用于空气弹簧的扭转实验设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于空气弹簧的扭转实验设备。该实验设备包括：基座，基座的上表面形成放置空气弹簧的实验区，设置在实验区上方的扭转装置，扭转装置包括扭转主机和向实验区延伸的扭转杆，以及扭矩测量组件。扭转主机通过扭转杆向设置在实验区内的空气弹簧施加扭矩载荷，扭矩测量组件用于测量空气弹簧承受的扭矩载荷。根据本实用新型的实验设备，能够精确地测得空气弹簧的扭转性能。
【专利说明】用于空气弹簧的扭转实验设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于空气弹簧的扭转实验设备。
【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。空气弹簧由于其变刚度的特性而容易得到较低的固有振动频率，因此广泛应用于车辆领域中。例如，空气弹簧是转向架的重要组成部分。
[0003]对于使用空气弹簧的车辆而言，当车辆曲线行进时，转向架之间存在有明显的相对扭转运动，使得空气弹簧需要承受扭转运动位移。实际上，扭转运动是空气弹簧疲劳破坏的主要因素。
[0004]为此，在将空气弹簧安装到车上之前，需要模拟车辆运行中受到的扭转运动的情况进行扭转试验。为了得到空气弹簧的扭转参数，用于空气弹簧的扭转实验设备已成为该领域的重要技术难题。
实用新型内容
[0005]针对上述问题，本实用新型提出了一种用于空气弹簧的扭转实验设备。根据本实用新型的实验设备，能够精确地测量空气弹簧的扭转性能。
[0006]根据本实用新型，提出了一种用于空气弹簧的扭转实验设备，包括:基座，基座的上方形成放置空气弹簧的实验区，设置在实验区上方的扭转装置，扭转装置包括扭转主机和向实验区延伸的扭转杆，以及扭矩测量组件，扭转主机通过扭转杆向设置在实验区内的空气弹簧施加扭矩载荷，扭矩测量组件用于测量空气弹簧承受的扭矩载荷。
[0007]根据本实用新型的实验设备，空气弹簧承受的扭矩载荷是由扭转装置直接加载的而没有经过其他的联动机构，这就避免了扭矩在其传递过程中的损失，因此扭矩测量组件能够精确地测得空气弹簧承受的扭矩载荷，并得到空气弹簧抗扭性能。
[0008]在一个实施例中，该实验设备还包括设置在实验区上方的压缩装置，压缩装置包括压缩主机和向实验区延伸的压缩杆，以及压力测量组件，压缩主机可通过压缩杆向设置在实验区内的空气弹簧施加压力载荷，压力测量组件用于测量空气弹簧承载的压力载荷。在这种实验设备中，同时设置了扭转装置和压缩装置，因此不但可以测量空气弹簧的抗扭性能还可以测量空气弹簧的抗压性能，降低了实验成本并且方便了实验者进行实验。此外，还可以对空气弹簧同时进行压缩和扭转实验，以测得空气弹簧在这种两种载荷下的性能，更好地模拟空气弹簧所处的工作环境。
[0009]在一个实施例中，压力测量组件包括沿圆周方式设置在基座上的多个轮辐式力传感器，空气弹簧的下端与多个轮辐式力传感器相连。在测量空气弹簧的扭转性能时，沿圆周方式设置的多个轮辐式力传感器能够分担空气弹簧所承载的扭矩载荷，从而每一个轮辐式力传感器承载的扭矩载荷会较小，这对每一个轮辐式力传感器都起到了保护作用，延长了这些传感器的使用寿命。在一个优选的实施例中，多个轮辐式力传感器围成的圆周的直径与空气弹簧的下端的直径相匹配。这方便了空气弹簧的安装，方便了实验者的使用。还优选地，轮辐式力传感器的数量为四个。
[0010]在一个实施例中，压缩装置与扭转装置同轴设置，并且压缩杆和扭转杆串联成一根能与空气弹簧相作用的作用杆。在这种实验设备中，仅存在一根与空气弹簧相作用的作用杆。该作用杆不但能对空气弹簧施加压力载荷，还能施加扭矩载荷，因此大大减少了这种实验设备内的部件的数量，使得这种实验设备的结构更加简单和紧凑，方便了对实验设备的维护。
