一种用于制动梁静载荷及疲劳试验柔性装置的制作方法

1.本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种用于制动梁静载荷及疲劳试验柔性装置及方法，尤其适用于不同轨距、不同轮径下的铁路货车多种型式制动梁的静载荷及疲劳试验。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.制动梁是铁路车辆基础制动装置的最重要部分，主要起到车辆制动时，把制动力通过制动梁传到闸瓦，使车辆停止前进。目前国内制动梁的静载荷及疲劳试验台，有四种形式，一种是制动梁横向安装方式，该种方式制动梁在试验台上摆放方向与实际运用时一致，该方式一次只能进行一根制动梁的疲劳试验，试验效率低；第二种也是制动梁横向放置方式，该方式可同时试验两根制动梁，采用横向作动器施加压力载荷，垂向作动器施加切向载荷，但是该种试验台占地空间大，且该试验台在横向和垂向需要分别施加载荷，试验台结构复杂，并且无法适应不同型号的制动梁；第三种为龙门架形式，该种方式的制动梁垂向放置，可同时试验两根制动梁，压力载荷与切向载荷均通过垂向作动器向下施加，该试验台整体结构刚度偏小，疲劳试验加载过程中会出现较大的变形，且试验过程中作动器需要多方位固定以保持其竖直状态；第四种如申请号cn201610330514.2的公开了有斜撑的龙门架形式，由底座、四根立柱和四根斜撑组成，提高了试验台的垂向和横向刚度，可同时试验两根制动梁，加载方式和龙门架式类似，但是，试验台结构复杂，成本高，且无法适应不同轨距的制动梁。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于制动梁静载荷及疲劳试验柔性装置及方法，结构紧凑、成本低、效率高、加载准确，并且可以根据需求对不同轨距、不同轮径下制动梁进行静载荷及疲劳试验。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种用于制动梁静载荷及疲劳试验柔性装置，包括龙门架、底座组成、转臂组成、加载横梁组成、拉伸载荷加载装置和模拟车轮踏面装置；
7.所述龙门架的横梁上依次安装有第一作动器、第二作动器、第三作动器；所述的第一作动器、第三作动器提供制动梁试验时闸瓦上产生的切向力；第二作动器提供制动梁试验的拉伸载荷；所述的第一作动器和第一加载横梁组成相连；第二作动器与拉伸载荷加载装置相连，第三作动器与第二加载横梁组成相连；第一加载横梁组成、第二加载横梁组成的两端均与安装在底座组成上的转臂组成一端相连，所述的转臂组成的另一端与模拟车轮踏面装置相连；所述的拉伸载荷加载装置用于与制动梁相连，制动梁的两端闸瓦在试验时支撑于模拟车轮踏面上。
8.作为进一步的技术方案，所述的第二作动器通过作动器连接板与第二作动器相
连，且第二作动器连接板上同时提供有其他作动器安装位置；第二作动器连接板与移动悬挂装置相连接，用以提供试验时一旦有一根制动梁破坏了，可以移动到合适位置单独对另一根制动梁继续做试验。
9.作为进一步的技术方案，所述的底座组成包含2个底座，为适应不同轨距下的制动梁长度上的差异，2个底座设计成分体式安装，分别通过地脚螺栓与带t型槽的铸铁平台连接。
10.作为进一步的技术方案，所述的转臂组成包括转臂、调心滚子轴承、止挡和横梁压板，所述的转臂与轴承过盈配合压装，转臂的中间位置通过轴承安装到底座的支撑组成柱上，转臂一端的圆弧面处安装模拟车轮踏面装置，模拟车轮踏面装置可根据试验需要配装不同轮径下的踏面型式，横梁压板通过螺栓与转臂连接，用以固定加载横梁组成。
11.作为进一步的技术方案，所述的转臂组成还包括止挡，所述的止挡安装在转臂侧面，通过调节螺栓来预防闸瓦与模拟车轮踏面间的相对滑移。
12.作为进一步的技术方案，所述的拉伸载荷加载装置包括吊环、吊杆、连接销和加载板。吊环通过连接销一端与制动梁连接，另一端与吊杆连接，吊杆与加载板连接，加载板与第二作动器连接，提供制动梁拉伸载荷。
13.作为进一步的技术方案，还包括模拟滑槽组成，所述的模拟滑槽组成包括底板、立板、筋板和紧固螺钉，底板上开有扁圆孔，和底座立板的扁圆孔配合，用以调整角度来适合闸瓦托的偏转角度，通过调整紧固螺钉使闸瓦托靠紧立板，承担试验时产生的侧向力的分量。
14.作为进一步的技术方案，还包括测力装置，用于检测闸瓦上产生的切向力大小是否一致。
