体强度试验台上，非司机室端加载限定车体移动的反向作用；将司机室上气囊限位圈6固定连接于试验车体的司机室前窗下部；在气囊承载横梁I上，将加载气囊2置于气囊限位罩3内部，并且将加载气囊2分别连通于充气设备4、压力控制设备5和司机室上气囊限位圈6 ；充气设备4对加载气囊2内充入具有一定压力的空气；压力控制设备5控制加载气囊2内的空气达到试验所需的压力；通过司机室上气囊限位圈6限定加载气囊2与司机室之间的接触面积，利用加载气囊2的柔性变形而对司机室前窗下部结构施加均布载荷。如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据上述技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种司机室前窗下部结构的气囊加载装置，其特征在于:在气囊承载横梁(I)上安装固定有加载气囊(2)， 充气设备(4)连通于加载气囊(2)并提供具有一定压力的空气； 压力控制设备(5)与加载气囊(2)连通以控制加载气囊(2)内的气压； 司机室上气囊限位圈(6) —端与加载气囊(2)连通，其另一端连接于试验车体以限定加载气囊(2)与司机室的接触面积。
2.根据权利要求1所述的司机室前窗下部结构的气囊加载装置，其特征在于:所述的司机室上气囊限位圈(6)粘附于试验车体上。
3.根据权利要求1所述的司机室前窗下部结构的气囊加载装置，其特征在于:所述的司机室上气囊限位圈(6)焊接固定于试验车体。
4.根据权利要求1、2或3所述的司机室前窗下部结构的气囊加载装置，其特征在于:在所述气囊承载横梁(I)上固定有，将加载气囊(2)容纳在其内部的气囊限位罩(3)，以限制加载气囊(2)的非加载部位的位移。
5.如权利要求1至4所述司机室前窗下部结构的气囊加载装置实现的加载方法，其特征在于:沿车体纵向、通过气囊承载横梁(I)安装固定有，分别连通于充气设备(4)、压力控制设备(5)和司机室上气囊限位圈(6)的加载气囊(2); 在司机室上气囊限位圈(6)限定加载气囊(2)与司机室接触面积的前提下，充入加载气囊(2)内的压力空气使其发生柔性变形，从而对司机室前窗下部结构施加均布载荷。
6.根据权利要求5所述的司机室前窗下部结构的气囊加载方法，其特征在于:在进行风压试验时，将所述的司机室上气囊限位圈(6)粘附于试验车体上。
7.根据权利要求5所述的司机室前窗下部结构的气囊加载方法，其特征在于:在进行安全压力试验时，将所述的司机室上气囊限位圈(6)焊接固定于试验车体。
8.根据权利要求5、6或7所述的司机室前窗下部结构的气囊加载方法，其特征在于:将加载气囊(2)置于气囊限位罩(3)内部，以限制加载气囊(2)的非加载部位的位移。
9.根据权利要求8所述的司机室前窗下部结构的气囊加载方法，其特征在于:具有以下实施步骤， 将试验车体置于车体强度试验台上，非司机室端加载限定车体移动的反向作用； 将司机室上气囊限位圈(6)固定连接于试验车体的司机室前窗下部； 在气囊承载横梁(I)上，将加载气囊(2)置于气囊限位罩(3)内部，并且将加载气囊(2)分别连通于充气设备(4)、压力控制设备(5)和司机室上气囊限位圈(6)； 充气设备(4)对加载气囊(2)内充入具有一定压力的空气； 压力控制设备(5)控制加载气囊(2)内的空气达到试验所需的压力； 通过司机室上气囊限位圈(6)限定加载气囊(2)与司机室之间的接触面积，利用加载气囊(2)的柔性变形而对司机室前窗下部结构施加均布载荷。
全文摘要
本发明所述的司机室前窗下部结构的气囊加载装置及其方法，提供一种气囊均布加载试验装置以用于高速动车组的司机室前窗下部结构进行风压试验和安全压力试验。气囊加载装置包括有在气囊承载横梁上安装固定有加载气囊，充气设备连通于加载气囊并提供具有一定压力的空气；压力控制设备与加载气囊连通以控制加载气囊内的气压；司机室上气囊限位圈一端与加载气囊连通，其另一端连接于试验车体以限定加载气囊与司机室的接触面积。在司机室上气囊限位圈限定加载气囊与司机室接触面积的前提下，即加载气囊施加于司机室前窗下部的区域是受到具体限定的，充入加载气囊内的压力空气使其发生柔性变形，从而由加载气囊针对司机室前窗下部结构施加均布载荷。
文档编号G01M17/08GK103105304SQ20111035161
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者张洪, 梁建英, 崔洪举, 王伟华, 张志强 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司