[0011]在一个实施例中，在作用杆的下端安装有与空气弹簧相连的接触板。接触板可制造成其面积远大于作用杆的横截面积，这方便了对空气弹簧施加作用力。在一个优选的实施例中，接触板的横截面积与空气弹簧的横截面积大体相同。
[0012]在一个实施例中，在基座上竖直设置有多根支柱，多根支柱周向布置而围成实验区。在一个实施例中，在支柱上设置有能上下运动的第一承载体和处于第一承载体上方的能上下运动的第二承载体，实验区处于第一承载体的下方，压缩装置和扭转装置设置在第一承载体和第二承载体之间，压缩装置与第一承载体相连，扭转装置与第二承载体相连，作用杆延伸穿过第一承载体而进入到实验区。实验区处于这些支柱所围成的区域内，使得在进行实验时，不会意外碰到空气弹簧，这对实验者起到保护作用同时也使得实验结果更加准确。这些支柱、第一承载体和第二承载体还对扭转装置和压缩装置起到固定和引导作用，有助于实验顺利进行。
[0013]根据本实用新型，提出了一种使用根据上文所述的实验设备对空气弹簧进行扭转实验的方法，在扭转杆的下端安装有与空气弹簧相连的接触板，该方法包括:
[0014]步骤一:在实验区内安装空气弹簧并使空气弹簧与接触板相连；
[0015]步骤二:使扭转装置转动并带动扭转杆和接触板转动以对空气弹簧施加扭矩载荷；
[0016]步骤三:扭矩测量组件测量空气弹簧承受的扭矩载荷。
[0017]在一个实施例中，实验设备还包括设置在实验区上方的压缩装置，压缩装置包括向实验区延伸的压缩杆，以及压力测量组件，压缩装置与扭转装置同轴设置，并且压缩杆和扭转杆串联成一根作用杆，接触板安装在作用杆的下端，该方法包括:
[0018]在步骤二中，向空气弹簧施加扭矩载荷的同时，还通过压缩装置向空气弹簧施加压力，
[0019]在步骤三中，压力测量组件测量空气弹簧承载的压力载荷。
[0020]根据本实用新型的方法，对空气弹簧同时进行压缩和扭转实验，更准确地模拟了空气弹簧所处的工作环境，所得到的实验结果也就更接近于空气弹簧在实际使用状态。
[0021]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:(I)根据本实用新型的实验设备，空气弹簧承受的扭矩载荷是由扭转装置直接加载的而没有经过其他的联动机构，也就没有相应的摩擦损失，因此扭矩测量组件能够精确地测得空气弹簧承受的扭矩载荷，并得到空气弹簧抗扭性能。(2)根据本实用新型的实验设备还可以同时设置扭转装置和压缩装置，因此不但可以测量空气弹簧的抗扭性能还可以测量空气弹簧的抗压性能，降低了实验成本并且方便了实验者进行实验。此外，根据这种实验设备还可以对空气弹簧同时进行压缩实验和扭转实验，以测得空气弹簧在这种两种载荷下的性能，更好地模拟空气弹簧所处的工作环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]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:
[0023]图1是根据本实用新型的实验设备的第一实施例的示意图。
[0024]图2是根据本实用新型的实验设备的第二实施例的立体图。
[0025]图3是图2的A向视图。
[0026]图4是根据本实用新型的实验设备的第二实施例的压力测量组件的示意图。
[0027]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。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0029]图1显示了根据本实用新型的用于空气弹簧的实验设备10 (以下称之为实验设备10)。如图1所示，实验设备10包括基座11和基座11上竖直设置的多根支柱12。在支柱12上设置有能上下运动的第一承载体13和处于第一承载体13上方的能上下运动的第二承载体14。在本申请中，用语“上方”是指不相邻。出现在本申请文件中其他地方的用语“上方”也具有与此类似的含义。在一个实施例中，实验设备10还包括支撑第一承载体13液压器件18，以方便调节第一承载体13的高度。