15.作为进一步的技术方案，所述的测力装置包括测力座板、活动杆、拉压式载荷传感器，双头螺柱，螺栓组。测力座板上部开有扁圆孔，扁圆孔通过与螺栓与活动杆相连，活动杆调整载拉压式荷传感器的方位，使载荷传感器轴线所在位置及受力方向与闸瓦所受切向力一致。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、结构紧凑，占用平台面积小，便于安装和拆卸。充分利用铸铁平台设备，无制动梁试验时可拆卸存放，不占用铸铁平台空间，小龙门架可以调整垂向高度，可以用作弹簧等其它小件的试验；
18.2、本发明中能够两个制动梁同时试验，提高了工作效率，同时通过设置移动悬挂装置又支持单根制动梁的试验，适用性强。
19.3、本发明通过作动器垂向拉伸方式加载制动梁拉伸载荷，可以使作动器自然对中，受力状态好。使用吊环结构能保证两个制动梁所受的拉伸载荷一致；
20.4、转臂结构形式把闸瓦所受切向力转换到易于加载的垂向方式，安装调心滚子轴承减少磨耗，提高转换效率；
21.5、通过调整两个底座的位置，能适用于不同轨距下制动梁的试验；
22.6、可以根据被试制动梁闸瓦形状，选择合适的模拟车轮踏面装置，安装到转臂上，所述的转臂为了适合不同类型的制动梁，其设计成扇形，能适应闸瓦托0～14度的偏角，进而能适用于不同立柱形式、不同闸瓦托偏转角的制动梁的试验。
23.8、当拉伸载荷较小时，第二作动器可以使用较小载荷的作动器替换，节能降耗；
24.9、使用切向力测量装置能准确确定作动器输出载荷值，使闸瓦所受制动切向力加载准确。
附图说明
25.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
26.图1为制动梁静载荷及疲劳试验柔性装置结构图；
27.图2为图1的剖视图；
28.图3为图1的俯视图；
29.图4为图3的剖视图；
30.图5为制动梁静载荷及疲劳试验柔性装置的轴侧图；
31.图6为换装250kn作动器后的轴侧图；
32.图7为单根制动梁试验的轴侧图；
33.其中：1.龙门架，2.500kn作动器，3.100kn作动器，4.加载板，5.加载横梁组成，6.转臂组成，61.横梁压板，62.调心滚子轴承，63.转臂，64.止挡，7.底座组成，8.测力装置，9.拉伸载荷加载装置，91.加载板,92.吊杆，93.吊环，10.模拟车轮踏面装置，11.模拟滑槽组成，12.制动梁。
具体实施方式
34.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.实施例1：
38.下面结合附图对本发明做进一步说明。
39.如图1所示，为本发明中制动梁静载荷及疲劳试验柔性装置结构图，包括一个龙门架1、两个底座组成7、四个转臂组成6、四个模拟车轮踏面装置10、两个加载横梁组成5、一套拉伸载荷加载装置9、四个模拟滑槽组成11，两套测力装置8。
40.所述的龙门架包括2个立柱，2个支撑角件，横梁组成。横梁通过螺栓与立柱、支撑角件连接，支撑角件通过螺栓与立柱连接，立柱通过地脚螺栓与带t型槽的铸铁平台连接；因此本实施例中的龙门架1进行了加强设计，增大了立柱和横梁的截面积，增加了支撑角件，通过有限元分析计算在强度和刚度上完全能满足两根制动梁做静载荷及疲劳试验的要求。根据横梁上的定位孔，安装两个100kn作动器3，提供制动梁试验时闸瓦上产生的切向力，安装一个500kn的作动器2提供制动梁试验的拉伸载荷；500kn的作动器2位于两个100kn
作动器3之间；500kn的作动器2的加载端安装有加载板4，100kn作动器3的加载端安装有加载横梁组成5，一共两个加载横梁组成5。
41.在龙门架1的横梁下方安装有两个底座组成7；两个底座组成7沿着与龙门架横梁和立柱垂直的方向相对设置；在每个底座组成7上安装有两个转臂组成6，两者之间通过轴承转动连接；因此一共是四个转臂组成6；加载横梁组成5的两端分别连接在两个转臂组成6上；转臂组成6与模拟车轮踏面装置10相连。两套测力装置8利用拉压式载荷传感器测量闸瓦上产生的切向力大小。
42.进一步的，本实施例中底座组成包含2个底座，为适应不同轨距下的制动梁长度上的差异，2个底座设计成分体式安装，分别通过地脚螺栓与带t型槽的铸铁平台连接。底座由底板、立板、筋板及支撑柱组成，立板上铣有6个扁圆孔，用以安装模拟滑槽。