[0030]在第一承载体13和基座11之间形成实验区15。在进行实验时，将空气弹簧16安装在实验区15内。对空气弹簧16施加扭矩载荷的扭转装置20安装在第一承载体13和第二承载体14之间并由第一承载体13支撑。为了使第一承载体13达到稳定的支撑效果，在一个实施例中，第一承载体13可选择为板材。下面，分别对实验设备10的各个部件进行详细介绍。
[0031]如图1所示，扭转装置20包括扭转主机21和扭转杆22，其中扭转杆22的下端从扭转主机21延伸穿过第一承载体13而到达实验区15内。在一个实施例中，扭转主机21可选择为液压缸，扭转杆22则为与该液压缸匹配的活塞杆。扭转杆22的下端与空气弹簧16的上端相连。在图1所示的实施例中，扭矩测量组件23与扭转杆22相连以测量对空气弹簧16施加的扭矩载荷。应理解地是，在选用其他类型的扭矩测量组件时，其安装方式也会有所差异，这些均在本实用新型的保护范围内。
[0032]在进行实验时，扭转主机21转动并带动扭转杆22转动。由于扭转杆22的下端与空气弹簧16相连，因此扭转杆22就对空气弹簧16施加了扭矩载荷。扭矩测量组件23也就测出了相应的扭矩载荷。由于空气弹簧16承受的扭矩载荷是由扭转装置或扭转杆22直接加载的而没有经过其他的联动机构，这就避免了扭矩在其传递过程中的损失。基于这种分析，扭矩测量组件23测得扭矩载荷就是空气弹簧16承受的扭矩载荷，测量结果也就真实地反应了空气弹簧16的扭转性能。
[0033]为了能方便地将扭转杆22与空气弹簧16相连，可在扭转杆22的下端安装了用于和空气弹簧16相连的接触板24，如图1所示。接触板24为板状并且面积较大，例如其面积可与空气弹簧16的横截面积大体相同。在设置接触板24后,不但使空气弹簧16的扭转杆22之间的连接更加方便，而且空气弹簧16能够在更大面积上接收所施加的扭矩载荷，这与空气弹簧16的实际工作状况更加相似，有助于更真实地测量空气弹簧16的扭转性能。
[0034]在空气弹簧的实际使用环境中，空气弹簧通常会受到扭矩载荷和压力载荷两者的共同作用。为了更准确地测量空气弹簧16在这种工况下的性能，在实验设备10上又安装了压缩装置30而形成实验设备10的第二实施方案实验设备10’，如图2和3所示。
[0035]压缩装置30也安装在第一承载体13上。压缩装置30包括压缩主机31和从实验区15延伸的压缩杆32。在一个实施例中，压缩主机31也可选择为液压缸，压缩杆32则为与该液压缸匹配的活塞杆。压力测量组件33与压缩杆32相连以测量对空气弹簧16施加的压力载荷。应理解地是，在选用其他类型的压力测量组件时，其安装方式也会有所差异，这些均在本实用新型的保护范围内。优选地，可以将压缩装置30与扭转装置20同轴叠置在一起，这样就可以将压缩杆22与扭转杆22串联成一根与空气弹簧16相作用的作用杆34。
[0036]在图2和3所示的实施例中，压缩装置30安装在扭转装置20的下方并且与第一承载体13相连，扭转装置20与第二承载体14相连，从而将压缩装置30和扭转装置20定位。压缩装置30的压缩杆32的上端从压缩主机31的顶部穿出，下端从压缩主机31的底部穿出。扭转装置20的扭转杆22的下端从扭转主机21的的底部穿出。这样可通过连接件，例如联轴器将压缩杆32的上端与扭转杆22的下端连在一起而形成上文所述的作用杆34。在这种实施例中，作用杆34或压缩杆32延伸穿过第一承载体13而进入实验区15，并且接触板24安装在作用杆34的下端。
[0037]压力测量组件33可选择为多个轮辐式力传感器，轮辐式力传感器是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。空气弹簧16的下端则与这些多个轮辐式力传感器36相连。优选地，将这些轮辐式力传感器36以圆周方式安装在基座11上，并且这些轮辐式力传感器36围成的圆周的直径与空气弹簧的下端(图4中所示的虚线圆37)的直径相匹配，如图4中所示。这样，能够方便地将空气弹簧16与轮辐式力传感器36连接在一起。此外，在测量空气弹簧16的扭转性能时，这些多个轮辐式力传感器36能够分担空气弹簧16所承载的扭矩载荷，从而每一个轮辐式力传感器承载的扭矩载荷会较小，这对每一个轮辐式力传感器都起到了保护作用，延长了这些传感器的使用寿命。