43.如图4所示，所述的转臂组成6包括横梁压板61，调心滚子轴承62，转臂63，止挡64；所述的转臂63的中部通过调心滚子轴承62与底座组成7相连，转臂与轴承过盈配合压装，转臂通过轴承安装到底座的支撑柱上；转臂63的一端通过横梁压板61与加载横梁组成5相连，转臂的另一端圆弧面与模拟车轮踏面装置10相连。模拟车轮踏面装置可根据试验需要配装不同轮径下的踏面型式。止挡安装在转臂63侧面，通过调节螺栓来预防闸瓦与模拟车轮踏面间的相对滑移。横梁压板61通过螺栓与转臂63连接，用以固定加载横梁组成。制动梁12的两端支撑于模拟车轮踏面上。
44.进一步的，上述的加载横梁组成5包括加载板、支撑梁、筋板和隔板。加载横梁组成5与100kn作动器连接，为2个闸瓦提供制动产生的切向力载荷。加载横梁在长度方向上能满足用1000mm～1700mm轨距下制动梁闸瓦切向力的加载。
45.根据被试制动梁闸瓦形状，选择合适的模拟车轮踏面装置10，安装到转臂63上。转臂63为了适合不同类型的制动梁，例如：l-b型制动梁(车轮直径840mm，闸瓦托中心线偏角12度)；l-b1型制动梁(车轮直径915mm，闸瓦托偏角14度)；1676mm轨距转向架制动梁(车轮直径950mm，闸瓦托偏角0度)等；设计成扇形，能适应闸瓦托0～14度的偏角。
46.如图5所示，把转臂组成6(连同模拟车轮踏面装置10)分别安装到底座组成7上，通过调整2个底座组成7的距离，可以适应米轨、准轨、宽轨等不同规格的制动梁的试验。
47.加载横梁组成5安装到100kn作动器上，调整到合适高度，通过横梁压板61把加载横梁组成5固定到转臂组成6上。调整高度，使转臂组成6上平面水平。
48.如图5所示，安装两个测力装置8，利用拉压式载荷传感器测量闸瓦上产生的切向力大小，如果两侧载荷大小不一致，调整转臂63上加载横梁组成5位置处的调整螺钉，使两闸瓦上产生的切向力大小一致，锁紧调整螺钉。试验时去除测力装置8。
49.进一步的，如图2所示，拉伸载荷加载装置9包括加载板91、吊杆92、吊环93；吊环93通过连接销一端与制动梁连接，另一端与吊杆92连接，吊杆92与加载板91连接，加载板91与500kn作动器通过螺栓连接，提供制动梁拉伸载荷。安装拉伸载荷加载装置9中的加载板91到500kn作动器上，把吊环93安装到制动梁12上，把制动梁12放置在转臂63下，制动梁12垂向放置(与龙门架的横梁和立柱均垂直，与加载横梁组成5平行)，其制动梁12的闸瓦均贴到模拟车轮踏面装置10，安装吊杆92(吊杆92一端连接吊和环93，另一端连接加载板91)，调整到合适位置使制动梁支柱竖直，闸瓦紧贴模拟车轮踏面装置10，紧固吊杆螺栓。调节转臂组成6上挡板64的调整螺钉，靠近闸瓦。
50.进一步的，本实施例中，加载板91可以连接两个制动梁，两个制动梁相互平行，因此按照同样方式，在加载板91上安装另一侧制动梁，且两根制动梁关于500kn的作动器对称。
51.进一步的，在闸瓦托的两侧安装两个模拟滑槽组成11，并紧固调整螺钉，约束闸瓦托的纵向和横向位移，模拟滑槽组成11包括底板，立板，筋板，紧固螺钉。底板上开有扁圆孔，和底座立板的扁圆孔配合，用以调整角度来适合闸瓦托的偏转角度。通过调整紧固螺钉使闸瓦托靠紧立板，承担试验时产生的侧向力的分量。
52.进一步的，所述的测力装置8包括测力座板，活动杆，50kn拉压式载荷传感器，双头螺柱，m36螺栓组。测力座板上部开有扁圆孔，与m36螺栓组及活动杆配合调整载荷传感器的方位，使载荷传感器轴线所在位置及受力方向与闸瓦所受切向力一致。
53.作为功能的扩展，如图6所示，与500kn作动器连接的加载板91和龙门架1中的悬挂板上均布置有与250kn作动器连接的螺纹孔，当制动梁拉伸总载荷小于175kn时，可以使用250kn的作动器替换500kn的作动器，以提高载荷加载精度和节能降耗。
54.作为功能的扩展，如图7所示，当一根制动梁试验中出现失效时，可以移动500kn或250kn的作动器到制动梁正上方，把吊杆92安装到加载板91中心的螺纹孔中，紧固，实现对单根的制动梁继续进行试验。
55.最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
56.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。