[0038]下面来描述使用上文所述的实验设备10或10’对空气弹簧16进行扭转实验的方法。首先，在实验区15内安装空气弹簧16并使接触板24与空气弹簧16与相连。通过液压器件18调节第一承载体13的高度使空气弹簧16达到预定高度，再向空气弹簧16内充入空气到预定压力。然后，通过扭转装置20向空气弹簧施加扭矩载荷。扭矩测量组件23通过测量扭转杆22上的扭矩载荷而得到空气弹簧16所承受的扭矩载荷。
[0039]还可以在向空气弹簧16施加扭矩载荷的同时，通过压缩装置30向空气弹簧16施加压力。在这样扭矩测量组件23测得空气弹簧16所承受的扭矩载荷的同时，压力测量组件33也会测得空气弹簧16承载的压力载荷。
[0040]此外，还可以仅通过压缩装置30向空气弹簧16施加压力，测量对空气弹簧16进行压缩试验。
[0041]应理解地是，本实用新型的实验设备不但能用于测量空气弹簧的抗扭性能和抗压性能，还可以测量类似的弹性件例如螺旋弹簧、橡胶弹性件的抗扭性能和抗压性能，这里不再赘述。
[0042]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【权利要求】
1.一种用于空气弹簧的扭转实验设备，其特征在于，包括: 基座，所述基座的上方形成放置空气弹簧的实验区， 设置在所述实验区上方的扭转装置，所述扭转装置包括扭转主机和向所述实验区延伸的扭转杆，以及 扭矩测量组件， 其中，所述扭转主机通过所述扭转杆向设置在所述实验区内的空气弹簧施加扭矩载荷，所述扭矩测量组件用于测量所述空气弹簧承受的扭矩载荷。
2.根据权利要求1所述的实验设备，其特征在于，还包括设置在所述实验区上方的压缩装置，所述压缩装置包括压缩主机和向所述实验区延伸的压缩杆，以及 压力测量组件， 其中，所述压缩主机能通过所述压缩杆向设置在所述实验区内的空气弹簧施加压力载荷，所述压力测量组件用于测量所述空气弹簧承载的压力载荷。
3.根据权利要求2所述的实验设备，其特征在于，所述压力测量组件包括沿圆周方式设置在所述基座上的多个轮辐式力传感器，所述空气弹簧的下端与所述多个轮辐式力传感器相连。
4.根据权利要求3所述的实验设备，其特征在于，所述多个轮辐式力传感器围成的圆周的直径与所述空气弹簧的下端的直径相匹配。
5.根据权利要求3或4所述的实验设备，其特征在于，所述轮辐式力传感器的数量为四个。
6.根据权利要求2到4中任一项所述的实验设备，其特征在于，所述压缩装置与所述扭转装置同轴设置，并且所述压缩杆和扭转杆串联成一根能与所述空气弹簧相作用的作用杆。
7.根据权利要求6所述的实验设备，其特征在于，在所述作用杆的下端安装有与空气弹簧相连的接触板。
8.根据权利要求7所述的实验设备，其特征在于，在所述基座上竖直设置有多根支柱，所述多根支柱周向布置而围成所述实验区。
9.根据权利要求8所述的实验设备，其特征在于，在所述支柱上设置有能上下运动的第一承载体和处于所述第一承载体上方的能上下运动的第二承载体，所述实验区处于所述第一承载体的下方，所述压缩装置和扭转装置设置在所述第一承载体和第二承载体之间， 其中，所述压缩装置与所述第一承载体相连，所述扭转装置与所述第二承载体相连，所述作用杆延伸穿过第一承载体而进入到所述实验区。
【文档编号】G01M13/00GK204101273SQ201420545188
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】林达文, 王进, 彭立群, 陈灿辉, 程海涛 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司